伴隨生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)學(xue)、生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)信息學(xue)、計(ji)算機、化(hua)學(xue)等學(xue)科的快(kuai)速發展，合(he)成生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)在(zai)經濟社會中加(jia)速應(ying)(ying)用(yong)滲透，逐(zhu)步用(yong)于加(jia)工或合(he)成化(hua)學(xue)品(pin)、藥品(pin)、食品(pin)、生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)能(neng)源(yuan)等產(chan)品(pin)，為(wei)解決(jue)(jue)資源(yuan)短缺、環境污染(ran)等問題提供(gong)了(le)新的解決(jue)(jue)方案。根據不(bu)同(tong)(tong)類型企業(ye)在(zai)合(he)成生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)相關產(chan)業(ye)中的不(bu)同(tong)(tong)作用(yong)，可以大致將(jiang)產(chan)業(ye)鏈條分為(wei)技術層(ceng)、平臺層(ceng)、應(ying)(ying)用(yong)層(ceng)三個層(ceng)級。
圖1 合成生(sheng)物相關產業圖譜
一、技術層
技(ji)術(shu)(shu)層的(de)主要(yao)技(ji)術(shu)(shu)是指基(ji)(ji)因(yin)合(he)成、基(ji)(ji)因(yin)編輯、蛋白質設計、細胞設計、高通量篩選等顛覆性使能技(ji)術(shu)(shu)，是支(zhi)撐和推(tui)動合(he)成生物(wu)學發展的(de)關鍵(jian)。其中，基(ji)(ji)因(yin)組(zu)編輯技(ji)術(shu)(shu)、DNA合(he)成以及基(ji)(ji)因(yin)測序(xu)是核(he)心使能技(ji)術(shu)(shu)，此外，計算機(ji)輔助技(ji)術(shu)(shu)對合(he)成生物(wu)學的(de)推(tui)動作(zuo)用也日益顯(xian)現。
主要參與者(zhe)是研發(fa)企(qi)業(ye)、高校院(yuan)所等，負責開(kai)發(fa)合成(cheng)生物學(xue)的底層技術(shu)并提供應用支持，一(yi)(yi)般(ban)不僅僅是服務于合成(cheng)生物學(xue)領域(yu)。這類企(qi)業(ye)在短期內較難創造大規模營(ying)收，但(dan)對(dui)產業(ye)帶動作用強，一(yi)(yi)旦技術(shu)突(tu)破對(dui)行業(ye)可能帶來(lai)顛(dian)覆性影響。
二、平臺層
平臺(tai)層主要(yao)是指通(tong)過(guo)打造將軟件工程(cheng)、生化工具、基因工程(cheng)、自動化平臺(tai)、機(ji)器學(xue)習與數據科(ke)學(xue)、代碼庫等理(li)論與技(ji)術在內(nei)的(de)集成化平臺(tai)，依(yi)賴(lai)于DBTL循環迭代，實現生物產(chan)品從(cong)設計到開發以及最終產(chan)品落地的(de)過(guo)程(cheng)。
主要參與者是提(ti)供平(ping)(ping)(ping)臺(tai)能力(li)及服務的相關企(qi)業、高校院(yuan)所等。一般來說，平(ping)(ping)(ping)臺(tai)型(xing)企(qi)業會自(zi)主搭建多維度的合成生物(wu)(wu)學技術服務平(ping)(ping)(ping)臺(tai)，為學術界和產業界提(ti)供改造菌種(zhong)(zhong)、設計和優化(hua)底盤細胞(bao)、開發生物(wu)(wu)催化(hua)劑、優化(hua)發酵(jiao)生產等多種(zhong)(zhong)類(lei)型(xing)的服務。代表企(qi)業有Ginkgo Bioworks（美國）、Zymergen（美國）、恩和生物(wu)(wu)（杭州）、藍晶微生物(wu)(wu)（北(bei)京(jing)）等。根據(ju)生物(wu)(wu)產品的制造周期，主要有以下(xia)幾個平(ping)(ping)(ping)臺(tai)類(lei)型(xing)：
