从未来食品到绿色化工，实现“生物制造”离不开技术与生态

·合成生物技术作为驱动未来产业的“绿色引擎”，其应用正聚焦于水解决方案、水产畜牧、食品营养、大宗化学品与农业生物制剂五大关键领域。

从利用微生物发酵工业废气制造航空燃料，到通过编辑作物基因大幅提升粮食产量以应对气候变化，合成生物学作为一门颠覆性的前沿学科，正以其“万物皆可造”的潜力，为人类健康与地球可持续发展带来全新的解决方案。

9月21日，在上海张江科学会堂举办的浦江创新论坛之合成生物学创新论坛上，来自全球的顶尖学者、产业领袖与政策制定者齐聚一堂，共同探讨了如何驾驭这股强大的技术浪潮，将其从实验室的“灵光一闪”转化为重塑全球产业格局的现实力量，并共同求解其在商业化道路上面临的严峻挑战。

生物制造的五大应用场景

“我们面临两大问题，一是地球环境在变，二是人口在变化”，诺和控股集团全球顾问委员会委员蒋惟明博士在演讲中指出了合成生物学发展的背景。在他看来，合成生物技术作为驱动未来产业的“绿色引擎”，其应用正聚焦于水解决方案、水产畜牧、食品营养、大宗化学品与农业生物制剂五大关键领域。

首先是农业与食品。随着全球人口逼近百亿，传统农业面临巨大压力。芝加哥大学何川教授在演讲中展示了他的研究：通过调控水稻中的RNA修饰，不仅能使其生物量和产量提升20%至40%，还能增强其对干旱、高温等环境的耐受性。而在食品领域，论坛上展示的“二氧化碳制备蛋白”等在谈项目，则旨在突破传统种养殖业对土地和时空的限制，直接将温室气体转化为优质蛋白。

其次是大宗化工品与新材料。化工行业是主要的碳排放源之一。美国LanzaTech公司首席执行官、美国工程院院士詹妮弗·霍姆格伦（Jennifer Holmgren）分享了她的项目：利用工程改造的微生物，将钢厂排放的工业尾气高效转化为乙醇，并进一步加工成香水、服装面料乃至可持续航空燃料。

“这就是生物学的魅力所在，”她说道，“你可以学会用完全不同的方式制造一切。”德国INM-莱布尼茨新材料研究所的科学家威尔弗里德·韦伯（Wilfried Weber）则展示了如何将合成生物学与材料科学结合，创造出能通过光线控制的智能生物材料，为精准医疗和组织再生提供了更多可能。

此外，在动物养殖与水产、水资源管理以及个护健康等领域，合成生物学也展现出巨大前景，覆盖了从开发新型动物疫苗、环保饲料，到利用水通道蛋白技术进行高效水净化，再到生产高价值的化妆品活性成分等广阔的应用场景。

成本vs环保：生物制造规模化的挑战

尽管应用前景广阔，但将实验室中的高效菌株放大到万吨级的工业生产规模，依然是一条充满挑战的道路，其中成本与规模化是绕不开的核心议题。

麻省理工学院教授、被誉为“代谢工程奠基人”的古格里·斯蒂芬诺伯罗斯（Gregory Stephanopoulos）教授指出，生物制造之所以显得昂贵，部分原因在于它未能与传统化工在一个“公平的竞争环境（level playing field）”中比较。“我们享受了生物工艺带来的环境友好等好处，但没有将这些价值计入其成本优势中。”他认为，在评估一个生物制造过程是否可行时，首先应从最基础的化学计量学出发，淘汰那些理论上就不可能实现成本效益的路径。

丹麦生物创新研究所（BII）首席执行官延斯·尼尔森（Jens Nielsen）教授则认为，产业界对“放大（scale-up）”的担忧被夸大了。“真正的挑战在于菌株的构建和稳定性。”他建议，应在研发早期就将菌株在连续传代培养中的稳定性作为核心指标进行测试，从而在进入昂贵的放大阶段前就解决关键问题。

面对产业化的挑战，蒋惟明提出了新一代生物技术发展的可能路径。他认为，必须从“创新者领导”的模式，转向“应用和产业集体整合”的模式。这意味着，研发方需要与终端客户、产业资本进行更深度的早期绑定，并且要认识到“生物技术和生物制造不是一回事”，后者需要深厚的工程化和工艺放大经验，而这恰恰需要资本的长期支持。

詹妮弗·霍姆格伦表示，落地合成生物学主导的生产方式最大的挑战，来自新的、颠覆性的想法难以获得政策和资本的支持。她的项目的成功离不开与中国伙伴的深度合作，其全球首个商业化工厂便落户中国。詹妮弗认为，中国创新生态系统具备几个关键特质：“首先是更愿意冒险和推动，这对于颠覆性技术至关重要；其次是政策的长期承诺与稳定性；最后是对技术增长的极度专注。”这种环境为需要不断试错和长期投入的新技术，提供了宝贵的成长土壤。

共筑合成生物学创新生态的“上海方案”

一个前沿产业的崛起，离不开一个开放、协同的创新生态。本次论坛上，上海展示了其在合成生物学领域的决心与布局。

上海市科委副主任朱启高在致辞中提到，上海早在2023年就出台了行动方案，目标是“打造高端生物制造产业集群”。政府的角色在于“强化顶层政策设计”、“体系化布局科研攻关”以及“着力构建创新生态”，为科学家和企业家搭建舞台。浦东新区作为核心承载区，则通过打造特色产业园、完善转化机制，为产业发展“筑牢根基”。

“合成生物学是一个非常长周期的产业，需要稳定的政策支持以及耐心资本的持续加注”，上海国投先导基金副总经理何苗在圆桌讨论中表示。作为一支规模达数百亿、期限长达15年的政府引导基金，其使命正是扮演“耐心资本”的角色，为需要长期孵化的颠覆性技术提供稳定支持，将政府的战略意图落到实处。

在这个生态中，政府、资本、高校、科研机构、孵化平台与产业巨头各司其职，形成了紧密的创新网络。复旦大学校长金力院士表示，高校作为“源源不断的复旦力量”，正与上海合成生物学创新中心等平台深化合作。而巢生等创新孵化平台则致力于陪伴技术从“0.5到1到10”的商业化推进。

这种充满活力的生态正吸引着全球创新资源的汇集。论坛上，上海合成生物学创新中心与享誉全球的丹麦生物创新研究所（BII）正式启动战略合作，旨在联合孵化项目、促进中丹技术合作。多位国际顶尖科学家的前沿项目也在此签约，计划落地转化。正如一位与会专家所言，只有当源头创新、耐心资本、产业需求与政府支持这几个齿轮紧密啮合时，合成生物学这台强大的“绿色引擎”才能真正被驱动起来，为全球面临的共同挑战贡献中国智慧与上海方案。