美国时间9月12日,白宫官网发布公告,拜登总统将发起一项国家生物技术和生物制造计划National Biotechnology and Biomanufacturing Initiative,推动Biotech美国本土化。同时,文中也给出了合成生物学市场规模,在本世纪末之前,生物工程可能占全球制造业产出的三分之一以上——价值接近 30 万亿美元。 从IT,到BT领域,越来越受到各国政府重视,生物制造已经成为世界各国争先发展的重点领域。
合成生物学汇聚并融合了生命科学、工程学和信息科学等诸多学科,对重大的科学问题、科学难题提供新的研究手段,是生物制造的重要科学技术,可以革新和颠覆传统的产业。
资料来源:《从全球专利分析看合成生物学技术发展趋势》(陈大明、周光明、刘晓等),SynBioBeta,Web of Science.
一、合成生物学较传统生产工艺的优势
以5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)为例探讨:
化学合成工艺的高复杂性和高污染,多步催化反应以及产物收率低,导致该产品成本居高不下。从而限制了其在各领域中的大规模应用推广。同时,如果化学合成的提纯纯度不够,伴生的有毒有害物质会起到副作用。
利用合成生物学的方法,通过对模式菌株进行代谢路径改造,构建工程菌株,并持续对工程菌进行多策略改造及发酵工艺优化,汉和生物的发酵原液中5-ALA含量可达55g/L。相较于其他生产工艺,大大缩短了生产的周期,生产过程稳定,产品含量高,成本低,可大规模化生产。使得机理研究清晰,作用突出的产品可以大范围的推广使用,惠及广大消费者。
传统的微生物发酵代谢物,是采用未改造的菌株自然发酵生产的。代谢物成分种类多,组份复杂,真正起作用的物质很难探究明确,且有效含量较低。导致使用起来效果不稳定,甚至不明代谢物有副作用,比如。可能含有农药成分,有影响复配性的物质(而且很难查明原因)。
综上,采用合成生物方法生产的产品,绝大部分产品的作用机理研究清晰,组分清晰,而且经过市场验证过,得到消费者广泛认可。相较于传统工艺,生产成本低,绿色环保、效果稳定,更便于使用。
二、利用合成生物学方法的公司,持续为广大消费者提供更多、更有竞争力的化合物
随着合成生物学的迅速发展,其拥有的巨大潜力已经引起了全球的争相关注,涉及天然产物合成、生物医药、生物能源、工业、农业等诸多领域。
利用合成生物学研发生产的产品大多数为传统工艺(天然提取、传统微生物发酵、化工提取等)已经生产出来,应用价值已经得到认证的一类产品。且产品多为代谢途径中的某个环节,例如汉和生物自主研发生产的5-ALA,在作物体内是血红素、叶绿素等四吡咯化合物生物合成前体,代谢路径清晰,增产提质机理明确。
5-ALA是多种四吡咯化合物合成前体
三、国内合成生物学产业分析
正是合成生物学开发的产品,生产过程绿色环保、成本低、而且产品得到论证何认可。采用合成生物学开发产品的公司快速在科创版上市,上市公司有:华熙生物,中粮科技、华恒生物等。
汉和生物从2017年开始致力于合成生物学的研究,至今为止在合成生物学方面的科研投入高达8000万元,目前已投向市场的产品有:褐藻寡糖、5-氨基乙酰丙酸、γ-氨基丁酸。
2022年计划投向市场的产品有:α-酮戊二酸,甘油葡萄糖苷等。汉和生物将持续采用合成生物的方法,为广大客户提供更多的,更有竞争力的化合物,应用于农业、食品、保健品、医疗等领域。
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编辑:连雅赛
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