近年來(lái)，伴隨著生物科學(xué)基礎(chǔ)研究和生物技術(shù)應(yīng)用的迅猛發(fā)展，合成生物學(xué)作為以“建構(gòu)”為核心的新型交叉技術(shù)學(xué)科，被認(rèn)為是認(rèn)識(shí)生命的鑰匙和改變未來(lái)的顛覆性技術(shù)。目前，合成生物學(xué)已應(yīng)用于醫(yī)療健康、化工、能源、材料、食品消費(fèi)、美妝護(hù)膚、農(nóng)業(yè)等眾多細(xì)分領(lǐng)域，業(yè)內(nèi)推測(cè)，未來(lái)60%的產(chǎn)品都可通過(guò)合成生物生產(chǎn)制造，一門(mén)前沿學(xué)科正在發(fā)展成為一個(gè)方興未艾的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。

產(chǎn)業(yè)的生機(jī)勃發(fā)隨之帶來(lái)了市場(chǎng)的無(wú)限想象力，根據(jù)CB Insights分析數(shù)據(jù)，2019年全球合成生物學(xué)市場(chǎng)規(guī)模為53億美元，預(yù)計(jì)到2024年，全球合成生物學(xué)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到189億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）達(dá)28.8%。其中，中國(guó)作為全球合成生物學(xué)的重要市場(chǎng)之一，預(yù)計(jì)2025年合成生物學(xué)市場(chǎng)規(guī)模有望突破70億美元。

為了探討合成生物學(xué)在多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的更多可能性，從而在一定程度上推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的縱向深入發(fā)展，9月27日，由張江集團(tuán)主辦，生合萬(wàn)物、翌圣生物、昌進(jìn)生物、柯泰亞四家張江科學(xué)城企業(yè)分別承辦的“創(chuàng)物.天然產(chǎn)物與合成生物論壇”、“創(chuàng)技?合成生物關(guān)鍵技術(shù)與工具應(yīng)用論壇”、“創(chuàng)食合成生物學(xué)與食品、消費(fèi)品智造論壇”、“創(chuàng)美.個(gè)人護(hù)理與合成生物學(xué)論壇”在張江科學(xué)會(huì)堂舉行，該四場(chǎng)分論壇就合成生物學(xué)的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用、最新的研究成果、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)等多個(gè)維度進(jìn)行了深度分享和交流。

張江集團(tuán)副總經(jīng)理、上海國(guó)際醫(yī)學(xué)園區(qū)集團(tuán)有限公司董事長(zhǎng)王凱榮

張江集團(tuán)副總經(jīng)理、上海國(guó)際醫(yī)學(xué)園區(qū)集團(tuán)有限公司董事長(zhǎng)王凱榮在論壇上表示：“合成生物學(xué)是繼‘DNA雙螺旋發(fā)現(xiàn)’和‘人類基因組計(jì)劃’兩次生物科技革命之后，引領(lǐng)世界的‘第三次生物科技革命’，已成為世界各國(guó)必爭(zhēng)的科技戰(zhàn)略高地。張江作為全國(guó)生物醫(yī)藥創(chuàng)新高地和上海生命科學(xué)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)域，依托上海、浦東合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，已具備基本齊全的合成生物產(chǎn)業(yè)要素，涉及產(chǎn)品型、平臺(tái)型、技術(shù)型、科研型等不同類型的企業(yè)、機(jī)構(gòu)，形成了較完整的生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈?！?/strong>

打破行業(yè)發(fā)展壁壘  開(kāi)啟“造物”新時(shí)代

天然化合物被譽(yù)為醫(yī)藥、農(nóng)藥、日化、護(hù)膚和保健品等領(lǐng)域的“天然寶庫(kù)”，有著多種重要的用途，例如廣為人知的抗瘧藥青蒿素、抗腫瘤藥紫杉醇、心腦血管疾病藥物丹參酮以及鎮(zhèn)痛藥嗎啡等，但這類天然化合物在植物中含量低，提取分離困難，同時(shí)，其由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，化學(xué)合成難度較大，成為了制約產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。

