从人造食品到“细胞工厂” 合成生物学十大典型应用案例发布

文/羊城晚报全媒体记者 李钢

3月28日，在由科技日报社与中国生物工程学会联合主办、广州市人民政府与广州市海珠区人民政府支持、态创生物科技（广州）有限公司承办的第一届中国绿色生物制造峰会上，《2022年中国合成生物学绿色应用与产业感知调研报告》（下称《报告》）正式发布。

这是我国合成生物学领域，首份从产业感知角度进行调研后形成的行业报告。

行业：技术与政策叠加助力，合成生物学迎来发展风口

合成生物学被誉为第三次生物技术革命，目前已广泛运用在医疗健康、绿色能源、日化美妆、生物基材料、食品消费等领域，展现出强大的产业应用潜力。麦肯锡数据显示，预计到2025年，合成生物学与生物制造的经济价值将达到1000亿美元，未来全球60%的物质生产可通过生物制造方式实现。

据《报告》调研组统计，31个省（自治区、直辖市）中（不含港澳台），有18个省（市）将“合成生物”写进“十四五”规划，分别从平台建设、技术突破、产业应用等方面规划了合成生物学的发展路径。此外，我国制定的“双碳”战略为合成生物学提供了十分有利的发展环境。

技术叠加政策双重加持，合成生物学领域近年来诞生了一批行业新星，初创企业不断涌现。年轻化成为合成生物学企业群像的一大显著特点。此外，来自产投界的力量也加速了初创企业数量的快速增长。据不完全统计，2022年，我国合成生物学领域的投融资频次和数额双双创新高，至少有43次投融资行为，将近每一周就会有一家企业获得新的融资；金额方面达到66亿元，创新高。

为表达各地区合成生物学企业发展潜力，调研组引进了“合成生物学潜力企业”指标，表示有潜力发展合成生物学或正在从事合成生物学业务的企业群体。调研组认为，公司的工商注册中，含有“生物科技”“合成生物”字眼的企业比较有潜力发展合成生物学。调研组统计了各地的潜力企业数量，结果显示：广东、上海、山东、江苏四省市潜力企业最多，其中广东超过10万家。

产品：

百家企业三千+专利全方面布局各产品领域

《报告》调研组根据网络热度和企业活跃程度等，选取了100家领域内企业，从产品和技术维度展开微观分析。

梳理结果显示，目前我国合成生物学企业主要分为三大类：第一类是早已成立的传统化工、能源、医药企业，开始在合成生物学领域布局；第二类是基因工程和医疗等相关公司，尝试在小范围领域开展合成生物学应用；第三类是新成立的专注合成生物学的公司。三类公司有着不同的发展路径和研究专注领域，共同构筑合成生物学行业百花齐放的发展新格局。

这一百家企业拥有三千余项专利，高度体现出了企业对专利的重视，布局在合成生物学不同的模块中，例如RNA编辑、发酵等。从产品分析来看，在“禁塑令”的政策的推动下，化工领域生物基新材料备受青睐，百家企业中，有13家企业在生物基可降解新材料产品方向进行布局。

合成生物学在食品营养领域的应用逐年增加，可食用微生物合成蛋白、赤藓糖醇、食用益生菌、母乳低聚糖、细胞培养肉等产品成为合成生物学企业的关注重点。

百家企业中，有12家企业涉及日化美妆领域，专注研究、生产透明质酸、重组胶原蛋白、小分子肽、小分子活性胶原、人参皂苷等多种产品原料。合成生物学正着力解决日化美妆领域的原料供应难题。

此次调研的100家合成生物学企业有43家企业布局了医药领域，也是众多企业最为青睐、期待的行业。

《报告》指出，新兴的合成生物学在农业领域展现出不俗的潜力，能够帮助提高农业生产力、改良作物、降低生产成本、实现可持续发展，带来农产品产能与营养价值的突破性增长。这将为世界性农业生产难题提供革命性解决方案，引领细胞农业、低碳农业和智能农业等新动能和新业态革命。

