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New Game Changer,合成生物学将于何处、如何扎根?

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New Game Changer,合成生物学将于何处、如何扎根?

合成生物学,这个尖端的复合学科,或将重塑这世界上大多数物质的生产方式,重塑经济与产业的运作形式,重塑人们的生活,并且带来极其可观的经济利益。

文|融中财经

2022年5月,国家发改委发布《“十四五”生物经济发展规划》,提出“十四五”期间,要推动生物技术和信息技术融合,加快发展生物医药、生物育种、生物材料、生物能源等产业,做大做强生物经济。合成生物学以工程学思想高度整合了生物技术、基因工程、分子工程、系统生物学等多领域的技术和解决方案,已经催生了诸多的新业态和巨大的市场机会。

据麦肯锡预测,全球经济活动中60%的实物投入能够使用生物技术生产获得,其中1/3为天然生物材料,2/3为可被替代的非生物材料;在2030-2040年间,合成生物学将每年为全球带来2-4万亿美元的直接经济效益。

合成生物学,这个尖端的复合学科,或将重塑这世界上大多数物质的生产方式,重塑经济与产业的运作形式,重塑人们的生活,并且带来极其可观的经济利益。合成生物学的产业应用正在逐步探索中,发酵工程、医疗健康、绿色能源、农业及食品等诸多领域,或可期待在不久的未来,迎来画龙点睛的一笔。

合成生物学如何改变世界

如果说人类发展的本质,就是对自然环境的利用和改造,那么生物资源可谓是自然环境中最大的主体,也是我们谋求未来发展的最大宝藏。远古时代,茹毛饮血以果腹,钻木取火以求生;而后万年,古代农业长足发展,发现中草药,使用抗生素,以转基因技术、太空辐射育种,石油、煤炭成为现代能源化工行业的基石……人类直接或间接地利用生物资源,然后对其进行不断地改造,使生物体更加符合人类的发展需要。

野生香蕉与野生玉米[1]

我们食用的水果和粮食,经过数千年的培育,其样貌早已距最初有了天翻地覆的变化。再比如青霉素,经过不断选育,其产量已较初期40单位/ml提高了2500倍,从价比黄金到广泛应用于临床。过往的生物体改造取得了巨大的成就,但这些改造往往是渐进的、孤立的,仅局限于增强生物产物,而欠缺于创造出具有全新功能的生物体。

合成生物学,或许是能够解决这个巨大痛点的最有效方式。合成生物学并不是某一种里程碑式的新技术,而是一个高度交叉融合的新领域,它综合了生物技术、基因工程、分子工程、系统生物学等多个领域的技术方法,并将工程学的标准化、去耦合和模块化的思想融入到生物改造中,在诸多领域中的现有技术上不断突破。

对合成生物学的常见误区是将其等同于生物合成或者说发酵工程。顾名思义,合成生物学即是合成出生物体,而生物合成,则是以生物体去合成其他物质,因而合成生物学更多是为生物合成或发酵工程提供定制化的生物体。合成生物学的目标是“定制”合成生物元器件、生物体、生物系统等目标产物,并且将其过程标准化。

合成生物的两种途径[2]

总体来说,合成生物有两种途径,Top-Down(自上而下)和Bottom-Up(自下而上),前者向现有细胞中引入新功能,后者则是直接创建新的生物元器件,并通过搭建元器件形成更为复杂的生物系统,直至创造人工细胞和人工多细胞生命体。而合成过程的标准化,类似排列组合搭积木。将设计好的具有特定功能的生物元件,用工程学的的思路,辅以DNA合成、DNA组装、基因编辑等技术手段,共同完成一套生物体系的定制合成。

就合成的不同级别而言,合成生物学可以分为分子级别、亚细胞级别、细胞级别、组织乃至以上级别。分子级别的合成是改造一切生物体的基础,而细胞级别的合成,则是为目前在发酵(底盘细胞改造)、医学(各类免疫细胞疗法、溶瘤病毒)等各个领域的应用直接提供材料。

在分子级别的层面,应用最为广泛的方法是通过生化手段合成寡核苷酸、肽段、甚至全基因。在亚细胞层面上,主要开展的是关于人造细胞器的研究,比如人工合成叶绿体、线粒体、染色体,以实现特定功能。目前最受关注的是细胞级别的合成,通过改造细胞,既可以生产长链二元酸、角鲨烯、法尼烯等特定物质,也可以在细胞或病毒的现有基础上构建特殊功能。最具代表性的技术是改造免疫细胞,在免疫细胞上增加嵌合抗原结构,以形成对肿瘤识别能力更强的Car-T技术。

就组织及以上级别而言,合成技术目前尚处于研究阶段,研究方向包括生物打印技术、依托支架形成人工组织等等。类器官是目前研究进度较快的方向,通俗来讲,就是在患者体外构建一个类似体内的器官环境,形成患处器官的“替身”,在“替身”上针对性给药,从而更加精准地筛选药剂并确定剂量,最后转移至患者身上完成实际治疗。

以上,我们初步揭开了合成生物学的神秘面纱。我们倾向于将合成生物学称为一种能量巨大的“新路径”,其标准化定制合成模式的应用范围远远不限于特定物质的制造,而是广泛地触及医疗、能源、农业、环境等多个产业。合成生物学,既是开启未来经济和产业新格局的钥匙,也是重塑人们未来生活新面貌的画笔。

合成生物学与部分学科的交叉关联关系

合成生物学是发酵工程升级换代的“催化剂”

在合成生物学众多的应用领域中,发酵工程是目前最主流、最受关注的领域。发酵是人类利用微生物最早的典型案例。现代通过发酵工程生产的产品众多,传统产品如酒精和醋酸,医药产品如胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗,农业产品如杀虫剂、发酵肥料、生物除草剂,化工产品如氨基酸、香料、酶、维生素、各类蛋白质和其他生物高分子等等。

合成生物学在发酵工程中的应用,主要是通过使用生物体生产维生素、氨基酸、聚合物材料等目标产物,或为生物合成、生物发酵等提供符合特定条件、满足特定功能的菌株,最终通过消耗生物完成合成。根据McKinsey(麦肯锡,全球管理咨询公司)的统计数据,人类目前所使用的约70%的材料可以通过发酵工程产出,而使用合成生物学创造的生物体作为原材料,能够极大地增强发酵工程的速度和质量。

