2020年，當(dāng)COVID－19新冠病毒大流行席卷全球時，合成生物學(xué)界以先進技術(shù)迅速應(yīng)對挑戰(zhàn)，成為制定有效診斷措施以及研發(fā)藥物和疫苗的主要力量之一。

從更加深遠的層面來看，面對近年來全球經(jīng)濟發(fā)展受資源與環(huán)境制約日漸突出的問題，合成生物學(xué)不僅對人類健康和認識生命本質(zhì)具有主要意義，而且在醫(yī)藥、能源、材料、農(nóng)業(yè)、環(huán)境等方面展現(xiàn)出巨大潛力和應(yīng)用場景。

探索之路總是充滿荊棘，一項新技術(shù)的興起一定會牽連著各種各樣的疑問。從技術(shù)到市場，從資本到政策，合成生物將如何影響世界經(jīng)濟發(fā)展與人民生活方式？從“造物致知”到“造物致用”，合成生物將如何顛覆人類認知和現(xiàn)有技術(shù)？“產(chǎn)學(xué)研”如何緊密結(jié)合以推動合成生物學(xué)“沿途下蛋”在全球競爭中領(lǐng)占先機？科學(xué)的奧秘如何讓產(chǎn)業(yè)煥發(fā)新的生機，而資本和產(chǎn)業(yè)又會如何反哺科學(xué)？中國將在未來合成生物學(xué)的世界舞臺中扮演怎樣的角色、引領(lǐng)怎樣的變革？這一切都需要等待時間的檢驗。

站在各種可能的“岔路口”，12月19日至20日，“光明科學(xué)城·2020工程生物創(chuàng)新大會”在深圳市光明區(qū)文化藝術(shù)中心成功舉辦。深圳市副市長艾學(xué)峰，光明區(qū)委書記、區(qū)長劉勝，深圳市發(fā)展和改革委員會副主任曾堅朋，中科院深圳先進院副院長呂建成，光明區(qū)領(lǐng)導(dǎo)姚高科以及深圳市科技創(chuàng)新委員會相關(guān)負責(zé)人，與近500位來自合成生物學(xué)領(lǐng)域的頂級科學(xué)家、商業(yè)代表及資本方共聚一堂，研討合成生物產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展方向。

追本溯源：合成生物學(xué)為何能替代傳統(tǒng)化學(xué)合成

1953年，沃森和克里克發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋的結(jié)構(gòu)，開啟了第一次生物技術(shù)革命，生命科學(xué)研究進入分子生物學(xué)時代。2003年，人類基因組圖譜完成，標(biāo)志著第二次生物科技革命的到來，生命可選研究領(lǐng)域迎來了組學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)時代。

而合成生物學(xué)是在系統(tǒng)生物學(xué)的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程學(xué)理念，采用基因合成、編輯、網(wǎng)絡(luò)調(diào)控等新技術(shù)，來“書寫”新的生命體，或者改變已有的生命體，這將使人類對生命本質(zhì)的認識獲得質(zhì)的提升，從而引領(lǐng)了第三次生物科技革命。

作為21世紀(jì)生物學(xué)領(lǐng)域新興的一門學(xué)科，合成生物學(xué)是分子和細胞生物學(xué)、進化系統(tǒng)學(xué)、生物化學(xué)、信息學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機和工程學(xué)等多學(xué)科交叉的產(chǎn)物。發(fā)展迄今，已在生物能源、生物材料、醫(yī)療技術(shù)以及探索生命規(guī)律等諸多領(lǐng)域取得了令人矚目的成就。

2014年，美國國防部將其列為21世紀(jì)優(yōu)先發(fā)展的六大顛覆性技術(shù)之一；英國商業(yè)創(chuàng)新技能部則將合成生物技術(shù)列為未來的八大技術(shù)之一；我國在2014年完成的第三次技術(shù)預(yù)測中，將合成生物技術(shù)列為十大重大突破類技術(shù)之一，并在“十三五”科技創(chuàng)新戰(zhàn)略規(guī)劃中，將合成生物技術(shù)列為戰(zhàn)略性重點發(fā)展方向。