結合(he)國際合(he)成生物設(she)(she)(she)施(shi)聯盟（Global Biofoundry Alliance,GBA）成員(yuan)單位(wei)及(ji)設(she)(she)(she)施(shi)平(ping)臺布局情(qing)況，本文重點梳理了全球8個代表性合(he)成生物自動(dong)化(hua)設(she)(she)(she)施(shi)的建設(she)(she)(she)及(ji)運行情(qing)況（詳見(jian)文后(hou)）。
三、應用層
合(he)成(cheng)生(sheng)物(wu)(wu)學應用領(ling)域廣闊，在醫(yi)藥(yao)健(jian)康上(shang)可以用于細胞免疫療法(fa)、RNA藥(yao)物(wu)(wu)等，在生(sheng)物(wu)(wu)能源上(shang)可用于制(zhi)造(zao)(zao)燃料(liao)乙醇等，在化(hua)工材料(liao)上(shang)可用生(sheng)物(wu)(wu)法(fa)合(he)成(cheng)PHA等各類材料(liao)，在農業食(shi)品(pin)上(shang)可用于飼料(liao)、保健(jian)品(pin)等。應用層的(de)(de)主要參與者是產(chan)品(pin)型企業，擁有(you)規模化(hua)生(sheng)產(chan)能力(li)和市(shi)場(chang)化(hua)能力(li)。相比傳(chuan)統(tong)制(zhi)造(zao)(zao)方法(fa)，采用合(he)成(cheng)生(sheng)物(wu)(wu)技術方法(fa)可以提高生(sheng)產(chan)效率(lv)和經濟效益，降低(di)對環境的(de)(de)污染，且擁有(you)創造(zao)(zao)療效更好的(de)(de)藥(yao)品(pin)、性能優越的(de)(de)化(hua)學品(pin)或材料(liao)等新產(chan)品(pin)的(de)(de)潛力(li)。目(mu)前(qian)產(chan)品(pin)型企業正處于快速發(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)階段，各領(ling)域都(dou)有(you)潛力(li)十足(zu)的(de)(de)發(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)方向，本系列(lie)文章后續將對各領(ling)域的(de)(de)應用進(jin)展(zhan)(zhan)(zhan)和發(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)態勢進(jin)行更深度的(de)(de)解析。
圖2 合成生物(wu)各應用領域
四、總結
目(mu)前(qian)，業(ye)界對(dui)合成(cheng)生(sheng)物(wu)學相關產(chan)業(ye)并無(wu)統(tong)一界定，但利用合成(cheng)生(sheng)物(wu)學促進生(sheng)物(wu)制造等產(chan)業(ye)發展已成(cheng)為廣泛(fan)共識。結合對(dui)相關產(chan)業(ye)鏈條(tiao)的(de)初(chu)步梳(shu)理，提(ti)出以下(xia)四方面發展建議：
一是促進技(ji)術層(ceng)企業(ye)實現自(zi)(zi)主可(ke)控，持續迭代核(he)心能力。精(jing)耕于頂層(ceng)技(ji)術的(de)(de)(de)企業(ye)應重點圍(wei)繞基(ji)因(yin)編輯與檢測、基(ji)因(yin)組(zu)合成、生物元器件設(she)計與組(zu)裝、底盤細(xi)胞構(gou)建(jian)等(deng)基(ji)礎能力構(gou)建(jian)“護(hu)城河”，突破(po)關鍵工具等(deng)的(de)(de)(de)國外專利壁壘，通過自(zi)(zi)主掌控的(de)(de)(de)核(he)心技(ji)術夯實自(zi)(zi)身(shen)發展(zhan)實力的(de)(de)(de)同時帶動國內下游產(chan)業(ye)快速發展(zhan)。