合成生物学在发酵工程中应用的核心技术问题是对代谢途径的掌控。如果目标产物的某些基因不适合大规模培养,那我们就可以将其引入到易于培养的底盘细胞中,进而以通用、节能、环境友好的微生物发酵工厂代替大型养殖场、农场和需要特殊条件的微生物培养器,此类操作被称为天然合成途径在培养友好生物体中进行的异源表达。

要实现对代谢途径的精细操控,则需要进一步对代谢通路链条进行精确动态调整,使通路中的各种酶及中间产物的活性和表达量恰好等于最佳代谢通量,从而避免酶和中间产物的不足或过度累积影响最终产物的产出量。此外,还需要将合成生物学设计的基因回路,在特定时间、环境条件下进行切换,使不同的基因回路在合宜的情况下转换为代谢通路,以实现菌体生长和生产的动态平衡,达到生产效率的最大化。

合成生物学还可以为发酵工程增加各类功能,以降低培养要求和成本,加强代谢能力。例如,在好氧培养中,我们可以在底盘细胞中增加表达氧气运输的相关蛋白,使细胞获取氧气的能力更强,提升培养密度,降低对培养环境的需求。

合成生物学在发酵工程中的应用,可以概括为“升级换代”,往往是以新的生物代谢途径生产已形成一定市场格局的材料。

以紫杉醇的生产为例。紫杉醇提取自红豆杉属的植物树皮组织,是第一个在天然植物中提取的化疗药物,它的问世被誉为1990年代国际抗癌药物的三大成就之一。紫杉醇至今仍然是肿瘤化疗治疗中的常见药物之一,它可以通过稳定和增强微管蛋白的聚合能力来抑制微管解聚,进而抑制细胞的有丝分裂,辅助达到化疗效果。

欧洲红豆杉/SiGarb摄,发布于Wikimedia Commons

紫杉醇的主要来源是红豆杉,但天然红豆杉的生长周期长达100-250年,仅就红豆杉成材而言,也需要15-20年时间。红豆杉树皮中,紫杉醇的含量仅有万分之一至万分之六,砍伐一棵天然红豆杉仅能提取不足1克的紫杉醇。

1990年,中国人均GDP约为1700元人民币,但1克紫杉醇的最高售价已经达到了2000美元。面对如此昂贵的成本,病人难以负担,盗挖红豆杉现象猖獗。云南省拥有中国80%、世界50%的野生红豆杉,2002年云南省森林公安的抽样调查显示,92.5%的红豆杉被剥皮或被伐,云南红豆杉遭遇了毁灭性的破坏。

因此,科学家们不断探索人工生产紫杉醇的方式,化学合成/半合成途径较早打通,但因步骤多、收率低而无法实现商业化,仍然难以摆脱对红豆杉资源的依赖。但现在,通过合成生物学技术的不断发展迭代,同时拯救肿瘤患者与野生红豆杉已成为可能。

最初合成生物学是通过直接大规模培养红豆杉细胞来生产紫杉醇,此种方法虽然大大减少了对空间的占用,但依然存在种种问题,例如红豆杉细胞的生长速度较为缓慢,紫杉醇对细胞的毒性会遏制细胞的有丝分裂,褐化现象难以克服等,因此这种组织培养方案难以实现大规模产业化。因此,寻找一种生长更快速、对紫杉醇耐受性更高的底盘细胞,将异源的紫杉醇的代谢途径转入底盘细胞,就成为了新的研究热点。

紫杉醇的代谢途径是一个复杂的代谢网络,而非简单的线性途径。其代谢需要经历三个部分的反应,每个部分的反应都十分复杂,且其中第二部分的机制尚未明确,对其中可能涉及多种代谢途径的P450羟化酶的研究尚待发展。即便目前还面临诸多困难,但借助合成生物学,科学家们已经能够通过大肠杆菌或酵母等生物材料生产出紫杉醇的前体物质,此类前体物质能够在生物合成过程中结合到紫杉醇分子中,从而较大提高紫杉醇的产量。紫杉二烯是目前产量较高的紫杉醇前体物质,其产量已经可以达到1g/L,较自然提取的产量已实现了巨大的进步。结合时间周期来看,通过合成生物学生产紫杉醇,其发酵周期通常不到一个月,也就是说,一个1L培养罐的单月产出的前体物质经处理后得到的紫杉醇,就相当于一棵15-20年红豆杉的提取量。

尽管合成生物学对紫杉醇代谢方式的掌握未臻化境,尚未绕过前体物质,实现一步到位直接产出紫杉醇,但即便不计物价水平因素,紫杉醇价格也已经从上世纪90年代初的每克最高2000美金,降低至如今每克约300元人民币。合成生物学在紫杉醇生产上的应用,已使得更多病人能够享受到更好的药物,并使得红豆杉的植物种群开始逐渐恢复。

由此可见,合成生物学能够放大生物代谢的优势,使生产过程变得更加高效和环保,并获得更低的生产成本和环境成本,形成更大的市场竞争优势。对于企业来说,拥有能够与大规模生产过程高度结合的生物改造技术,将成为建立和巩固核心竞争优势的关键,企业所选择的目标产物和现有市场格局,也会成为影响企业发展的重要因素。

合成生物学全方位优化医疗产业

医疗产业发展高度依赖新技术的研发突破,其中,生物材料研究对生物相容性的要求较高,即需要使材料在进入生物组织后能够在机体特地部位引起恰当的反应,两者循环作用直至达到特定目标。对比合成生物学的底层逻辑可见,生物相容性是与之高度契合的重要研究主题。

合成生物学在医疗中的应用主要包含三个方面,分别是医疗预防、诊断和治疗。

在医疗预防方面,合成生物学主要通过优化疫苗或提供核酸疫苗发挥作用。相较于灭活疫苗,减毒活疫苗的作用时间更长、免疫力更强,已经成为部分传染病最简单有效的长效疫苗,但目前多数传染病尚未研有成熟的低毒性疫苗。合成生物学的密码子优化技术能够对病毒基因组进行负优化,如通过大规模同义突变重设病毒基因组,在不了解病毒功能的前提下降低病毒毒性,快速生成减毒毒株。该项技术已经在部分疫苗的I期临床中得到应用,具体包括CodaVax-H1N(甲型H1N1流感的减活疫苗)、CodaVax-RSV(抗呼吸道合胞病毒活疫苗)、CDX-005(SARS-CoV-2减活疫苗)等。

除优化减活疫苗外,合成生物学也是制造DNA和RNA疫苗的基础。合成生物学能够利用相关技术直接合成核酸分子,将编码病毒成分的DNA或RNA通过疫苗引入人体细胞,进而实现与自然感染相同的病毒抗原诱导细胞免疫和体液免疫过程。此种疫苗制造方法具有设计速度快、生产过程简单、可选择靶点范围广的优势,能够为疫苗的研发提供更大空间;同时,其免疫反应强,能够提升疾病预防效果。