中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所研究員、副所長(zhǎng)劉文表示，生物合成在天然化合物獲取中發(fā)揮了獨(dú)到的作用，構(gòu)建生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)多樣的天然產(chǎn)物，重建了天然化合物的生產(chǎn)方式，雖然合成生物學(xué)并不能解決所有的痛點(diǎn)，但對(duì)于擴(kuò)展藥物的天然產(chǎn)物庫(kù)以滿足結(jié)構(gòu)多樣性需求和實(shí)現(xiàn)藥物的高效制備將發(fā)揮舉足輕重的作用。

復(fù)旦大學(xué)藥學(xué)院黨委書(shū)記王建新也指出，通過(guò)合成生物學(xué)的手段，可以獲得成本相對(duì)較低、雜質(zhì)殘留少、純度高、質(zhì)量穩(wěn)定的一些天然化合物，比如人參皂苷，其不僅能用于美妝護(hù)膚，還能通過(guò)做成脂質(zhì)體和高端制劑，更好地臨床應(yīng)用于腫瘤患者。

中國(guó)科學(xué)院院士、上海藥物研究所研究員、生合萬(wàn)物首席科學(xué)家岳建民則以金粟蘭科植物四塊瓦和大環(huán)脂肽的具體研究合成為例，闡明了合成天然產(chǎn)物對(duì)于藥物發(fā)現(xiàn)的重要意義，該兩項(xiàng)研究也為抗瘧疾藥物的開(kāi)發(fā)和逆轉(zhuǎn)腫瘤藥物的耐藥性奠定了堅(jiān)實(shí)的研究基礎(chǔ)。

同時(shí)，中國(guó)科學(xué)院植物卓越創(chuàng)新中心研究員、課題組長(zhǎng)、生合萬(wàn)物公司技術(shù)顧問(wèn)周志華還特別指出，在天然化合物的合成中，合成生物途徑的元件和底盤(pán)細(xì)胞的適配性至關(guān)重要，這直接決定了天然化合物的產(chǎn)量。

除了天然化合物領(lǐng)域，合成生物學(xué)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也備受關(guān)注，比如食品，據(jù)BCC Research預(yù)測(cè)，食品會(huì)成為合成生物學(xué)應(yīng)用各領(lǐng)域中增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域，在該領(lǐng)域，從原料的開(kāi)發(fā)到細(xì)胞培養(yǎng)肉再到替代蛋白，合成生物學(xué)正在不斷拓展傳統(tǒng)食物的邊界。

中科院上海高等研究院研究員孫俊松認(rèn)為，在食品領(lǐng)域，相較于傳統(tǒng)工業(yè)提取技術(shù)，合成生物學(xué)能夠憑借系統(tǒng)化的工程改造，提升更多菌類和糖類的轉(zhuǎn)化和提取，從而有助于降低行業(yè)原料的價(jià)格。

上海交通大學(xué)副教授馬曉強(qiáng)同樣也表示，利用合成生物學(xué)技術(shù)有助于擺脫一些原本只依賴于植物提取的不穩(wěn)定性供應(yīng)鏈，能夠以更加高效的方式開(kāi)發(fā)酶制劑或合成細(xì)胞工程，這對(duì)于食品領(lǐng)域的原料可持續(xù)性、供應(yīng)鏈安全性等都具有重要的作用。

上海市食品研究院副主任吳軼指出，合成生物學(xué)技術(shù)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用不僅突破了容易受到氣候環(huán)境和季節(jié)影響的原料供給瓶頸，并有助于減少資源消耗實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，也為開(kāi)發(fā)新型的健康食品奠定了雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)。

