合成生物被譽為繼發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)、人類基因組計劃之后的“第三次生物技術(shù)革命”，已成為大國科技競爭的制高點。根據(jù)分析預(yù)測，未來70%的產(chǎn)品都可以用生物法獲得。
記者在“活力中國調(diào)研行”北京市主題活動中獲悉，北京合成生物制造領(lǐng)域已經(jīng)取得多項成果，并應(yīng)用于生物醫(yī)藥、美麗經(jīng)濟、化工能源、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域中。
合成生物制造，解決化工生產(chǎn)高能耗等問題
葉黃素是類胡蘿卜素的一種，作為保健品，可以維持視覺健康。以往生產(chǎn)1噸葉黃素，需要用一年時間種植250畝萬壽菊。在微元合成生物技術(shù)（北京）有限公司（以下簡稱“微元合成”）的實驗室中，無需土地和植物，在一個裝有橘黃色發(fā)酵液的玻璃罐中，微生物菌種吞入淀粉糖，便能不斷代謝出葉黃素。
合成一個新的生命體有哪些流程？微元合成聯(lián)合創(chuàng)始人、首席運營官李響說，人們要先從大自然中找到合成目標物質(zhì)所需的基因片段，通過基因編輯技術(shù)將其導(dǎo)入目標微生物（底盤細胞）上，改造后形成全新的生命體，再“喂”它葡萄糖、油脂等原料，通過傳統(tǒng)的發(fā)酵措施，使其代謝出高附加值材料，比如大家耳熟能詳?shù)哪z原蛋白、玻尿酸等。
“合成生物制造最大的優(yōu)勢，就是解決化工生產(chǎn)高能耗、高污染，農(nóng)業(yè)種植效率低、成本高等問題。”他說。
微元合成成立于2021年12月，其核心團隊來源于中國科學(xué)院微生物所，是國內(nèi)最早從事合成生物學(xué)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的團隊之一。在保菌間三個零下80攝氏度的冰箱中，保存著十幾萬種微生物菌種?！斑@是我們這幾年積累創(chuàng)造出來的?！蔽⒃铣蓜?chuàng)始人、首席執(zhí)行官劉波做了一個類比，這些珍貴的菌種相當(dāng)于IT行業(yè)的芯片，基因編輯等技術(shù)、AI工具和各種設(shè)備則相當(dāng)于制作芯片的光刻機?？蒲腥藛T通過“理性設(shè)計”，實現(xiàn)“以生物造萬物”。
微元合成的工作人員正在做實驗。新京報記者 張璐 攝
人們即將喝上“健康糖”飲料
除了葉黃素外，被稱為“無花果糖”的阿洛酮糖也能通過合成生物技術(shù)進行生產(chǎn)。
阿洛酮糖有著與蔗糖、白砂糖一樣純正的甜味，在1940年就在小麥葉子中被發(fā)現(xiàn)，作為一種天然稀少健康糖，它具有調(diào)控血糖和控制體重的作用，也沒有代糖可能帶來的健康風(fēng)險。但由于量產(chǎn)的成本太高，它只被用在部分高端食品中，遲遲未被大眾享用。
制備阿洛酮糖傳統(tǒng)上使用“酶轉(zhuǎn)化異構(gòu)法”，這種制備方法流程長，過程中要消耗大量能源，成本較高。微元合成利用合成生物技術(shù)研發(fā)了“一步發(fā)酵法”，轉(zhuǎn)化率超過80%，大幅簡化生產(chǎn)過程，還能節(jié)省近一半的成本。
據(jù)李響介紹，目前全球14個國家和地區(qū)已經(jīng)批準使用阿洛酮糖。在北京市的支持下，微元合成突破壁壘，帶著創(chuàng)新技術(shù)向國家申報了阿洛酮糖新食品原料。“目前我們已經(jīng)進行了兩期的人群安全實驗，提交了相關(guān)材料，已經(jīng)完成公示，預(yù)計很快大家就能喝到含有阿洛酮糖的飲料。”
“除了法規(guī)申報和融資，在實驗設(shè)施上，我們也得到了北京市和昌平區(qū)的大力支持。”劉波說，昌平科學(xué)城投資購置了大批自動化實驗設(shè)備，數(shù)十家合成生物公司無需再購入設(shè)備，只需要租用實驗場地和設(shè)備，就能快速完成生物實驗。
目前，公司位于河北秦皇島的工程放大中心及小規(guī)模柔性生產(chǎn)基地已投入使用，將推動合成生物創(chuàng)新產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化落地。