在医疗诊断方面,利用生物合成技术设计具有特定分子相互作用的生物组件,可以实现实时高效、高敏感性、高特异性的非侵入式检测,其适用范围涵盖癌症细胞、代谢产物、感染因子、毒素等,该种解决方案已在部分非传染性癌症、冠状动脉疾病、传染性疾病(如埃博拉、寨卡、结核病、疟疾、艾滋病、新型冠状肺炎等)以及其他诊断中(如血常规定量分析等)推进临床前研究。

此种检测方式的设计思路可以概括为构建感应器(Sensor)、处理器(Processor)和报告器(Reporter)。感应器负责感应体内或体外环境的目标信号,处理器负责将感应器收集的信号根据医学标准分类为临床类型,最终由报告器将分析结果以易于检验的形式输出。除构建新结构外,合成生物学也可借由蛋白的定向改造技术,为现有的体外诊断方案提供性能更优的原料(例如酶),推动诊断方案的改进;还可以构建出与人体器官相近的类器官,在药物的筛选、临床的伴随诊断中起到重要作用。

治疗阶段是合成生物学最重要的医学应用领域,利用生物合成技术生产的目标生物体能够直接应用于细胞免疫治疗、工程菌靶向治疗等治疗方式。其中,细胞免疫疗法是最能体现合成生物学技术先进应用的领域之一,其核心原理为利用生物合成技术改造细胞,以精准地控制细胞功能,为患者提供长期持续的疾病管理。极具代表性的Car-T疗法(Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy,嵌合抗原受体T细胞免疫疗法,本文简称“Car-T疗法”)已经在血液癌治疗中取得了可观成效,Car-T疗法是在T细胞表面添加嵌合抗原受体,以增强与肿瘤细胞表面的特异性抗原结合和T细胞激活能力。将嵌合抗原受体添加至不同的免疫细胞,则可分化出Car-NK、Car-M等多种衍生疗法。

随着合成生物学的进步,可以设计出更多的类似于嵌合抗原受体的标准化、模块化的生物元器件,并排列组合出大量通过感受器接收特定分子信号并通过基因回路处理引发一系列下游反应的高度特异性细胞疗法,提升疗法的有效性和安全性,为各类疗法的进一步发展提供无限可能性。

合成生物学通过系列改造创造特异性的细胞疗法[3]

除改造细胞外,合成生物学还可以改造细菌和病毒,生成靶向肿瘤微环境的溶瘤细菌/病毒,起到载药、募集免疫细胞杀伤癌细胞的作用。例如,经过改造的具有表达肿瘤相关抗凋零抗原的减毒沙门氏菌CVD908ssb-TXSVN,能够促进细胞毒性T细胞浸润肿瘤,增强识别与杀伤肿瘤细胞的能力。

在临床治疗方面,由合成生物学支持发酵工程获得的材料和药物亦能够发挥显著作用,在胰岛素、抗生素、激素、免疫抑制物等诸多临床药物的生产中,发酵法已实现对天然提取法或化学合成法的替代。合成生物学产生的其他材料,如合成透明质酸和人工眼角膜,以及研发需要的具备生理相容性的粘合剂、靶向递送药物的药物载体等,均在临床工作中扮演着重要角色。

随着组织及以上级别合成生物学的发展,我们或可期待在临床治疗中实现更多跨越式的创新应用,例如通过红细胞改造生产无抗原识别的“代血液”,以克服血型匹配困难并免除输血反应危险;利用生物打印技术在固定框架中注入细胞形成人造组织乃至形成器官,以解决由衰老、疾病、事故或先天缺陷导致的组织或器官衰竭难题。

合成生物学为绿色能源、能源安全提供支撑

2022年8月18日,科技部等九部门联合印发了《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022—2030年)》,提出重点研究一批碳中和前沿和颠覆性技术,支持单位GDP二氧化碳排放量和能源消耗的下降。据世界自然基金会(WWF)预估,截至2030年,生物制造每年可减少二氧化碳排放10-25亿吨,成为实现碳达峰、碳中和目标的重要方式之一。

合成生物学的生物制造过程兼具绿色环保与降本增效优势,现阶段主要通过发酵工程将可再生生物质转化为燃料,减少碳排放,创造出绿色能源新选择,为解决存量燃油机械的环保问题提供方案,并基于其可再生性成为能源安全的新保障。

合成生物学在能源开发领域主要应用于燃料乙醇的生产。燃料乙醇的生产主要可以分为将淀粉发酵转化为乙醇和将纤维素发酵转化为乙醇(淀粉和纤维素均为葡萄糖连接成的多糖,连接方式不同)。淀粉多数来源于粮食作物,其发酵难度低,转化技术已十分成熟,但存在与民争粮的风险;使用纤维素转化燃料乙醇则需大量消耗木屑、秸秆等木质作物,虽然原料价优易获取,但其原始成分木质素成分较为复杂,预处理工序提高了转化过程的总体成本。

合成生物学为生物燃料的可持续生产提供支持[4]

美国和巴西作为世界农业大国,在燃料乙醇的生产上具有显著优势。美国的玉米种植成本较中国低近40%,其燃料乙醇的价格已经较石油具有一定竞争力,美国也由此成为当前世界上最大的车用乙醇汽油生产和消费国。巴西的甘蔗生产量居全球之首,这为燃料乙醇提供了充足的原料,巴西也成为了世界第二大燃料乙醇生产国。

我国目前是世界第三大燃料乙醇生产和应用国。出于对粮食安全问题的考虑,我国的燃料乙醇生产方式正逐步向采用非粮经济作物和纤维素原料综合利用方式转变,当前的主要研究课题为如何借助合成生物学遴选恰当的工程菌,以接近或低于传统方法生产乙醇的成本,增强绿色能源的市场竞争力。

总体来说,通过合成生物学生产乙醇仍面临成本较高、与人争粮、与粮争地的问题。但随着合成生物学的不断发展,科学家们正在研究新的菌类和藻类,寻求以更多形式生产可持续、环境友好的生物燃料的途径,如通过定制工程菌生产异丁醇、氢气和甲烷,以及将甲烷等气态燃气转化为燃料,但进入产业化生产还尚需时日。

