“拥抱”合成生物学 推动生物发酵产业高质量发展

合成生物学被称为生命科学的第三次革命，在医学、制药、化工、能源、材料、农业和环保等领域均有着广泛的应用前景。基础研究和底层技术的突破，以及相关成本的迅速下降，为合成生物学技术转化打开了新格局。5月12日，由中国生物发酵产业协会主办、梅花生物科技集团股份有限公司承办的“2023中国合成生物学技术创新发展论坛”在北京举办。论坛以“合成生物学技术——引领未来生物经济”为主题，旨在进一步促进合成生物学与发酵产业的深度融合，加速推动国内生物发酵产业高质量发展。来自生物、食品、投资等领域的院士专家及企业代表齐聚一堂，聚焦合成生物学与产业链有效融合，探索资源可循环、突破技术瓶颈、加速成果应用、推动生物发酵产业繁荣建言献策，积极“探路”。与会院士专家表示，合成生物学的生物制造已成为全球发展“新高地”。

抢抓合成生物学新机遇

【资料图】

面对新一轮科技革命和产业变革的重要机遇，如何以科技创新开辟生物发酵产业发展的新领域、新赛道，不断塑造新动能、新优势？

中国生物发酵产业协会理事长于学军

中国发酵产业协会理事长于学军在致辞中表示，“十四五”是我国生物经济发展的关键时期，生物制造是生物经济发展的重要基础，而合成生物学则是生物制造重要的技术支撑。合成生物学是生命科学领域的一门新兴交叉科学，被视为理解生命的“新钥匙”、未来的颠覆性技术之一，也将是世界各国重点发展布局的领域之一。合成生物学已经迎来历史性发展机遇和广阔前景，正在快速向实用化和产业化方向发展，在“双碳”、生物材料、生物信息技术和人工智能等领域都会发挥出独特的作用，是世界强国科技发展战略的必争之地，对于改变我国相关产业经济增长方式、实现产业绿色可持续发展、推动我国生物经济加快实现由大转强具有重要的战略意义。

于学军表示，生物发酵产业是我国战略性新兴产业，是生物制造的基础产业。近年来，生物发酵行业自主创新显著增强，装备水平快速提高，绿色制造大幅提升，节能减排成效显著。2022年，生物发酵主要产品产值约2860亿元，增长约10%；出口约650万吨，增长约15%，出口额增长近28%。《“十四五”生物经济发展规划》《关于推动轻工业高质量发展的指导意见》等相关政策的出台，对中国生物发酵产业的发展提出了新要求、赋予了新使命，同时也为产业的发展指明了新路径、提供了新方向。

于学军认为，面向未来，合成生物学应聚焦基因编辑、基因合成与组装等底层技术，利用人工智能和集成电路集聚优势做好支撑。要全力加快合成生物技术在生命健康、食品与农业、材料与能源、环境与可持续发展领域的应用研究，实现合成生物技术从科研成果到产品产业化全链条发展。

合成生物学从技术探索走向生产应用

近年来，得益于技术突破、政策支持等因素，合成生物学技术取得突破性发展，迅速从实验室走向产业，被广泛运用在医疗健康、绿色能源、日化美妆、食品消费等领域，并且普遍具有低成本、高效率和高价值的特点。论坛期间，3位院士围绕合成生物学的创新发展分享了自己的观点。

中国科学院院士邓子新

中国科学院院士邓子新在题为“以合成生物学撬动大健康时代的颠覆性创新”的报告中，从四方面剖析了合成生物学与大健康之间的联系，自然筛选驱动的天然产物发现路径、途径工程驱动的天然产物改造路径、学科交融驱动的天然产物创造路径、大健康产业亟待源头创新另辟蹊径。

“我们利用合成生物学技术等改造或者颠覆传统大健康产品的研发路径，从找菌种到找基因，从被动筛选到主动创新，从利用自然菌种到人工设计产生菌。”邓子新表示，合成生物学技术颠覆了国内外重大品种的合成工艺，打破了国外大品种的垄断，带动了传统产业向高端产业快速转型升级。在研发层面，可以加速形成一系列高端自主知识产权的新产品，培养一批业内高级专业技术人才。

中国工程院院士陈坚

合成生物学技术或将成为未来食品工业健康发展的重要支撑。中国工程院院士陈坚在题为“未来食品与合成生物学”的报告中表示，未来食品的属性，是未来生产方法和生活方式改变的代表性物质，主要任务是解决食物供给和质量、食品安全和营养、饮食方式和精神享受等问题。其技术基础是合成生物学、物联网、人工智能、增材制造、纳米技术等，趋势是食品技术（FT）、生物技术（BT）和信息技术（IT）相融合实现高技术产业。