二是補齊(qi)(qi)關(guan)鍵服(fu)務(wu)平(ping)臺能(neng)力(li)短板(ban)，夯(hang)實(shi)產業(ye)創(chuang)新發展支撐力(li)。完(wan)善(shan)的行業(ye)共性(xing)技術(shu)服(fu)務(wu)平(ping)臺體系建設離不開(kai)政(zheng)府(fu)的統籌(chou)規(gui)劃(hua)，建議各級政(zheng)府(fu)加(jia)強對企(qi)業(ye)的引導和支持，著眼合(he)成(cheng)生(sheng)物(wu)從原(yuan)料到菌種再(zai)到產品的全鏈路平(ping)臺設計和優(you)化，重點針(zhen)對人(ren)工智能(neng)輔助工業(ye)軟件工具包、生(sheng)物(wu)信息數據庫、合(he)成(cheng)生(sheng)物(wu)規(gui)模(mo)化制造系統等(deng)關(guan)鍵環(huan)節(jie)補齊(qi)(qi)短板(ban)，為(wei)合(he)成(cheng)生(sheng)物(wu)最終規(gui)模(mo)化、商業(ye)化進程(cheng)提(ti)供支撐。
三(san)是(shi)強化應用場景(jing)牽引(yin)，優化審慎監(jian)(jian)管制度與路徑。合成(cheng)生(sheng)物(wu)在食(shi)品、醫(yi)藥方面的(de)行(xing)(xing)業監(jian)(jian)管應加(jia)快完善和(he)優化。認(ren)真總結(jie)和(he)復制母乳(ru)寡糖等(deng)代表(biao)性產品獲批經(jing)驗(yan)，推動行(xing)(xing)業轉向包容(rong)審慎監(jian)(jian)管，促進(jin)更多領域(yu)應用的(de)探索(suo)開發。同步基(ji)于(yu)行(xing)(xing)業協(xie)會(hui)、聯盟、地(di)方政(zheng)府(fu)等(deng)，合力推動建設(she)新產品示范(fan)應用場景(jing)，助力打造(zao)形(xing)成(cheng)閉環的(de)商業生(sheng)態，促進(jin)合成(cheng)生(sheng)物(wu)制造(zao)產業真正(zheng)落地(di)形(xing)成(cheng)生(sheng)物(wu)經(jing)濟新增量。
四是促(cu)進各層級(ji)(ji)資源(yuan)整合(he)(he)，閉環布局(ju)創新(xin)商業模(mo)式(shi)。建議資本端、企業端加速合(he)(he)成生物學(xue)產業鏈(lian)上下游資源(yuan)整合(he)(he)，打破層級(ji)(ji)邊界，推動平(ping)臺型公司(si)自(zi)設管線實現(xian)全產業鏈(lian)閉環，以市(shi)場需求為導向，合(he)(he)理選品開發落地，才能在市(shi)場持續站(zhan)穩一(yi)席(xi)之地。
附表：部分全球化(hua)合成生(sheng)物自動(dong)化(hua)設施介紹(shao)
注：資料來自國(guo)(guo)際合(he)成(cheng)生物(wu)設(she)施聯盟（Global Biofoundry Alliance,GBA）公開信息。該聯盟于(yu)2019年5月9日在日本(ben)成(cheng)立，由美國(guo)(guo)勞倫斯伯克利國(guo)(guo)家(jia)實驗室、英國(guo)(guo)帝國(guo)(guo)理(li)工學院(yuan)、中國(guo)(guo)科學院(yuan)深(shen)圳先進(jin)技術研究院(yuan)等來自全球8個國(guo)(guo)家(jia)的(de)16所頂尖合(he)成(cheng)生物(wu)設(she)施機構聯合(he)發起。截止(zhi)2024年2月，共有(you)35所成(cheng)員單位，其(qi)中中國(guo)(guo)有(you)5所。
作 者
嚴一凡(fan)，咨詢(xun)師，長(chang)期關(guan)注研究生物經濟領域。
鄧潔， 咨詢工程(cheng)師/中級經(jing)(jing)濟師，在生物與(yu)醫藥領域擁(yong)有10余年政(zheng)策研究(jiu)及項目申報(bao)經(jing)(jing)驗。
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