合成生物学或将颠覆农业和食品面貌

合成生物学在农业和食品领域具有极大的发挥空间。植物生长发育需要大量的营养元素,主要包括碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙等,营养元素的不足会导致植物遭遇长势衰弱、病虫害频发、品质低下、产量减少等诸多问题,而合成生物学能够重建相关问题的解决方案。

合成生物学能够通过物种性能的优化实现植物性能的增强,在植物种植、食品生产、生态循环等多个环节构建新的想象。

例如使用代谢工程的相关技术能够研究植物的代谢途径,通过增强合成途径、减少呼吸等消耗途径,提升固碳能力,帮助作物合成更多淀粉,增加粮食作物的产量;还能够定制固氮共生菌,使原本不具备固氮能力的植物可以通过共生关系从空气中获取氮元素,以减少对土壤中氮元素的依赖,从而增加土壤肥力。

合成生物学还能够将活性物质在植物中进行表达,优化不同营养元素的配比,提高植物的成长效率,减少肥料的使用;或在农产品中增加新物质,例如在大米中添加胡萝卜素,提高食物的营养价值。植物抗逆性的提升亦可以借助植物合成生物学来实现,通过构建并导入高效的抗逆元器件,植物的抗倒伏、抗虫抗病害能力得到提升,农药使用量随之减少,同时为农业操作提供有利条件。

合成生物学在营养学和农业中的应用前景[5]

合成生物学还能够借助生物发酵技术改变粮食的生产形式。在“人造肉”领域,用以制作大众熟知的“素肉”所需的大豆蛋白即可使用酵母菌生产;而通过培养肌肉细胞等方式生产“实质性肉类”的应用,尚处于研究阶段,且其成本近乎“天价”,在短期内或难以降低。目前“人造肉”生产主要通过酵母菌和动物细胞培养完成,通过光自养生物等制造动植物蛋白是产业未来的发展方向,尚处于理论研究阶段。

光自养生物是指某种能够利用阳光的能量将二氧化碳转换成淀粉、并作为其他植物或动物食物的植物,可以理解为有光合作用能力的底盘细胞。培养此种细胞构建食物工厂,取代占地面积较大、单位产值较低、环境变化较大的农田,能够进一步加强对粮食安全的保障。

使用生物发酵技术生产的产品还能够为农业和下游提供和处理材料,如提供农用塑料膜等农业材料、食品添加剂等食品饮料成分,或协助处理污水、秸秆等农业废弃物。

由于合成生物学仍处于发展阶段,学界及大众对其潜力和风险尚未完全了解,其应用面临着科学、伦理等多方面的争议,故其在农业和食品领域的大规模应用尚需时日。

合成生物学企业的三种商业模式

随着合成生物学研究的拓展和深入,产业中聚集的企业数量不断攀升。依据其业务类型,合成生物学企业可以划分为三类,分别是以生物体或化学产品为目标产品的产品导向型企业、基于自有通用设计平台提供生物体改造服务的服务型企业以及针对合成生物学专项技术研发的研发型企业。

产品导向型企业大多为高新制造业或新型生物医药技术企业,是目前合成生物学赛道的主流玩家,其更加专注于产品所在市场的专项研究,并在寻求产品性能改良和生产成本降低的过程中引入合成生物学技术。此类企业的价值本质上由其核心产品的主要研发技术决定,而合成生物学则作为对产品增益的价值提升工具存在。

与前者不同,服务型企业的核心竞争力在于其自有的合成生物学资源和技术,如丰富的基因库和细胞资源库,以及设计和高通量筛选适用于不同产品生产的底盘细胞能力。服务型企业通常由产品导向型企业转化而成,其核心业务逐步过渡为向后者提供服务,以规避大规模生产和销售特定产品带来的商业风险。这类企业与赛默飞(Thermo Fisher Scientific,全球科学服务领域巨头)等同样具有合成生物学所需各项技术和试剂科研巨头的核心差别,是能否将合成生物学各项技术有机地结合起来,并形成设计生物体的通用平台的能力。服务型企业的成长发展与合成生物学产业的发展休戚相关,目前占据领先地位的多为国外企业,我国仅有部分企业尚处于转型阶段。

研发型企业则常见于科技高度发达的学术集群,企业业务重心在于技术创新,其研究方向大多专注于合成生物学的某一个技术环节。此类企业通常小而精,公司经营成败完全取决于技术研发成败,但也因其技术精深,企业常常获得产业巨头青睐,易于获得收购。

结语

合成生物学是一个新的概念,却并不是一个全新的领域。合成生物学结合运用的诸多技术早已在各个领域有广泛的应用,但合成生物学通过结合工程学思想,对生物学已有技术进行了重新定义,大大增强了对生物体的改造能力。因此,不同于基因编辑等赛道是由特定核心技术驱动开创出全新领域的突变模式,合成生物学是随着大量支持技术性能提升和成本降低、逐步进入商业实践去更好满足现有需求的由量变到质变的渐变过程。

我们认为更应该从需求端而非供给侧去思考合成生物学赛道的投资机会,重点关注当前的高需求赛道中,有哪些合成生物学企业具备以低成本满足现有需求的能力,而非由具有某些合成生物学产品供给能力的企业为出发点,去寻找其产品的可应用方向。

引用:

[1] Here's What Fruits and Vegetables Looked Like Before We Domesticated Them. Science alert, https://www.sciencealert.com/fruits-vegetables-before-domestication-photos-genetically-modified-food-natural

[2] Verhamme DT, Arents JC, Postma PW, Crielaard W, Hellingwerf KJ. Investigation of in vivo cross-talk between key two-component systems of Escherichia coli. Microbiology. 2002;148(Pt 1):69-78. doi: 10.1099/00221287-148-1-69.

[3] Kitada T, DiAndreth B, Teague B, et al. Programming gene and engineered-cell therapies with synthetic biology[J]. Science, 2018, 359(6376): eaad1067.

[4] 16 Important Pros and Cons of Biofuels to Know, Our Endangered World, https://www.ourendangeredworld.com/energy/pros-and-cons-of-biofuels/

[5] Roell M S, Zurbriggen M D. The impact of synthetic biology for future agriculture and nutrition[J]. Current Opinion in Biotechnology, 2020, 61: 102-109.

