“人工淀粉”火爆全网 合成生物学开启 “造物”时代
近期，“人工淀粉”的新闻火爆全网。中科院天津工业生物技术研究所经过6年技术攻关，在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。不依赖植物光合作用，设计人工生物系统固定二氧化碳，合成淀粉，“喝西北风”从一句笑谈变成了现实，这一成果被国际学术界认为将是影响世界的重大颠覆性技术。人工合成淀粉火爆全网的背后是合成生物技术的强力支持，可以称得上是合成生物学巨大的进步，也是人类开启“造物”时代的一个标志性事件。
01 合成生物学开启“造物”时代
合成生物学也被称为“工程生物学”，旨在阐明并模拟生物合成的基本规律，设计并构建新的、具有特定生理功能的生物系统，从而建立药物、功能材料、能源替代品等的生物制造途径。合成生物学的主要研究内容分为三个层次：一是利用现有的天然生物模块构建新的调控网络并表现出新功能；二是采用从头合成方法人工合成基因组DNA；三是人工创建全新的生物系统乃至生命体。合成生物学是生命科学在21 世纪新的分支学科，打开了从非生命的化学物质向人造生命转化的大门，为探索生命起源与进化开辟了崭新的途径。作为科学界的新生力量，合成生物学进展迅速，并已在化工、能源、材料、农业、医药、环境和健康等领域展现出广阔的应用前景。
举例来看，合成生物学能利用大肠杆菌生产大宗化工材料，摆脱石油原料的束缚；利用酵母菌生产青蒿酸和稀有人参皂苷，降低成本，促进新药研发；工程菌不“误伤”正常细胞，专一攻击癌细胞；创制载有人工基因组的“人造细胞”，探究生命进化之路；利用DNA储存数据信息并开发生物计算机……
在我国，2006年合成生物技术的研究就被列入了国家863计划，在“十三五”期间也将合成生物技术列为“构建具有国际竞争力的现代产业技术体系”所需的“发展引领产业变革的颠覆性技术”之一；麦肯锡咨询公司将合成生物技术评价为未来的十二大颠覆性技术之一；2014年，美国国防部将其列为21世纪优先发展的六大颠覆性技术之一；英国商业创新技能部将合成生物技术列为未来的八大技术之一。
2021 年上半年，合成生物学领域融资达到 120 亿美元，同比增长 4 倍。医疗保健领域吸引了合成生物学最大份额的投资，承担了合成生物学的大部分转化和商业化。一方面扩大了治疗药物的制造能力，另一方面也为更多患者带来了治愈的希望。
●合成生物学彻底改变了一些高需求小分子药物的生产，例如微生物生产青蒿素和大麻素，以取代传统的植物来源。美国科学家曾成功构建人工细胞工厂生产青蒿素，100立方米工业发酵罐的产能就相当于5万亩的农业种植，大幅降低了生产成本和对自然资源的依赖。
●使用冷冻干燥的无细胞系统以便携式、按需的方式生产治疗分子：从小分子、短肽到抗体结合物和疫苗。
●促进了一类新的基于细胞的疗法和基因疗法的发展。除了基因替代疗法之外，CRISPR-Cas系统可以对遗传病进行精确的基因编辑。
●改造免疫细胞的能力也正在扩大到T细胞以外，包括NK细胞和巨噬细胞。
●为肠道微生物的改造提供了工具：一方面，可以设计改造对人体有益的细菌，让它们生产人体自身不能合成的维生素等营养物质；另一方面，可以设计出感知肠道环境变化的“智能微生物”，对人体内的健康状态进行检测和诊断。
●抗击新冠肺炎疫情中，合成生物学技术发挥了重要作用，利用DNA条形码技术改进测序流程、利用基因编辑技术开发核酸诊断试剂，提高诊断的准确性和灵敏度。