此外，昌進(jìn)生物市場(chǎng)總監(jiān)王茜還對(duì)合成生物的食品行業(yè)進(jìn)行了未來(lái)展望，其介紹，后疫情時(shí)代，消費(fèi)者意愿和訴求的改變均指向合成蛋白已是大勢(shì)所趨，其不僅足以對(duì)標(biāo)傳統(tǒng)畜牧業(yè)產(chǎn)品的最佳蛋白解決方案，多樣化的蛋白來(lái)源也可以提供更加全新的蛋白質(zhì)，從而滿足消費(fèi)者的個(gè)性化需求。

在美妝護(hù)膚領(lǐng)域，合成生物學(xué)也正在成為新一輪的行業(yè)驅(qū)動(dòng)力，美妝原料的生物提取長(zhǎng)期存在周期長(zhǎng)、易被污染、難以規(guī)?；a(chǎn)的問(wèn)題。贏創(chuàng)工業(yè)集團(tuán)亞太區(qū)護(hù)理化學(xué)品戰(zhàn)略負(fù)責(zé)人石帥認(rèn)為，那些來(lái)源于石油等不可再生資源提取且用量大的原料，以及來(lái)自于傳統(tǒng)的植物提取但效率低、時(shí)間成本高昂的原料，尤適合以合成生物學(xué)的方法進(jìn)行開(kāi)發(fā)，以綠色清潔的生物制造工藝來(lái)督代高能耗高污染的石化、煤化工藝，生產(chǎn)過(guò)程更為安全、綠色、環(huán)保，可以滿足美妝企業(yè)對(duì)于可持續(xù)發(fā)展的需求。

江南大學(xué)生物工程學(xué)院教授、副院長(zhǎng)陳獻(xiàn)忠表示，合成生物學(xué)技術(shù)可以賦能生物催化劑的構(gòu)建，一方面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)已知化學(xué)原料的高效生物制造，另一方面又可以挖掘具有新功能的原料合成。

同時(shí)，和晨生物科技有限公司CTO周偉正指出，以合成生物學(xué)為底層技術(shù)的綠色生物制造可制備多種生物活性原料，但目前在活性原料板塊，國(guó)內(nèi)企業(yè)起步晚，且普遍集中于中低端原料領(lǐng)域，附加值較低，國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)該重點(diǎn)考慮布局如何以合成生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行活性原料源頭的創(chuàng)新，以此來(lái)提升國(guó)內(nèi)美妝護(hù)膚企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

合成生物學(xué)正在賦能多個(gè)產(chǎn)業(yè)，反之，其的快速發(fā)展也離不開(kāi)底層關(guān)鍵技術(shù)和工具的應(yīng)用，比如基因編輯技術(shù)、酶的分子設(shè)計(jì)等，也正是這些技術(shù)和工具的一次次更新迭代，助推了合成生物學(xué)的更好更快發(fā)展。

華東理工大學(xué)教授許建和針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)制造中的痛點(diǎn)，他認(rèn)為需要?jiǎng)?chuàng)制出高效的生物催化劑來(lái)滿足綠色生物制造的產(chǎn)業(yè)化需求，目前工業(yè)上仍有許多傳統(tǒng)的化學(xué)合成工藝亟待開(kāi)發(fā)新的酶催化劑進(jìn)行替代，實(shí)現(xiàn)工藝優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

中國(guó)醫(yī)藥工業(yè)研究總院研究員奕棟指出，多技術(shù)融合促進(jìn)了合成生物學(xué)關(guān)鍵技術(shù)的飛速發(fā)展，生物制造的未來(lái)趨勢(shì)為技術(shù)融合化、制造智能化和生物全合成。

鎂孚泰生物CEO劉想分享了合成生物與酶改造的關(guān)系，介紹了鎂孚泰的ZymeEditor?智能化酶改造平臺(tái)的五大核心酶改造技術(shù)，以及這些技術(shù)在T7 RNA聚合酶、MMLV逆轉(zhuǎn)錄酶及Bst DNA聚合酶上的成功案例。據(jù)了解，鎂孚泰生物是翌圣生物旗下全資子公司，專注于提供酶改造智能化解決方案，通過(guò)五大技術(shù)交互篩選，大幅度提高了酶改造的成功率。