注:文章仅为作者个人观点,不代表公司立场,不涉及任何投资建议。市场有风险,投资需谨慎。

作者简介:

夏椰,光谷创投高级分析师

中国科学院动物研究所博士,有丰富的科研经验,承担或参与过国家重点研究计划子项目及面上项目的研发工作,发表过高水平论文(IF=17),关注行业前沿发展,对合成生物学、核酸生物学与核酸药物、细胞治疗与基因编辑等领域有深入研究。

本文为转载内容,授权事宜请联系原著作权人。

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合成生物学,这个尖端的复合学科,或将重塑这世界上大多数物质的生产方式,重塑经济与产业的运作形式,重塑人们的生活,并且带来极其可观的经济利益。

文|融中财经

2022年5月,国家发改委发布《“十四五”生物经济发展规划》,提出“十四五”期间,要推动生物技术和信息技术融合,加快发展生物医药、生物育种、生物材料、生物能源等产业,做大做强生物经济。合成生物学以工程学思想高度整合了生物技术、基因工程、分子工程、系统生物学等多领域的技术和解决方案,已经催生了诸多的新业态和巨大的市场机会。

据麦肯锡预测,全球经济活动中60%的实物投入能够使用生物技术生产获得,其中1/3为天然生物材料,2/3为可被替代的非生物材料;在2030-2040年间,合成生物学将每年为全球带来2-4万亿美元的直接经济效益。

合成生物学,这个尖端的复合学科,或将重塑这世界上大多数物质的生产方式,重塑经济与产业的运作形式,重塑人们的生活,并且带来极其可观的经济利益。合成生物学的产业应用正在逐步探索中,发酵工程、医疗健康、绿色能源、农业及食品等诸多领域,或可期待在不久的未来,迎来画龙点睛的一笔。

合成生物学如何改变世界

如果说人类发展的本质,就是对自然环境的利用和改造,那么生物资源可谓是自然环境中最大的主体,也是我们谋求未来发展的最大宝藏。远古时代,茹毛饮血以果腹,钻木取火以求生;而后万年,古代农业长足发展,发现中草药,使用抗生素,以转基因技术、太空辐射育种,石油、煤炭成为现代能源化工行业的基石……人类直接或间接地利用生物资源,然后对其进行不断地改造,使生物体更加符合人类的发展需要。

野生香蕉与野生玉米[1]

我们食用的水果和粮食,经过数千年的培育,其样貌早已距最初有了天翻地覆的变化。再比如青霉素,经过不断选育,其产量已较初期40单位/ml提高了2500倍,从价比黄金到广泛应用于临床。过往的生物体改造取得了巨大的成就,但这些改造往往是渐进的、孤立的,仅局限于增强生物产物,而欠缺于创造出具有全新功能的生物体。

合成生物学,或许是能够解决这个巨大痛点的最有效方式。合成生物学并不是某一种里程碑式的新技术,而是一个高度交叉融合的新领域,它综合了生物技术、基因工程、分子工程、系统生物学等多个领域的技术方法,并将工程学的标准化、去耦合和模块化的思想融入到生物改造中,在诸多领域中的现有技术上不断突破。

对合成生物学的常见误区是将其等同于生物合成或者说发酵工程。顾名思义,合成生物学即是合成出生物体,而生物合成,则是以生物体去合成其他物质,因而合成生物学更多是为生物合成或发酵工程提供定制化的生物体。合成生物学的目标是“定制”合成生物元器件、生物体、生物系统等目标产物,并且将其过程标准化。

合成生物的两种途径[2]

总体来说,合成生物有两种途径,Top-Down(自上而下)和Bottom-Up(自下而上),前者向现有细胞中引入新功能,后者则是直接创建新的生物元器件,并通过搭建元器件形成更为复杂的生物系统,直至创造人工细胞和人工多细胞生命体。而合成过程的标准化,类似排列组合搭积木。将设计好的具有特定功能的生物元件,用工程学的的思路,辅以DNA合成、DNA组装、基因编辑等技术手段,共同完成一套生物体系的定制合成。

就合成的不同级别而言,合成生物学可以分为分子级别、亚细胞级别、细胞级别、组织乃至以上级别。分子级别的合成是改造一切生物体的基础,而细胞级别的合成,则是为目前在发酵(底盘细胞改造)、医学(各类免疫细胞疗法、溶瘤病毒)等各个领域的应用直接提供材料。

在分子级别的层面,应用最为广泛的方法是通过生化手段合成寡核苷酸、肽段、甚至全基因。在亚细胞层面上,主要开展的是关于人造细胞器的研究,比如人工合成叶绿体、线粒体、染色体,以实现特定功能。目前最受关注的是细胞级别的合成,通过改造细胞,既可以生产长链二元酸、角鲨烯、法尼烯等特定物质,也可以在细胞或病毒的现有基础上构建特殊功能。最具代表性的技术是改造免疫细胞,在免疫细胞上增加嵌合抗原结构,以形成对肿瘤识别能力更强的Car-T技术。

就组织及以上级别而言,合成技术目前尚处于研究阶段,研究方向包括生物打印技术、依托支架形成人工组织等等。类器官是目前研究进度较快的方向,通俗来讲,就是在患者体外构建一个类似体内的器官环境,形成患处器官的“替身”,在“替身”上针对性给药,从而更加精准地筛选药剂并确定剂量,最后转移至患者身上完成实际治疗。

以上,我们初步揭开了合成生物学的神秘面纱。我们倾向于将合成生物学称为一种能量巨大的“新路径”,其标准化定制合成模式的应用范围远远不限于特定物质的制造,而是广泛地触及医疗、能源、农业、环境等多个产业。合成生物学,既是开启未来经济和产业新格局的钥匙,也是重塑人们未来生活新面貌的画笔。

合成生物学与部分学科的交叉关联关系

合成生物学是发酵工程升级换代的“催化剂”

在合成生物学众多的应用领域中,发酵工程是目前最主流、最受关注的领域。发酵是人类利用微生物最早的典型案例。现代通过发酵工程生产的产品众多,传统产品如酒精和醋酸,医药产品如胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗,农业产品如杀虫剂、发酵肥料、生物除草剂,化工产品如氨基酸、香料、酶、维生素、各类蛋白质和其他生物高分子等等。

合成生物学在发酵工程中的应用,主要是通过使用生物体生产维生素、氨基酸、聚合物材料等目标产物,或为生物合成、生物发酵等提供符合特定条件、满足特定功能的菌株,最终通过消耗生物完成合成。根据McKinsey(麦肯锡,全球管理咨询公司)的统计数据,人类目前所使用的约70%的材料可以通过发酵工程产出,而使用合成生物学创造的生物体作为原材料,能够极大地增强发酵工程的速度和质量。

合成生物学在发酵工程中应用的核心技术问题是对代谢途径的掌控。如果目标产物的某些基因不适合大规模培养,那我们就可以将其引入到易于培养的底盘细胞中,进而以通用、节能、环境友好的微生物发酵工厂代替大型养殖场、农场和需要特殊条件的微生物培养器,此类操作被称为天然合成途径在培养友好生物体中进行的异源表达。