在技術(shù)和政策的引領(lǐng)下，以合成生物學(xué)為基石的生物合成和制造正在成為引發(fā)變革的“主力軍”，并已在市場運用中替代傳統(tǒng)化學(xué)法逐步占據(jù)主導(dǎo)地位。而在這必然趨勢的背后，潛藏著合成生物學(xué)諸多領(lǐng)先優(yōu)勢。

一是技術(shù)不斷優(yōu)化。合成生物技術(shù)在過去20年中共歷經(jīng)了四個發(fā)展階段：2000年到2003年被稱為“初創(chuàng)階段”，這一階段的特點就是具備領(lǐng)域特征的研究手段和理論；2004年到2007年被稱為“擴張和發(fā)展階段”，這一階段的特點是領(lǐng)域持續(xù)擴大，但工程技術(shù)進步緩慢；2008年到2013年被稱為“創(chuàng)新和應(yīng)用轉(zhuǎn)化階段”，這一階段的特色是新技術(shù)和工程手段不斷涌現(xiàn)；2014年至今被稱為“新階段”，這一階段的特點是以IT技術(shù)為主的各項前沿理念不斷為合成生物領(lǐng)域賦能，使工作效率不斷提升，從而給產(chǎn)業(yè)層面展現(xiàn)了新型出口。

二是環(huán)境友好型。在環(huán)境問題日益凸顯的今天，技術(shù)不斷創(chuàng)新的源動力來自于創(chuàng)造出更清潔的材料，相比于化學(xué)法，合成生物技術(shù)在這一板塊的優(yōu)勢更為明顯，也更加符合可持續(xù)發(fā)展的社會需求。

三是成本更低。合成生物學(xué)由于其特殊的生產(chǎn)機制因而不需要建立大型的化工廠，也不需要雇傭大批工人，另一方面，經(jīng)過改造的微生物是可以實現(xiàn)自我繁殖的。因此，在減少人力成本支出的同時，合成生物學(xué)還能夠更加高效且低成本的得到目標(biāo)產(chǎn)物。以“維生素C”為例，凱賽生物董事長劉修才博士承擔(dān)“維生素C”國家項目，在短短一年內(nèi)，利用生物法進行規(guī)模化生產(chǎn)，使得“維生素C”的成本實現(xiàn)“攔腰斬”，全球“維生素C”的產(chǎn)能迅速集中到中國并一直持續(xù)到現(xiàn)在。

四是“造”新化合物。進入21世紀(jì)以后，新抗生素、化合物分子以及新材料的發(fā)展都進入了瓶頸期，大家都期待著一種能夠?qū)崿F(xiàn)“造物”的新型技術(shù)，來實現(xiàn)關(guān)于材料、化合物甚至是能源的新發(fā)現(xiàn)，而合成生物學(xué)的出現(xiàn)則正好符合人們的預(yù)期。

五是上下游聯(lián)動。基于工具的進步，以DNA／RNA合成以及工業(yè)酶制備的上游企業(yè)快速發(fā)展，技術(shù)領(lǐng)域不斷突破，從而推動行業(yè)加速發(fā)展；在下游環(huán)節(jié)，隨著生物技術(shù)和計算機技術(shù)的深度融合，使得合成生物學(xué)下游的應(yīng)用探索迎來了空前的發(fā)展機遇，Zymergen和Ginkgo Bioworks等行業(yè)獨角獸出現(xiàn)，并逐步引領(lǐng)整個產(chǎn)業(yè)不斷向前。

對標(biāo)市場：合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)方興未艾

合成生物技術(shù)不斷發(fā)展所帶來的紅利正逐步投射于市場層面，根據(jù)中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究所研究報告顯示，從2019年到2024年，合成生物學(xué)全球市場規(guī)模年復(fù)合年均增長率將達到28．8％，預(yù)計2024年總體市場體量將達到百億美元。

在投融資板塊上，合成生物領(lǐng)域近年來表現(xiàn)強勢。根據(jù)Crunchbase的數(shù)據(jù)，2018年合成生物學(xué)領(lǐng)域融資總額高達38億美元，相比2017年增長近20億美元，而這一熱度仍在繼續(xù)上升。2019年上半年，65家合成生物學(xué)公司共計融資19億美元，其中Ginkgo Bioworks更是以2．9億美元創(chuàng)下了目前合成生物技術(shù)領(lǐng)域的融資紀(jì)錄。