去年昌平區(qū)合成生物制造產(chǎn)業(yè)收入超60億元
用農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈生產(chǎn)的吸管、用鋼鐵工業(yè)尾氣生產(chǎn)的飼料蛋白……在北京市合成生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展展示中心，多項創(chuàng)新成果展現(xiàn)了合成生物技術(shù)無限的潛力。
未來科學(xué)城管委會醫(yī)藥健康產(chǎn)業(yè)處副處長郭玉東說，北京市合成生物制造技術(shù)創(chuàng)新中心、產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)、示范基地、未來產(chǎn)業(yè)育新基地陸續(xù)落地昌平并啟動建設(shè)。目前，昌平區(qū)已聚集120余家合成生物制造企業(yè)，2024年全區(qū)合成生物制造產(chǎn)業(yè)收入超60億元，固定資產(chǎn)投入項目17個，投資超43億元，已初步形成集群，相關(guān)成果已應(yīng)用于生物醫(yī)藥、美麗經(jīng)濟、化工能源、農(nóng)業(yè)等眾多領(lǐng)域。
圍繞產(chǎn)業(yè)共性需求，昌平區(qū)搭建菌株構(gòu)建篩選、質(zhì)譜檢測技術(shù)應(yīng)用、膠原蛋白生物制造、分析檢測、中試驗證等一批關(guān)鍵共性服務(wù)平臺?！拔磥韺⒕劢巩a(chǎn)業(yè)需求和卡點堵點，不斷完善平臺支撐體系，有效支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展?！彼f。
《北京市加快合成生物制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2024-2026年）》提出，到2026年，北京合成生物制造的創(chuàng)新資源集聚力、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新策源力、示范應(yīng)用引領(lǐng)力、區(qū)域輻射帶動力將全面提升，北京創(chuàng)新策源、津冀承接支撐、輻射帶動全國的發(fā)展格局基本形成，預(yù)計培育百家以上優(yōu)秀初創(chuàng)硬科技企業(yè)，初步形成1到2個百億級產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。
北京市合成生物制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新示范基地。新京報記者 張璐 攝
據(jù)北京醫(yī)藥健康科技發(fā)展中心主任劉慧介紹，北京科技資源集中，擁有高校、科研院所、新型研發(fā)機構(gòu)等優(yōu)勢單位和大科學(xué)設(shè)施，菌種保藏中心、科學(xué)數(shù)據(jù)中心等科技資源，為微生物的設(shè)計改造提供支撐，在產(chǎn)業(yè)亟須關(guān)鍵技術(shù)方向產(chǎn)出新型底盤菌、生物法制備己二酸等一系列創(chuàng)新成果。
在合成生物制造領(lǐng)域，北京突破了一碳轉(zhuǎn)化、底盤細胞設(shè)計技術(shù)、大片段基因編輯技術(shù)等一批前沿技術(shù)；推動一批創(chuàng)新產(chǎn)品轉(zhuǎn)化落地，如高彩霞團隊開發(fā)的全球首個植物高效大片段DNA精準插入技術(shù)，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生物性狀改良，使高油酸大豆油酸含量從20%提高到80%，譚天偉院士開發(fā)了全球領(lǐng)先的生物法制備己二酸技術(shù)，中試產(chǎn)量達到國際最高紀錄110g/L等；推進昌平、平谷合成生物制造產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)有序建設(shè)，強化產(chǎn)業(yè)空間和配套設(shè)施保障。
新京報記者 張璐
編輯 張磊 校對 李立軍