要实现对代谢途径的精细操控,则需要进一步对代谢通路链条进行精确动态调整,使通路中的各种酶及中间产物的活性和表达量恰好等于最佳代谢通量,从而避免酶和中间产物的不足或过度累积影响最终产物的产出量。此外,还需要将合成生物学设计的基因回路,在特定时间、环境条件下进行切换,使不同的基因回路在合宜的情况下转换为代谢通路,以实现菌体生长和生产的动态平衡,达到生产效率的最大化。

合成生物学还可以为发酵工程增加各类功能,以降低培养要求和成本,加强代谢能力。例如,在好氧培养中,我们可以在底盘细胞中增加表达氧气运输的相关蛋白,使细胞获取氧气的能力更强,提升培养密度,降低对培养环境的需求。

合成生物学在发酵工程中的应用,可以概括为“升级换代”,往往是以新的生物代谢途径生产已形成一定市场格局的材料。

以紫杉醇的生产为例。紫杉醇提取自红豆杉属的植物树皮组织,是第一个在天然植物中提取的化疗药物,它的问世被誉为1990年代国际抗癌药物的三大成就之一。紫杉醇至今仍然是肿瘤化疗治疗中的常见药物之一,它可以通过稳定和增强微管蛋白的聚合能力来抑制微管解聚,进而抑制细胞的有丝分裂,辅助达到化疗效果。

欧洲红豆杉/SiGarb摄,发布于Wikimedia Commons

紫杉醇的主要来源是红豆杉,但天然红豆杉的生长周期长达100-250年,仅就红豆杉成材而言,也需要15-20年时间。红豆杉树皮中,紫杉醇的含量仅有万分之一至万分之六,砍伐一棵天然红豆杉仅能提取不足1克的紫杉醇。

1990年,中国人均GDP约为1700元人民币,但1克紫杉醇的最高售价已经达到了2000美元。面对如此昂贵的成本,病人难以负担,盗挖红豆杉现象猖獗。云南省拥有中国80%、世界50%的野生红豆杉,2002年云南省森林公安的抽样调查显示,92.5%的红豆杉被剥皮或被伐,云南红豆杉遭遇了毁灭性的破坏。

因此,科学家们不断探索人工生产紫杉醇的方式,化学合成/半合成途径较早打通,但因步骤多、收率低而无法实现商业化,仍然难以摆脱对红豆杉资源的依赖。但现在,通过合成生物学技术的不断发展迭代,同时拯救肿瘤患者与野生红豆杉已成为可能。

最初合成生物学是通过直接大规模培养红豆杉细胞来生产紫杉醇,此种方法虽然大大减少了对空间的占用,但依然存在种种问题,例如红豆杉细胞的生长速度较为缓慢,紫杉醇对细胞的毒性会遏制细胞的有丝分裂,褐化现象难以克服等,因此这种组织培养方案难以实现大规模产业化。因此,寻找一种生长更快速、对紫杉醇耐受性更高的底盘细胞,将异源的紫杉醇的代谢途径转入底盘细胞,就成为了新的研究热点。

紫杉醇的代谢途径是一个复杂的代谢网络,而非简单的线性途径。其代谢需要经历三个部分的反应,每个部分的反应都十分复杂,且其中第二部分的机制尚未明确,对其中可能涉及多种代谢途径的P450羟化酶的研究尚待发展。即便目前还面临诸多困难,但借助合成生物学,科学家们已经能够通过大肠杆菌或酵母等生物材料生产出紫杉醇的前体物质,此类前体物质能够在生物合成过程中结合到紫杉醇分子中,从而较大提高紫杉醇的产量。紫杉二烯是目前产量较高的紫杉醇前体物质,其产量已经可以达到1g/L,较自然提取的产量已实现了巨大的进步。结合时间周期来看,通过合成生物学生产紫杉醇,其发酵周期通常不到一个月,也就是说,一个1L培养罐的单月产出的前体物质经处理后得到的紫杉醇,就相当于一棵15-20年红豆杉的提取量。

尽管合成生物学对紫杉醇代谢方式的掌握未臻化境,尚未绕过前体物质,实现一步到位直接产出紫杉醇,但即便不计物价水平因素,紫杉醇价格也已经从上世纪90年代初的每克最高2000美金,降低至如今每克约300元人民币。合成生物学在紫杉醇生产上的应用,已使得更多病人能够享受到更好的药物,并使得红豆杉的植物种群开始逐渐恢复。

由此可见,合成生物学能够放大生物代谢的优势,使生产过程变得更加高效和环保,并获得更低的生产成本和环境成本,形成更大的市场竞争优势。对于企业来说,拥有能够与大规模生产过程高度结合的生物改造技术,将成为建立和巩固核心竞争优势的关键,企业所选择的目标产物和现有市场格局,也会成为影响企业发展的重要因素。

合成生物学全方位优化医疗产业

医疗产业发展高度依赖新技术的研发突破,其中,生物材料研究对生物相容性的要求较高,即需要使材料在进入生物组织后能够在机体特地部位引起恰当的反应,两者循环作用直至达到特定目标。对比合成生物学的底层逻辑可见,生物相容性是与之高度契合的重要研究主题。

合成生物学在医疗中的应用主要包含三个方面,分别是医疗预防、诊断和治疗。

在医疗预防方面,合成生物学主要通过优化疫苗或提供核酸疫苗发挥作用。相较于灭活疫苗,减毒活疫苗的作用时间更长、免疫力更强,已经成为部分传染病最简单有效的长效疫苗,但目前多数传染病尚未研有成熟的低毒性疫苗。合成生物学的密码子优化技术能够对病毒基因组进行负优化,如通过大规模同义突变重设病毒基因组,在不了解病毒功能的前提下降低病毒毒性,快速生成减毒毒株。该项技术已经在部分疫苗的I期临床中得到应用,具体包括CodaVax-H1N(甲型H1N1流感的减活疫苗)、CodaVax-RSV(抗呼吸道合胞病毒活疫苗)、CDX-005(SARS-CoV-2减活疫苗)等。

除优化减活疫苗外,合成生物学也是制造DNA和RNA疫苗的基础。合成生物学能够利用相关技术直接合成核酸分子,将编码病毒成分的DNA或RNA通过疫苗引入人体细胞,进而实现与自然感染相同的病毒抗原诱导细胞免疫和体液免疫过程。此种疫苗制造方法具有设计速度快、生产过程简单、可选择靶点范围广的优势,能够为疫苗的研发提供更大空间;同时,其免疫反应强,能够提升疾病预防效果。