資本力量的傾斜為企業(yè)加注了向前發(fā)展的動力。根據(jù)其發(fā)展現(xiàn)狀和未來價值，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究所例舉了全球值得關(guān)注的50家合成生物學(xué)企業(yè)，其中國外企業(yè)42家，國內(nèi)企業(yè)8家，Amyris、Synlogic、Ginkgo Bioworks、Intellia Therapeutics、凱賽生物、藍晶微生物等全球領(lǐng)先企業(yè)均在列。

合成生物技術(shù)應(yīng)用覆蓋面廣，涉及領(lǐng)域從生物能源擴展到生物基材料、微生物機器人、食品、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)藥、疾病治療、稀有資源量產(chǎn)、環(huán)境修復(fù)以及生物工程技術(shù)平臺的開發(fā)等諸多板塊。

Amyris是美國納斯達克上市的第一批合成生物學(xué)領(lǐng)域公司之一，由合成生物學(xué)領(lǐng)域標(biāo)志性人物之一的Jay Keasling教授創(chuàng)辦，致力于應(yīng)用工業(yè)化合成生物學(xué)平臺生產(chǎn)藥品、高性能的精細化學(xué)品和石油基燃料替代品，其市值已達7．7億美元。

Synlogic是一家位于美國馬薩諸塞州劍橋的生物技術(shù)公司，成立于2014年。該公司關(guān)注生物學(xué)與工程學(xué)的交叉領(lǐng)域，開創(chuàng)了合成生物學(xué)的應(yīng)用，利用先進的技術(shù)平臺人工設(shè)計、合成治療性微生物，開發(fā)出能治愈疾病的新型活體療法。目前，Synlogic主要關(guān)注代謝、炎癥和癌癥三個領(lǐng)域的疾病。

Ginkgo Bioworks成立于2009年，總部位于美國馬薩諸塞州波士頓，是一家生物技術(shù)與制藥公司。該公司由麻省理工學(xué)院合成生物學(xué)領(lǐng)域?qū)＜襎om Knight教授及幾位研究生創(chuàng)立。目前，Ginkgo Bioworks致力于開發(fā)細胞編程技術(shù)，以推動合成生物學(xué)領(lǐng)域發(fā)展。2019年9月19日，公司完成了2．9億美元E輪融資，創(chuàng)下了目前合成生物技術(shù)領(lǐng)域的融資紀(jì)錄。

Intellia Therapeutics是一家基因編輯公司，專注于利用CRISPR／Cas9系統(tǒng)的生物學(xué)工具開發(fā)治療藥物，旨在通過打開CRISPR／Cas9基因組編譯技術(shù)在廣泛的、有潛力的新藥開發(fā)方面的應(yīng)用和發(fā)展。

除了國外企業(yè)，國內(nèi)企業(yè)同樣值得關(guān)注。

凱賽生物是生物合成學(xué)領(lǐng)域的明星企業(yè)，成立于2000年，經(jīng)過近二十年的研發(fā)投入和技術(shù)積累，在生物制造領(lǐng)域積累了深厚的經(jīng)驗，已發(fā)展成為全球知名的生物制造理論技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化方法研發(fā)、制造平臺，設(shè)有合成生物學(xué)、細胞工程、生物化工、高分子材料與工程等學(xué)科的研發(fā)團隊，并擁有百余項專利。凱賽生物主營的生物法長鏈二元酸、生物基戊二胺、生物基聚酰胺等產(chǎn)品均為生物制造材料。

藍晶微生物專注于使用合成生物技術(shù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、高性能的生物基因元件，用于開發(fā)各種類型的工程微生物以滿足醫(yī)療、環(huán)保、消費和科教等領(lǐng)域的創(chuàng)新需求，為客戶提供全新的分子和材料。藍晶微生物的愿景是基于合成生物技術(shù)建立一整套超越傳統(tǒng)石油基化學(xué)、化工技術(shù)的分子和材料合成技術(shù)體系，進而創(chuàng)造出足以影響未來生活的顛覆性產(chǎn)品。

行業(yè)標(biāo)桿：凱賽生物成為國內(nèi)“第一股”

