合成生物“造”出黄金赛道

本报记者 孙奇茹

合成生物被视为引领生物制造变革和生物经济发展的颠覆性技术，被誉为继DNA双螺旋结构发现、人类基因组计划之后的“第三次生物技术革命”，已成为大国科技竞争的制高点。

记者在市科委、中关村管委会昨天举办的“新质生产力看北京”主题采访中获悉，北京已集聚80余家合成生物制造领域创新企业。《北京市加快合成生物制造产业创新发展行动计划（2024-2026年）》提出，到2026年，北京合成生物制造的创新资源集聚力、产业创新策源力、示范应用引领力、区域辐射带动力将全面提升，北京创新策源、津冀承接支撑、辐射带动全国的发展格局基本形成，预计培育百家以上优秀初创硬科技企业，初步形成1到2个百亿级产业集聚区。

翻开生物再造“密码”

人们经常用“造物主”来形容赋予万物生命的大自然，如今，人类也掌握了获得这一造物能力的部分“密码”——在合成生物领域，科学家、科研人员将具有各种特性的细胞、基因片段、蛋白质等“零部件”有机地组合在一起，从而设计出全新的细胞、物质、生命形式。

昌平区未来科学城，在微元合成生物技术有限公司的天台，一株株万寿菊正在盛开。过去，生产1吨叶黄素，需要用一年时间种植250亩这样的万寿菊，收成往往“看天吃饭”。而今，用一个300立方米的罐子，不到10天时间就能产出1吨叶黄素。他们“造物”的原料，是葡萄糖和微生物。

在微元合成研发中心的整整一面墙上，绘制着一张密麻繁复的线路图。这是一张“代谢网络图”，也是研发人员在细胞工厂里“造物”的底图和字典。

“想象一下，在细胞里面有数千个反应在发生，并且相互作用。这如同一个繁忙的交通网络，从A点到B点再到C点、D点，中间有无数个分支，既要让‘交通’网络特别顺畅，又要让‘货物’能够高效地从北京直达广州，不被相互作用的竞争代谢给拉偏方向，这些都是我们科研人员所要克服的难题。”公司首席创新官刘伟丰说，要想筛选、培育到合适的微生物菌种，找到造物的“钥匙”，需要研发人员从基因编辑、酶的表达、代谢途径设计等方面进行独创性研究。

2021年12月，微元合成成立，其核心团队来源于中国科学院微生物所，是国内最早从事合成生物学研发及产业化的团队之一。经历了三年发展，微元合成已经掌握了多项世界领先的合成生物底层技术，如全球独家的大片段基因编辑能力、行业领先的合成生物元件库和代谢模型、国内唯一的代谢分子动态监测技术平台等。

除了叶黄素外，通过合成生物技术“魔法”生成的，还有曾经仅存在于无花果干中、口感与蔗糖接近而几乎没有热量的阿洛酮糖，从海藻等生物中提取并广泛用于医药、食品、化工行业的甘露醇等。

“解决化工生产高能耗、高污染，农业种植效率低、成本高等问题，是合成生物制造最大的优势。”微元合成战略发展总裁崔维敏透露，今年年底，基于北京的科技创新优势和河北省基础制造产业资源，公司位于河北秦皇岛的工程放大中心及小规模柔性生产基地将投入使用，进一步推动合成生物创新产品的产业化落地。

制造业掀起“绿色革命”

一天一粒氨糖软骨素，是年过六旬后时不时膝关节疼痛的市民赵女士近几年养成的习惯。令她有些心疼的是，女儿给她买的氨糖软骨素一瓶动辄两三百元。好消息是，在合成生物技术之下，其价格有望大幅下降。

“氨糖软骨素，不少中老年人骨关节疼都会吃，是全球消耗前三的保健品，其中一种主要成分是乙酰氨基葡萄糖。”北京市合成生物制造技术创新中心（筹）相关负责人、北京化工大学高新院副院长王斌说，大众熟知的是，乙酰氨基葡萄糖过去主要靠从虾蟹壳中提取，而且提取过程大量使用浓盐酸，不仅污染大，且成本高。而引入合成生物技术后，通过给特定的微生物“喂”葡萄糖，每投入2吨葡萄糖就能产出1吨乙酰氨基葡萄糖，大幅降低了氨糖软骨素的生产成本，推动相关产品价格更加亲民。

用钢铁工业尾气生产的可替代汽油的燃料乙醇、比传统材料更保暖易排汗的生物酶抗菌衣物、替代人工饲料的微藻蛋白饲料……在北京市合成生物制造产业发展展示中心，记者看到，合成生物创新成果正在北京加速涌现。

未来科学城管委会医药健康产业处四级调研员郭玉东说，昌平区作为北京市合成生物产业主要承载区，已初步聚集了微元合成、先正达、吉态来博、博雅辑因、齐禾生科等70余家国内外合成生物创新企业，相关成果已应用于生物医药、美丽经济、化工能源、农业等众多领域。

技术平台加速成果走出实验室

作为融合了生物学、基因组学、工程学、计算机科学等多个学科的前沿领域，合成生物制造领域前景无限，但在传统研发模式下，其研发周期往往漫长且困难。

“在模拟计算的帮助下，现在我们一个研究生半年的工作量相当于过去一个博士生整个博士阶段的工作量。”王斌说，创新中心搭建了四大研究平台，其中的计算分析平台能够通过模拟计算完成过去需要通过大量实验进行试错才能完成的工作，大幅提升研发效率。

市科委、中关村管委会相关负责人介绍，北京已布局一批合成生物技术服务平台，如依托中国科学院微生物所已有菌种保藏库，加快建设高质量合成生物制造元件库及生物信息库；在昌平区布局北京市合成生物制造技术创新中心（筹），与产业龙头企业合作搭建中试工艺放大技术平台，推动实验室研发成果走向大规模制造；在平谷区支持建设了农业食品合成生物创新中心，成立北京生物制造食品风险评估与合规保障共性技术平台等，保障服务创新产品研发和上市应用。

此外，北京正在加快探索京津冀合成生物制造协同发展新模式，未来将围绕前沿技术研究、关键技术攻关、技术平台建设、企业梯度培育等方面发力，加快推动北京合成生物制造产业创新发展。