在医疗诊断方面,利用生物合成技术设计具有特定分子相互作用的生物组件,可以实现实时高效、高敏感性、高特异性的非侵入式检测,其适用范围涵盖癌症细胞、代谢产物、感染因子、毒素等,该种解决方案已在部分非传染性癌症、冠状动脉疾病、传染性疾病(如埃博拉、寨卡、结核病、疟疾、艾滋病、新型冠状肺炎等)以及其他诊断中(如血常规定量分析等)推进临床前研究。

此种检测方式的设计思路可以概括为构建感应器(Sensor)、处理器(Processor)和报告器(Reporter)。感应器负责感应体内或体外环境的目标信号,处理器负责将感应器收集的信号根据医学标准分类为临床类型,最终由报告器将分析结果以易于检验的形式输出。除构建新结构外,合成生物学也可借由蛋白的定向改造技术,为现有的体外诊断方案提供性能更优的原料(例如酶),推动诊断方案的改进;还可以构建出与人体器官相近的类器官,在药物的筛选、临床的伴随诊断中起到重要作用。

治疗阶段是合成生物学最重要的医学应用领域,利用生物合成技术生产的目标生物体能够直接应用于细胞免疫治疗、工程菌靶向治疗等治疗方式。其中,细胞免疫疗法是最能体现合成生物学技术先进应用的领域之一,其核心原理为利用生物合成技术改造细胞,以精准地控制细胞功能,为患者提供长期持续的疾病管理。极具代表性的Car-T疗法(Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy,嵌合抗原受体T细胞免疫疗法,本文简称“Car-T疗法”)已经在血液癌治疗中取得了可观成效,Car-T疗法是在T细胞表面添加嵌合抗原受体,以增强与肿瘤细胞表面的特异性抗原结合和T细胞激活能力。将嵌合抗原受体添加至不同的免疫细胞,则可分化出Car-NK、Car-M等多种衍生疗法。

随着合成生物学的进步,可以设计出更多的类似于嵌合抗原受体的标准化、模块化的生物元器件,并排列组合出大量通过感受器接收特定分子信号并通过基因回路处理引发一系列下游反应的高度特异性细胞疗法,提升疗法的有效性和安全性,为各类疗法的进一步发展提供无限可能性。

合成生物学通过系列改造创造特异性的细胞疗法[3]

除改造细胞外,合成生物学还可以改造细菌和病毒,生成靶向肿瘤微环境的溶瘤细菌/病毒,起到载药、募集免疫细胞杀伤癌细胞的作用。例如,经过改造的具有表达肿瘤相关抗凋零抗原的减毒沙门氏菌CVD908ssb-TXSVN,能够促进细胞毒性T细胞浸润肿瘤,增强识别与杀伤肿瘤细胞的能力。

在临床治疗方面,由合成生物学支持发酵工程获得的材料和药物亦能够发挥显著作用,在胰岛素、抗生素、激素、免疫抑制物等诸多临床药物的生产中,发酵法已实现对天然提取法或化学合成法的替代。合成生物学产生的其他材料,如合成透明质酸和人工眼角膜,以及研发需要的具备生理相容性的粘合剂、靶向递送药物的药物载体等,均在临床工作中扮演着重要角色。

随着组织及以上级别合成生物学的发展,我们或可期待在临床治疗中实现更多跨越式的创新应用,例如通过红细胞改造生产无抗原识别的“代血液”,以克服血型匹配困难并免除输血反应危险;利用生物打印技术在固定框架中注入细胞形成人造组织乃至形成器官,以解决由衰老、疾病、事故或先天缺陷导致的组织或器官衰竭难题。

合成生物学为绿色能源、能源安全提供支撑

2022年8月18日,科技部等九部门联合印发了《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022—2030年)》,提出重点研究一批碳中和前沿和颠覆性技术,支持单位GDP二氧化碳排放量和能源消耗的下降。据世界自然基金会(WWF)预估,截至2030年,生物制造每年可减少二氧化碳排放10-25亿吨,成为实现碳达峰、碳中和目标的重要方式之一。

合成生物学的生物制造过程兼具绿色环保与降本增效优势,现阶段主要通过发酵工程将可再生生物质转化为燃料,减少碳排放,创造出绿色能源新选择,为解决存量燃油机械的环保问题提供方案,并基于其可再生性成为能源安全的新保障。

合成生物学在能源开发领域主要应用于燃料乙醇的生产。燃料乙醇的生产主要可以分为将淀粉发酵转化为乙醇和将纤维素发酵转化为乙醇(淀粉和纤维素均为葡萄糖连接成的多糖,连接方式不同)。淀粉多数来源于粮食作物,其发酵难度低,转化技术已十分成熟,但存在与民争粮的风险;使用纤维素转化燃料乙醇则需大量消耗木屑、秸秆等木质作物,虽然原料价优易获取,但其原始成分木质素成分较为复杂,预处理工序提高了转化过程的总体成本。

合成生物学为生物燃料的可持续生产提供支持[4]

美国和巴西作为世界农业大国,在燃料乙醇的生产上具有显著优势。美国的玉米种植成本较中国低近40%,其燃料乙醇的价格已经较石油具有一定竞争力,美国也由此成为当前世界上最大的车用乙醇汽油生产和消费国。巴西的甘蔗生产量居全球之首,这为燃料乙醇提供了充足的原料,巴西也成为了世界第二大燃料乙醇生产国。

我国目前是世界第三大燃料乙醇生产和应用国。出于对粮食安全问题的考虑,我国的燃料乙醇生产方式正逐步向采用非粮经济作物和纤维素原料综合利用方式转变,当前的主要研究课题为如何借助合成生物学遴选恰当的工程菌,以接近或低于传统方法生产乙醇的成本,增强绿色能源的市场竞争力。

总体来说,通过合成生物学生产乙醇仍面临成本较高、与人争粮、与粮争地的问题。但随着合成生物学的不断发展,科学家们正在研究新的菌类和藻类,寻求以更多形式生产可持续、环境友好的生物燃料的途径,如通过定制工程菌生产异丁醇、氢气和甲烷,以及将甲烷等气态燃气转化为燃料,但进入产业化生产还尚需时日。

合成生物学或将颠覆农业和食品面貌

合成生物学在农业和食品领域具有极大的发挥空间。植物生长发育需要大量的营养元素,主要包括碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙等,营养元素的不足会导致植物遭遇长势衰弱、病虫害频发、品质低下、产量减少等诸多问题,而合成生物学能够重建相关问题的解决方案。

