21世紀經濟報道記者 季媛媛 實習生 唐菁陽 上海報道 如何讓牛奶過敏的人能夠正常喝牛奶？如何在酒桌上“千杯不醉”？如何讓植物肉散發(fā)出真實肉的香味？這些看似違背常識的問題，如今卻都能夠通過合成生物技術實現(xiàn)。

(資料圖片)

其實合成生物技術對我們來說并不陌生，幾千年前我國老百姓在釀酒、炮制中藥的過程中就有使用。而在今天，合成生物更是迎來了發(fā)展的黃金時期。

在6月15日召開的上海國際生物技術與醫(yī)藥研討會上，中國醫(yī)藥工業(yè)研究總院研究員奕棟表示，在基因測序技術、生物信息學、結構生物學等眾多基礎學科和人工智能技術深度發(fā)展的當下，合成生物學如今已經進入了飛速發(fā)展的時代。

AI助力合成生物技術推廣

基于眾多基礎學科的發(fā)展，近年來涌現(xiàn)了一批諸如DNA合成技術、基因編輯技術、自動化高通量藥物篩選技術等新興生命技術，這些技術均需要依靠以人工智能為橋梁來實現(xiàn)。而與此同時，AI的賦能也將極大的助力合成生物技術在新藥研發(fā)中的應用。

奕棟提到，大家有一個固有的印象就是合成生物在醫(yī)藥行業(yè)的應用比較少，但這并不是一個技術問題，而是因為新藥研發(fā)的周期非常長，風險高，這一盈利模式阻礙了部分生物公司入局的步伐。

正如奕棟所言，傳統(tǒng)藥物的研發(fā)過程既耗時又昂貴，從研發(fā)到上市通常需要數(shù)年時間和數(shù)十億美元。不過，AI的賦能將有望實現(xiàn)破局，大大提高合成生物技術在新藥研發(fā)中的使用效率。

人工智能的優(yōu)勢就在于它能夠突破人工的極限，更快、更準確的分析海量生物數(shù)據(jù)，從而幫助研究人員識別潛在的藥物靶點。據(jù)奕棟介紹：“當前隨著生物樣本信息的數(shù)據(jù)量越來越龐大，人工智能工具為我們搭建了新的路徑。通過人工智能技術我們可以對這些龐大的數(shù)據(jù)進行確認分析及結構模擬，也能夠輔助定向凈化，通過高通量實驗將酶的性能發(fā)揮到極致。”

如今，奕棟所在的系統(tǒng)生物合成研究中心自2021年成立以來，在兩年的時間里已經建設了生物大數(shù)據(jù)虛擬篩選平臺和全功能自動化構建和篩選技術平臺。前者依據(jù)醫(yī)院和中心開源的微生物菌種庫建立了龐大的數(shù)據(jù)庫來進行數(shù)據(jù)的挖掘和篩選，并建立了AI算法模型來進行預測。

據(jù)奕棟介紹，目前模型的準確率可以達到95%以上。后者則減少了實驗室研發(fā)過程中的人工干預，能夠自主完成基因工程、細胞轉化培養(yǎng)、結果處理等工作。此外，中心還自主研發(fā)了具備生物傳感器的超高通量篩選系統(tǒng)，可用于新藥研發(fā)。

奕棟認為，未來生物醫(yī)藥的智能制造可以分為兩部分，一是實驗室研發(fā)的智能化，二是生產階段的智能化。

“我們希望在實驗室階段能夠更多的應用人工智能來進行虛擬篩選，并通過大型自動化設備替代人工來進行快速的前端供應開發(fā)。而在后端，我們也希望能夠通過智能化來形成無人工廠的操作。如果這些都能夠實現(xiàn)，那么也就真正地達到了生物醫(yī)藥智能制造的未來。”奕棟說道。

資本市場較為樂觀

除了技術的強力驅動，政策利好也為合成生物技術成果的落地提供了便利。

2014年世界經合組織（OECD）發(fā)表題為“Emerging Policy Issues in Synthetic Biology”的報告。該報告從合成生物學前景說起，并認為該領域前景廣闊，建議各國政府把握好機遇。在此之后大約20個國家陸續(xù)出臺相關政策。