產(chǎn)業(yè)變革“一觸即發(fā)”  張江持續(xù)領(lǐng)跑國(guó)內(nèi)合成生物學(xué)發(fā)展

多領(lǐng)域的應(yīng)用，促使了合成生物學(xué)正在國(guó)內(nèi)觸發(fā)產(chǎn)業(yè)變革，從產(chǎn)業(yè)集聚度來(lái)看，目前，國(guó)內(nèi)合成生物學(xué)的技術(shù)源頭和產(chǎn)業(yè)聚集地主要集中在京津冀、長(zhǎng)三角和大灣區(qū)三大地區(qū)。其中，上海是合成生物學(xué)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的“發(fā)源地”，曾誕生了該領(lǐng)域多項(xiàng)“首個(gè)”或“第一”，具備了良好的合成生物學(xué)發(fā)展基礎(chǔ)，擁有全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)優(yōu)勢(shì)。目前，上海還繪制了合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)圖譜，提出合成生物學(xué)“1+3+1”發(fā)展戰(zhàn)略，即搭建“1個(gè)網(wǎng)絡(luò)”，將高峰人才、重大基礎(chǔ)設(shè)施、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室有機(jī)整合為一張合成生物學(xué)創(chuàng)新資源網(wǎng)；瞄準(zhǔn)“3大領(lǐng)域”，重點(diǎn)推進(jìn)合成生物學(xué)在生物醫(yī)藥、先進(jìn)材料和能源環(huán)保、消費(fèi)品三大領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用；打造“1個(gè)目標(biāo)”，全面推進(jìn)上海打造成為基礎(chǔ)研發(fā)領(lǐng)先、創(chuàng)新轉(zhuǎn)化活躍、產(chǎn)業(yè)主體蓬勃發(fā)展、產(chǎn)業(yè)生態(tài)健全完善的世界級(jí)合成生物學(xué)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)集群。

上海強(qiáng)勁的合成生物產(chǎn)業(yè)勢(shì)能也輻射到了張江，從頂層應(yīng)用到中間層產(chǎn)業(yè)平臺(tái)，從底層使能技術(shù)到源頭技術(shù)，張江都具備了集中度強(qiáng)、顯示度高的先發(fā)優(yōu)勢(shì)。上海國(guó)際醫(yī)學(xué)園區(qū)作為張江科學(xué)城的南部創(chuàng)新核、張江生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的重要承載區(qū)，一直緊跟產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐，聚焦臨床應(yīng)用未被滿足的重大需求。一方面，大力推動(dòng)張江細(xì)胞與基因產(chǎn)業(yè)園的建設(shè)，推動(dòng)園區(qū)打造“突破技術(shù)+源頭創(chuàng)新+產(chǎn)業(yè)基石”的創(chuàng)新發(fā)展體系，另一方面，也在加強(qiáng)合成生物學(xué)等前沿賽道的布局，加大探索生物醫(yī)藥國(guó)際創(chuàng)新策源轉(zhuǎn)化路徑，實(shí)現(xiàn)與國(guó)際生物醫(yī)藥發(fā)展的“同頻共振”。

近日，由張江集團(tuán)和國(guó)內(nèi)合成生物學(xué)領(lǐng)軍人物趙國(guó)屏院士團(tuán)隊(duì)等共創(chuàng)共建共運(yùn)的，位于上海國(guó)際醫(yī)學(xué)園區(qū)張江基因島的上海張江合成生物創(chuàng)新中心在2023張江生命科學(xué)國(guó)際創(chuàng)新峰會(huì)上正式揭牌，該創(chuàng)新中心集創(chuàng)新孵化、技術(shù)平臺(tái)、產(chǎn)品轉(zhuǎn)化、天使投資、監(jiān)管科學(xué)、展示交流等功能于一體，共同探索“以技術(shù)服務(wù)為先導(dǎo)、以孵化服務(wù)為加持、以天使投資為紐帶、以監(jiān)管科學(xué)為支撐”的合成生物培育與賦能新模式。