合成生物学作为变革传统食品生产和制造的关键技术，通过创建具有食品级工业应用能力的人工生物合成系统，可以实现更安全、更健康和可持续的食品获取方式。陈坚举例说，酵母合成酒花与发酵啤酒同步技术，应用合成生物学使工业酿造酵母合成单萜分子芳樟醇和香叶醇，在成品啤酒中形成啤酒花风味，而不用添加啤酒花。又如，合成生物学与人造牛奶，通过分析牛奶中对人体有益的重要原料，以合成生物技术构建酵母细胞，实现发酵合成多种蛋白与脂肪酸。在陈坚看来，合成生物学技术对现代食品生物技术的快速发展起到了极大的推动作用。食品加工过程中运用生物技术，能够在保证食品质量的同时提升加工效率。

中国工程院院士郑裕国

基于合成生物学技术可以加速实现营养化学品的产业化。维生素是维持机体正常生理功能及细胞内特异代谢反应所必需的一类微量低分子有机化合物，主要应用于食品、医药等领域。为此，中国工程院院士郑裕国在题为“合成生物学技术推动维生素产业的创新与发展”的报告中指出，我国维生素市场规模不断扩大，合成生物技术的崛起与进步，给维生素产业的发展带来了新的机遇。

合成生物学技术推动维生素生产技术快速发展。郑裕国称，维生素生产技术的特点主要以化学法和生物发酵法为主，在合成生物学技术的快速发展推动下，呈现从化学法向绿色低碳生物法发展的趋势。实现生物法合成的维生素种类，而且技术也在不断迭代。随着合成生物技术的进一步升级与工程化应用，可能多个品种的其他维生素有望实现对原有生产路线的替代。

麦肯锡数据显示，预计到2025年，合成生物学与生物制造的经济价值将达到1000亿美元，未来全球60%的物质生产可通过生物制造方式实现。天津工业生物技术研究所副所长孙际宾介绍，生物制造是先进工业生产方式，生物制造是实现工业可持续发展最有希望的领域之一。生物制造的原料一般为含碳化合物，来自农业（糖、淀粉、秸秆）、工业（甲醛等石油化工）、自然界（天然气）。其具有三个特征：原料可再生、过程绿色化、产品范围广。

黄单胞多糖、鞘氨醇多糖、糖胺聚糖等微生物多糖广泛应用于食品、医药等各个领域。南开大学生命科学学院副院长马挺教授介绍，采用合成生物学方法对糖基单体活化酶、聚合分泌输出的关键酶进行适配优化和重组表达。合成生物学定制多糖新产品研发以及多糖修饰产品的应用，可进一步丰富产品种类，拓宽应用市场。

中国科学院合成生物学重点实验室研究员杨晟认为，合成生物学应用范围不断拓宽，逐步从基础前沿的探索阶段进入应用导向的转化研究阶段。

合成生物学正触发产业变革。目前，合成生物学正在国内触发产业变革。在关键核心技术领域和下游应用端，技术创新的势头正趋于明显，发展具备制造应用优势与成本优势，不少产品已占据全球原料市场“排行榜”的前列。

生物发酵行业正在面临转型升级的共性问题，如何利用合成生物学技术，促进生物发酵产业发展。对此，天津科技大学校长路福平表示，若想通过合成生物学技术促进生物发酵产业发展，需从原料、产品导向、发酵过程等方面着手。

海通国际证券首席分析师刘威指出，我国合成生物学的核心竞争力优势显著，即制造优势、效率优势、市场优势。梅花生物科技集团股份有限公司总经理何君认为，合成生物学可以制造出人们需要的产品，简单地说，合成生物学技术将不可能变成可能。近年来，我国诞生了一大批合成生物学领域的企业。从产业集聚度来看，国内合成生物学企业比较多地汇聚在长三角、京津冀、粤港澳，不少企业已经发展成为细分领域的行业龙头，并且加速推动AI技术在合成生物领域的应用。据介绍，梅花生物从2010年起便深耕合成生物学领域，搭建了菌种改造、工艺优化、应用开发的专业团队，拥有新一代基因组测序仪等先进设备，能快速表征高通量筛选获得细胞的产物谱和基因型，用于指导设计新一代的合成生物学菌株，为今后产业的发展打下了坚实基础。

圆桌论坛

圆桌论坛环节由中国生物发酵产业协会名誉理事长石维忱主持，来自学术界、企业界、投资界的代表广开言论、互通有无，共同探讨合成生物技术带来的变革与挑战。

与会专家表示，合成生物学正从技术探索走向生产应用，由此催生了新市场和新增长点，未来将孕育巨大市场机遇。

中国生物发酵产业协会副理事长、兼秘书长王洁对会议进行了总结。

会议现场

中国生物发酵产业协会希望以此次论坛为契机，与业内各界人士共同探讨合成生物学支撑生物发酵产业发展大计，更好探索发展前沿、聚焦技术创新与产业化，为生物发酵产业高水平科技自立自强当好开路先锋、做好助推引擎、发挥关键作用，不断开辟发展新领域、新赛道，塑造新动能、新优势，加快推动我国生物发酵产业由大国向强国迈进。

初审：李松 责任编辑：张嘉真 审核：欧阳美华

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