我國也在2022年5月發(fā)布的《“十四五”生物經濟發(fā)展規(guī)劃》（以下簡稱為“規(guī)劃”）中多次提及“合成生物學”，覆蓋醫(yī)療健康、食品消費等領域。規(guī)劃指出，推動合成生物學技術創(chuàng)新，突破生物制造菌種計算設計、高通量篩選、高效表達、精準調控等關鍵技術，有序推動在新藥開發(fā)、疾病治療、農業(yè)生產、物質合成、環(huán)境保護、能源供應和新材料開發(fā)等領域應用。

在政策利好的吸引下，合成生物賽道在資本市場十分火爆。SynBioBeta的數(shù)據(jù)顯示，2010—2020年，全球合成生物學投融資1130起，總金額超過210億美元。

頭豹聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO楊曉騁表示，從全球來看合成生物學已經進入了高速增長的階段，2017年的市場規(guī)模在40億美元左右，我們預計到2027年，將實現(xiàn)十倍的增長，即達到400億美元左右。

國內合成生物學企業(yè)的融資階段雖偏向于早期，多數(shù)公司內的產品仍保持在研發(fā)階段。但從2017年開始，我國合成生物學領域的投資金額就呈現(xiàn)出上升趨勢。特別在2021年，投融資數(shù)量達到22起，總金額達到24.8億元。雖然在2022年這兩項數(shù)字都有所下降，但楊曉騁認為國內市場在回歸商業(yè)理性后，投融資反而呈現(xiàn)出了更為精準化的特征。

“作為咨詢公司，我們常年服務于行業(yè)內的企業(yè)以及基金公司，能夠明顯地感受到關注合成生物賽道的資方、企業(yè)是越來越多的。而2022年的下降主要是受到了疫情、全球經濟周期以及生命健康行業(yè)發(fā)展波動的影響。我們判斷，今年下半年的資本環(huán)境會比上半年或是去年有所好轉。”楊曉騁說道。

底層技術仍然受限

我國的合成生物學雖然在技術、政策、資本等種種利好下競爭力優(yōu)勢明顯，但仍面臨著諸多挑戰(zhàn)。其中最為明顯的就是底層技術受限。

據(jù)武漢瀚海新酶生物科技有限公司董事長楊廣宇介紹，酶作為生物醫(yī)藥產業(yè)的“芯片技術”，其開發(fā)難度大、技術門檻高、導入期長，已經成為了“卡脖子”問題。

“無論是診斷試劑、制藥還是科研都離不開酶制劑。它的產值在100億美元左右，卻支撐了數(shù)萬億的醫(yī)療產業(yè)。因此，如果酶這一根基不穩(wěn)的話，整個產業(yè)的安全都將會出現(xiàn)問題。”楊廣宇強調。

而目前國內外市場上的酶制劑卻都被國外企業(yè)壟斷，國內目前體外診斷、制藥、技術科研等領域使用的酶制劑耗材均來自進口，難以實現(xiàn)獨立自主。

楊廣宇認為，這主要是因為酶制劑的市場規(guī)模相對來說較小，對于實力雄厚的大企業(yè)沒有吸引力，而小企業(yè)的技術又達不到。

“酶制劑的生產在技術端其實存在很多難題。首先，生物醫(yī)藥中所使用的酶制劑與工業(yè)酶制劑不同，它的結構更為復雜、性能要求高，通常需要高水平、復雜的工藝才能實現(xiàn)，并且投入之后的產出量也不多，很少有企業(yè)愿意投入。其次，要做到成本可控，酶制劑的生產工藝十分繁瑣，并且這些步驟都是剛性需求。最后是酶制劑的應用，僅僅有好的制劑是不夠的，還需要教會下游企業(yè)如何應用，無論是合成mRNA疫苗還是去做試劑的配方，國內在這方面的研究都比較薄弱。”楊廣宇說道。

除此之外，合成生物在我國還面臨著難以實現(xiàn)規(guī)模化生產、缺乏跨學科人才、政策法規(guī)與倫理研究相對落后等問題。

面對這些挑戰(zhàn)，相關研究人員認為，合成生物學研發(fā)投入、試錯成本極高，從投研到產業(yè)落地周期較長，國家和地方政府在項目孵化、人才、資金等方面應給予初創(chuàng)企業(yè)持續(xù)性的優(yōu)惠扶持政策。而對于關鍵技術“卡脖子”的問題，應該支持企業(yè)繼續(xù)加大研發(fā)投入，通過科技創(chuàng)新來引領合成生物產業(yè)發(fā)展，并加強相關知識產權的保護。

關鍵詞：