具體而言，創(chuàng)新中心將以技術(shù)服務(wù)為先導(dǎo)、建設(shè)1個(gè)生物鑄造廠。在技術(shù)性能上，體現(xiàn)更高通量、更低成本、更高效率。圍繞天然產(chǎn)物領(lǐng)域，高通量篩選系統(tǒng)大于1萬(wàn)個(gè)元件/天，自動(dòng)化構(gòu)建系統(tǒng)大于1萬(wàn)個(gè)菌株/月，同時(shí)利用高通量質(zhì)譜和聲波移液系統(tǒng)顯著降低篩選和構(gòu)建成本，功能元件和細(xì)胞工廠的自動(dòng)化構(gòu)建能力可達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。在服務(wù)方式上，以技術(shù)服務(wù)為主，以技術(shù)合作和項(xiàng)目開(kāi)發(fā)為輔，兼顧高值專業(yè)設(shè)備共享，體現(xiàn)平臺(tái)的公共性、中立性價(jià)值導(dǎo)向。

以孵化服務(wù)為加持，建設(shè)1個(gè)專業(yè)孵化器。對(duì)標(biāo)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，圍繞四類不同屬性的孵化需求，打造高標(biāo)準(zhǔn)孵化服務(wù)軟硬體系：一是高度開(kāi)放共享的實(shí)驗(yàn)室需求，二是初創(chuàng)團(tuán)隊(duì)獨(dú)立孵化空間需求，三是成長(zhǎng)加速空間需求，四是打破科學(xué)與產(chǎn)業(yè)壁壘的大院大所聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室需求。

以天使投資為紐帶，建設(shè)1支天使投資基金。以張江科投發(fā)起設(shè)立的張科禾苗天使基金為依托，通過(guò)更緊密的投資孵化機(jī)制、更長(zhǎng)久的基金存續(xù)期、更靈活的投資決策，為合成生物創(chuàng)新中心的孵化轉(zhuǎn)化項(xiàng)目投資賦能。

以監(jiān)管科學(xué)為支撐，建立1套助力研審聯(lián)動(dòng)的機(jī)制。行業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)科學(xué)的監(jiān)管，圍繞生物合成新技術(shù)、新方法的落地，創(chuàng)新中心將發(fā)揮產(chǎn)學(xué)研用的協(xié)同優(yōu)勢(shì)，助力監(jiān)管科學(xué)發(fā)展以及研審聯(lián)動(dòng)推進(jìn)。一是重點(diǎn)面向通用底盤(pán)細(xì)胞，集成共性信息，明晰質(zhì)量、安全評(píng)價(jià)模式；二是重點(diǎn)面向共性技術(shù)難題，推動(dòng)建設(shè)技術(shù)與監(jiān)管指導(dǎo)原則；三是重點(diǎn)面向生物合成生產(chǎn)，探索合規(guī)適用的質(zhì)量管理策略；四是重點(diǎn)面向法規(guī)監(jiān)管體系，梳理監(jiān)管要求，形成產(chǎn)業(yè)化路徑指引。

張江合成生物合作伙伴共建儀式

2023張江生命科學(xué)國(guó)際創(chuàng)新峰會(huì)上，還同步舉行了張江合成生物合作伙伴共建儀式，以行業(yè)的協(xié)同力量共促合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)的向前發(fā)展。

用新的范式觸發(fā)產(chǎn)業(yè)變革“新風(fēng)口”，張江將以合成生物創(chuàng)新中心為新的基點(diǎn)，聯(lián)動(dòng)傳統(tǒng)與新興力量、跨越科研與產(chǎn)業(yè)鴻溝、融合技術(shù)與應(yīng)用邊界，助推國(guó)內(nèi)合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)“彎道超車”。

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