2020年8月12日，凱賽生物在科創(chuàng)板上市，成為國內(nèi)合成生物第一股。

1994年，凱賽生物創(chuàng)始人劉修才從國際知名企業(yè)山度士辭職，毅然決定回國創(chuàng)業(yè)。1997年，劉修才實現(xiàn)了從“科研工作者”到“企業(yè)家”的轉(zhuǎn)身，與張啟先聯(lián)合創(chuàng)立了凱賽生物，專門從事工業(yè)生物制造的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)。

經(jīng)過近20余年的發(fā)展歷程，凱賽生物已經(jīng)走在行業(yè)前端。

在技術(shù)上，凱賽生物掌握前沿核心理念，并形成健全的知識產(chǎn)權(quán)體系。截止2020年3月31日，凱賽生物共取得了120項境內(nèi)授權(quán)專利和19項境外授權(quán)專利，其中董事長兼總裁劉修才全面負責(zé)公司的研發(fā)方向和路線制定，并對研發(fā)過程把關(guān)，個人所取得的專利占公司專利總數(shù)的51％。

在產(chǎn)品上，凱賽生物已經(jīng)成功產(chǎn)業(yè)化了四個生物制造產(chǎn)品。生物法長鏈二元酸技術(shù)已經(jīng)成功取代了國外化學(xué)法長鏈二元酸的生產(chǎn)；生物丁醇的產(chǎn)業(yè)化成功曾引起了國際能源領(lǐng)域的高度關(guān)注，劉修才也因此被國外知名媒體評為“全球100位對未來能源有重大影響的人物”之一。生物基戊二胺和生物基聚酰胺的產(chǎn)業(yè)化更是打破了國外企業(yè)對尼龍生產(chǎn)的80年的壟斷，填補了我國在雙尼龍制造中的空白。在國家大力提倡“新舊動能轉(zhuǎn)換”之際，凱賽公司在劉修才的帶領(lǐng)下通過不斷創(chuàng)新，為國家的經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護貢獻著自己的力量。

在市場上，與很多虧損上市的生物技術(shù)公司不同，凱賽生物的盈利能力相當(dāng)可觀。根據(jù)招股書顯示，依托主要收入來源“生物法長鏈二元酸”系列產(chǎn)品，公司在2017－2019年營業(yè)總收入均達到十億級，且呈逐年上升態(tài)勢。而在2020年第一季度，盡管受全球疫情影響，公司仍然實現(xiàn)了4．06億元營收，凈利潤達1．18億元。

著眼于未來，凱賽生物下一步發(fā)力的產(chǎn)品是生物基聚酰胺，包含一系列以奇數(shù)碳生物基戍二胺為基礎(chǔ)的多種聚酰胺產(chǎn)品，旨在打破國外公司寡頭對聚酰胺 66 及其原材料的壟斷。在本次大會主題演講中，劉修才同樣對這一板塊顯示出了極大的興趣和極強的信心，他表示生物基聚酰胺材料具有“原料可再生、產(chǎn)品可回收、成本可競爭”等特點，而凱賽生物的系列生物基聚酰胺也在紡服、工業(yè)絲、汽車輕量化、風(fēng)能裝置材料等領(lǐng)域已經(jīng)顯示出巨大的性能和應(yīng)用潛力。

對于劉修才來說，一切也許只是剛剛開始，因為他的目標(biāo)不是為了一個企業(yè)的盈利，而是著眼于中國乃至全球整個生物制造業(yè)的發(fā)展，“我們要做的不是一個產(chǎn)品，而是一個行業(yè)。這個行業(yè)的發(fā)展可能要經(jīng)歷幾代人的努力，我們甘愿做這個行業(yè)發(fā)展的鋪路石”。

伴隨CRISPR等基因組編輯技術(shù)的不斷革新，以及同樣快速發(fā)展的大數(shù)據(jù)、人工智能和機器人技術(shù)等，合成生物學(xué)的前景變得越來越明確，合成生物學(xué)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展即將迎來一個爆發(fā)期。

市場的快速發(fā)展在創(chuàng)造機遇的同時，也設(shè)定了諸多阻礙，深處于這一賽道的企業(yè)以及投資機構(gòu)都將在挑戰(zhàn)中不斷前行。

作者：牟磊