合成生物学能够通过物种性能的优化实现植物性能的增强,在植物种植、食品生产、生态循环等多个环节构建新的想象。

例如使用代谢工程的相关技术能够研究植物的代谢途径,通过增强合成途径、减少呼吸等消耗途径,提升固碳能力,帮助作物合成更多淀粉,增加粮食作物的产量;还能够定制固氮共生菌,使原本不具备固氮能力的植物可以通过共生关系从空气中获取氮元素,以减少对土壤中氮元素的依赖,从而增加土壤肥力。

合成生物学还能够将活性物质在植物中进行表达,优化不同营养元素的配比,提高植物的成长效率,减少肥料的使用;或在农产品中增加新物质,例如在大米中添加胡萝卜素,提高食物的营养价值。植物抗逆性的提升亦可以借助植物合成生物学来实现,通过构建并导入高效的抗逆元器件,植物的抗倒伏、抗虫抗病害能力得到提升,农药使用量随之减少,同时为农业操作提供有利条件。

合成生物学在营养学和农业中的应用前景[5]

合成生物学还能够借助生物发酵技术改变粮食的生产形式。在“人造肉”领域,用以制作大众熟知的“素肉”所需的大豆蛋白即可使用酵母菌生产;而通过培养肌肉细胞等方式生产“实质性肉类”的应用,尚处于研究阶段,且其成本近乎“天价”,在短期内或难以降低。目前“人造肉”生产主要通过酵母菌和动物细胞培养完成,通过光自养生物等制造动植物蛋白是产业未来的发展方向,尚处于理论研究阶段。

光自养生物是指某种能够利用阳光的能量将二氧化碳转换成淀粉、并作为其他植物或动物食物的植物,可以理解为有光合作用能力的底盘细胞。培养此种细胞构建食物工厂,取代占地面积较大、单位产值较低、环境变化较大的农田,能够进一步加强对粮食安全的保障。

使用生物发酵技术生产的产品还能够为农业和下游提供和处理材料,如提供农用塑料膜等农业材料、食品添加剂等食品饮料成分,或协助处理污水、秸秆等农业废弃物。

由于合成生物学仍处于发展阶段,学界及大众对其潜力和风险尚未完全了解,其应用面临着科学、伦理等多方面的争议,故其在农业和食品领域的大规模应用尚需时日。

合成生物学企业的三种商业模式

随着合成生物学研究的拓展和深入,产业中聚集的企业数量不断攀升。依据其业务类型,合成生物学企业可以划分为三类,分别是以生物体或化学产品为目标产品的产品导向型企业、基于自有通用设计平台提供生物体改造服务的服务型企业以及针对合成生物学专项技术研发的研发型企业。

产品导向型企业大多为高新制造业或新型生物医药技术企业,是目前合成生物学赛道的主流玩家,其更加专注于产品所在市场的专项研究,并在寻求产品性能改良和生产成本降低的过程中引入合成生物学技术。此类企业的价值本质上由其核心产品的主要研发技术决定,而合成生物学则作为对产品增益的价值提升工具存在。

与前者不同,服务型企业的核心竞争力在于其自有的合成生物学资源和技术,如丰富的基因库和细胞资源库,以及设计和高通量筛选适用于不同产品生产的底盘细胞能力。服务型企业通常由产品导向型企业转化而成,其核心业务逐步过渡为向后者提供服务,以规避大规模生产和销售特定产品带来的商业风险。这类企业与赛默飞(Thermo Fisher Scientific,全球科学服务领域巨头)等同样具有合成生物学所需各项技术和试剂科研巨头的核心差别,是能否将合成生物学各项技术有机地结合起来,并形成设计生物体的通用平台的能力。服务型企业的成长发展与合成生物学产业的发展休戚相关,目前占据领先地位的多为国外企业,我国仅有部分企业尚处于转型阶段。

研发型企业则常见于科技高度发达的学术集群,企业业务重心在于技术创新,其研究方向大多专注于合成生物学的某一个技术环节。此类企业通常小而精,公司经营成败完全取决于技术研发成败,但也因其技术精深,企业常常获得产业巨头青睐,易于获得收购。

结语

合成生物学是一个新的概念,却并不是一个全新的领域。合成生物学结合运用的诸多技术早已在各个领域有广泛的应用,但合成生物学通过结合工程学思想,对生物学已有技术进行了重新定义,大大增强了对生物体的改造能力。因此,不同于基因编辑等赛道是由特定核心技术驱动开创出全新领域的突变模式,合成生物学是随着大量支持技术性能提升和成本降低、逐步进入商业实践去更好满足现有需求的由量变到质变的渐变过程。

我们认为更应该从需求端而非供给侧去思考合成生物学赛道的投资机会,重点关注当前的高需求赛道中,有哪些合成生物学企业具备以低成本满足现有需求的能力,而非由具有某些合成生物学产品供给能力的企业为出发点,去寻找其产品的可应用方向。

引用:

[1] Here's What Fruits and Vegetables Looked Like Before We Domesticated Them. Science alert, https://www.sciencealert.com/fruits-vegetables-before-domestication-photos-genetically-modified-food-natural

[2] Verhamme DT, Arents JC, Postma PW, Crielaard W, Hellingwerf KJ. Investigation of in vivo cross-talk between key two-component systems of Escherichia coli. Microbiology. 2002;148(Pt 1):69-78. doi: 10.1099/00221287-148-1-69.

[3] Kitada T, DiAndreth B, Teague B, et al. Programming gene and engineered-cell therapies with synthetic biology[J]. Science, 2018, 359(6376): eaad1067.

[4] 16 Important Pros and Cons of Biofuels to Know, Our Endangered World, https://www.ourendangeredworld.com/energy/pros-and-cons-of-biofuels/

[5] Roell M S, Zurbriggen M D. The impact of synthetic biology for future agriculture and nutrition[J]. Current Opinion in Biotechnology, 2020, 61: 102-109.

注:文章仅为作者个人观点,不代表公司立场,不涉及任何投资建议。市场有风险,投资需谨慎。

作者简介:

夏椰,光谷创投高级分析师

中国科学院动物研究所博士,有丰富的科研经验,承担或参与过国家重点研究计划子项目及面上项目的研发工作,发表过高水平论文(IF=17),关注行业前沿发展,对合成生物学、核酸生物学与核酸药物、细胞治疗与基因编辑等领域有深入研究。

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