21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者 季媛媛 實(shí)習(xí)生 唐菁陽 上海報(bào)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(shí)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(shù)實(shí)現(xiàn)。

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其實(shí)合成生物技術(shù)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(shí)期。

在6月15日召開的上海國際生物技術(shù)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(shù)、生物信息學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)等眾多基礎(chǔ)學(xué)科和人工智能技術(shù)深度發(fā)展的當(dāng)下，合成生物學(xué)如今已經(jīng)進(jìn)入了飛速發(fā)展的時(shí)代。

AI助力合成生物技術(shù)推廣

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

奕棟提到，大家有一個(gè)固有的印象就是合成生物在醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用比較少，但這并不是一個(gè)技術(shù)問題，而是因?yàn)樾滤幯邪l(fā)的周期非常長，風(fēng)險(xiǎn)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(shí)又昂貴，從研發(fā)到上市通常需要數(shù)年時(shí)間和數(shù)十億美元。不過，AI的賦能將有望實(shí)現(xiàn)破局，大大提高合成生物技術(shù)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(zhǔn)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(diǎn)。據(jù)奕棟介紹：“當(dāng)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(shù)我們可以對這些龐大的數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)分析及結(jié)構(gòu)模擬，也能夠輔助定向凈化，通過高通量實(shí)驗(yàn)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(shí)間里已經(jīng)建設(shè)了生物大數(shù)據(jù)虛擬篩選平臺和全功能自動化構(gòu)建和篩選技術(shù)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(jìn)行數(shù)據(jù)的挖掘和篩選，并建立了AI算法模型來進(jìn)行預(yù)測。

據(jù)奕棟介紹，目前模型的準(zhǔn)確率可以達(dá)到95%以上。后者則減少了實(shí)驗(yàn)室研發(fā)過程中的人工干預(yù)，能夠自主完成基因工程、細(xì)胞轉(zhuǎn)化培養(yǎng)、結(jié)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(rèn)為，未來生物醫(yī)藥的智能制造可以分為兩部分，一是實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的智能化，二是生產(chǎn)階段的智能化。

“我們希望在實(shí)驗(yàn)室階段能夠更多的應(yīng)用人工智能來進(jìn)行虛擬篩選，并通過大型自動化設(shè)備替代人工來進(jìn)行快速的前端供應(yīng)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?qū)崿F(xiàn)，那么也就真正地達(dá)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(shù)的強(qiáng)力驅(qū)動，政策利好也為合成生物技術(shù)成果的落地提供了便利。

2014年世界經(jīng)合組織（OECD）發(fā)表題為“Emerging Policy Issues in Synthetic Biology”的報(bào)告。該報(bào)告從合成生物學(xué)前景說起，并認(rèn)為該領(lǐng)域前景廣闊，建議各國政府把握好機(jī)遇。在此之后大約20個(gè)國家陸續(xù)出臺相關(guān)政策。

我國也在2022年5月發(fā)布的《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》（以下簡稱為“規(guī)劃”）中多次提及“合成生物學(xué)”，覆蓋醫(yī)療健康、食品消費(fèi)等領(lǐng)域。規(guī)劃指出，推動合成生物學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，突破生物制造菌種計(jì)算設(shè)計(jì)、高通量篩選、高效表達(dá)、精準(zhǔn)調(diào)控等關(guān)鍵技術(shù)，有序推動在新藥開發(fā)、疾病治療、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、物質(zhì)合成、環(huán)境保護(hù)、能源供應(yīng)和新材料開發(fā)等領(lǐng)域應(yīng)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(xué)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(xué)已經(jīng)進(jìn)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(yù)計(jì)到2027年，將實(shí)現(xiàn)十倍的增長，即達(dá)到400億美元左右。

國內(nèi)合成生物學(xué)企業(yè)的融資階段雖偏向于早期，多數(shù)公司內(nèi)的產(chǎn)品仍保持在研發(fā)階段。但從2017年開始，我國合成生物學(xué)領(lǐng)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(dá)到22起，總金額達(dá)到24.8億元。雖然在2022年這兩項(xiàng)數(shù)字都有所下降，但楊曉騁認(rèn)為國內(nèi)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(zhǔn)化的特征。

“作為咨詢公司，我們常年服務(wù)于行業(yè)內(nèi)的企業(yè)以及基金公司，能夠明顯地感受到關(guān)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(jīng)濟(jì)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(zhuǎn)。”楊曉騁說道。

底層技術(shù)仍然受限

我國的合成生物學(xué)雖然在技術(shù)、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(shù)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(chǎn)業(yè)的“芯片技術(shù)”，其開發(fā)難度大、技術(shù)門檻高、導(dǎo)入期長，已經(jīng)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(chǎn)值在100億美元左右，卻支撐了數(shù)萬億的醫(yī)療產(chǎn)業(yè)。因此，如果酶這一根基不穩(wěn)的話，整個(gè)產(chǎn)業(yè)的安全都將會出現(xiàn)問題。”楊廣宇強(qiáng)調(diào)。

而目前國內(nèi)外市場上的酶制劑卻都被國外企業(yè)壟斷，國內(nèi)目前體外診斷、制藥、技術(shù)科研等領(lǐng)域使用的酶制劑耗材均來自進(jìn)口，難以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立自主。

楊廣宇認(rèn)為，這主要是因?yàn)槊钢苿┑氖袌鲆?guī)模相對來說較小，對于實(shí)力雄厚的大企業(yè)沒有吸引力，而小企業(yè)的技術(shù)又達(dá)不到。

“酶制劑的生產(chǎn)在技術(shù)端其實(shí)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(jié)構(gòu)更為復(fù)雜、性能要求高，通常需要高水平、復(fù)雜的工藝才能實(shí)現(xiàn)，并且投入之后的產(chǎn)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(chǎn)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(yīng)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(yīng)用，無論是合成mRNA疫苗還是去做試劑的配方，國內(nèi)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(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)、缺乏跨學(xué)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(guān)研究人員認(rèn)為，合成生物學(xué)研發(fā)投入、試錯(cuò)成本極高，從投研到產(chǎn)業(yè)落地周期較長，國家和地方政府在項(xiàng)目孵化、人才、資金等方面應(yīng)給予初創(chuàng)企業(yè)持續(xù)性的優(yōu)惠扶持政策。而對于關(guān)鍵技術(shù)“卡脖子”的問題，應(yīng)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(lǐng)合成生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并加強(qiáng)相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。

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