●利用合成生物学技术还可以寻找潜在的小分子药物、开发疫苗，以及通过调节人体微生物组来激活人体免疫系统，提高人体抗病毒能力。
●基于合成生物学的智能细胞疗法，利用合成生物学的控制技术，做智能化、可控化的细胞疗法或基因疗法。”
02 从追赶到引领 国内企业加速布局
从产业链布局的角度来看，合成生物学的公司可以分为两类：一类是实现从基因编辑到产品落地的全产业链公司，既有合成生物学技术储备，又有市场化产品落地；另一类是以服务为主，提供基因编辑和细胞工厂的研发型公司，业务以提供合成生物学技术支持为主，产品以代工厂生产为主。从盈利模式来看，全产业链布局的公司中短期内有望通过替代化学法更快实现盈利；而以服务为主的研发型公司将在合成生物学行业生态建立起来后，通过更高效专业地为大量代工企业服务获利。截止目前，国外从事合成生物学领域的公司已经近 500 家，国内相关领域的公司也多达数十家。
凯赛生物
2020年8月12日，凯赛生物在科创板上市，成为国内合成生物第一股。凯赛生物着重于新型生物基材料的研发、生产与销售，主要产品为生物法长链二元酸系列。凯赛生物在此次公开发行中合计募资55.6亿元，所募资金将用于提升公司生物法长链二元酸、生物基聚酰胺产品的品类和产能，完善公司在聚酰胺产业链的布局。
博雅辑因
博雅辑因成立于2015年，司是一家以基因组编辑技术为基础，为多种遗传疾病和癌症加速药物研究以及开发创新疗法的生物医药企业。博雅辑因拥有以基因编辑技术为中心的四大平台，正致力于推动针对遗传疾病和肿瘤的研发项目进入临床。四大平台包括针对造血干细胞和T细胞的体外细胞基因编辑治疗平台，基于RNA单碱基编辑技术的体内基因编辑治疗平台和致力于靶向药物研发的高通量基因组编辑筛选平台。同时，博雅辑因于2018年在广州南沙区建立了符合GMP标准的临床转化应用基地。
蓝晶微生物
蓝晶微生物基于合成生物技术进行分子与材料创新，致力于设计、开发、制造和销售新型生物基分子和材料，包括在所有自然环境中均可自发完全降解的生物材料PHA、可有效缓解焦虑的功能饮料成分、补偿人体常见代谢缺陷的新型功能益生菌、医美及美妆赛道的功能成分等。蓝晶微生物前不久完成了4.3亿元人民币B2轮融资。6个月内，蓝晶微生物B系列的融资总额已超过6亿元人民币。
传奇生物
传奇生物于2020年6月5日正式在美国纳斯达克上市，本次上市发行定价为23美元/ADS（美国存托股份，每份ADS代表8股A类普通股），总计发行1842.5万ADS，总募资金额超4亿美元。传奇生物是一家肿瘤细胞免疫疗法研发商，研发了CD38和BCMA靶点治疗多发性骨髓瘤的CAR-T疗法，利用自身免疫细胞，经体外基因改造后重新注射回病人体内，并利用这种强化过的免疫细胞精准靶向，杀死肿瘤细胞，主要用于治疗血癌和淋巴癌。
百葵锐生物
百葵锐生物成立于2019年，致力于合成生物学技术在医药高效生物合成。公司基于蛋白精准设计和蛋白分子机器技术的全态链合成生物学平台，以实现生物医药、生物材料的创新、高效、绿色制造。百葵锐生物团队通过搭建蛋白精准设计和蛋白分子机器技术平台，专注于皮肤功效护肤，罕见代谢病，宠物肠道健康治疗等领域，用基因编辑等合成生物学技术手段，针对影响人类身体健康的有害细菌或有害毒素进行靶向性治疗。
参考资料：
1.中科院“人工淀粉”火爆全网，碳中和背景下，合成生物学催生千亿美元市场
3.重大突破刷屏！中国实现二氧化碳合成淀粉，背后的合成生物技术是什么来头？
4.中国合成生物学年度盛典即将在深圳召开！“以万物生万物”的第三次生物技术革命来临，产学研群星璀璨聚焦“造物致用”