挑战：合成生物学主要面临技术和产业应用难题待解

《报告》指出，虽然21世纪以来合成生物学的学科建设、各分支的应用实践都得到了长足发展，但是在技术、产业应用、外部环境等方面，依然面临着诸多挑战，需要产学研各界携手共同面对。

首先是技术难题。《报告》主要指出了“底盘菌株理性设计的技术门槛”和“试验成功到量产成功隔座山”两大技术难题。前者方面，合成生物学长期面临量产生物元件未被清晰表征、胞内代谢通路难以预测性设计等难题；后者方面，在工业级量产过程中，合成生物学仍面临如目标产物产率不稳定、染菌、功能修饰途径和分泌渠道缺乏、裂解纯化步骤繁琐及纯化成本高等问题。

产业应用挑战方面。选品考验合成生物学领域公司的团队技术能力和市场认知。《报告》指出，“选品”意味着选择行业，正确的选品考验企业对于未来市场情形的判断，对公众认知、政策趋势、消费环境等多个维度的准确把握，即：“研发得了，产得出来，卖得出去”。此外，人才供应紧缺也正制约合成生物学行业发展。

除了上述两个来自行业内部的挑战外，外部挑战方面，合成生物学依然存在伦理争议与舆论环境、公众认知、政策三个方面的挑战。《报告》建议合成生物学领域从业者担当起历史责任，守住安全生产关；大力做好公众科普工作，为行业发展赢得更多民意支持；实行多领域、多行业的政策协同，为合成生物学行业发展营造良好的政策环境。

案例：

评选十大典型案例，以评促建引领行业发展风向

在综合考虑企业应用案例的技术成熟程度、市场反应情况、未来前景等因素，在专家组的评审论证后，《报告》评选出了合成生物学十大典型应用，覆盖了不同的领域，旨在以评选方式引领行业发展风向，推动行业健康稳定向好发展。

华恒生物采用合成生物学技术，设计构建L-丙氨酸的生物合成途径，在国际上首创了能够在无氧环境下高效生产L-丙氨酸的“细胞工厂”，颠覆了传统的氨基酸有氧发酵生产模式，解决了对不可再生石化原料的依赖问题，生产过程无二氧化碳排放，相比化工路线废水量降低90%，能耗降低40%，生产成本降低50%，经济和环境效益显著。

态创生物依托Tidetron Altra平台型菌株库与元件库，以及内含肽标签定向进化技术，实现了小分子肽的合成技术突破；在替代传统合成方法的同时，将单个肽的合成周期缩短至1-3个月，进而提升其生产效率约40倍，最终完成近20种小分子肽的合成路径开发，相关成果已申请十数项独家专利。

周子未来经过多年的技术攻关，解决了细胞培养肉的多项技术难题，能用20天时间培养出重量超200g的细胞培养肉系列产品，实现了肌脂细胞共培养、低成本无血清培养基、无载体细胞悬浮培养、基于多通道精准控制的培养肉打印等多项技术突破。

《报告》评选出的合成生物学十大典型案例：

案例1：人工合成淀粉跨越式突破 合成生物学构建未来制造方式

案例2：合成生物技术创建高效细胞工厂 丙氨酸绿色化学助力传统化工转型升级

案例3：赋能生物活性物质原料 合成生物学助力“双碳”目标

案例4：微生物菌株合成PA单体 开启生物基尼龙大场景应用

案例5：合成生物技术制备RNA纳米农药 推动绿色防控高质量发展

案例6：高效生物合成人乳寡糖 创新技术拓展食物来源

案例7：合成生物技术带动美妆技术腾飞 小分子肽生物合成效率提高40倍

案例8：利用“下一代工业生物技术”提高产效 PHA量产规模迈向万吨级

案例9：无血清培养基再降成本 细胞培养肉市场化又进一步

案例10：打造八大核心技术平台 研发西格列汀关键中间体合成技术

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来源 | 羊城晚报·羊城派

责编 | 何昱

校对 | 赵丹丹