能分解聚酯生物材料的生物酶，或许能真正解决废弃塑料的污染问题；利用大肠杆菌生产大宗化学品原料，有望摆脱人类对石油的依赖；打开"上帝视角"生产抗癌药物，或能破解新药研发的"双十魔咒"……近年来，合成生物学对各行各业的影响力与日俱增，被认为是继"DNA双螺旋发现"和"人类基因组测序"之后的第三次生物技术革命。
2018年，全球合成生物学市场规模只有53亿美元，2023年一举超越170亿美元，年均增长率达27%。合成生物学为何这么"热"？今天在沪发布的《中国合成生物产业白皮书2024》给出了答案。《白皮书》预测，2028年全球合成生物产业市场规模将接近500亿美元；到本世纪末，合成生物将广泛应用于占全球产出1/3以上的制造业，创造价值达30万亿美元。
与上海三大先导产业都有交集
合成生物学是典型的多学科交叉领域，其目标是根据工程学思路将设计好具有特定功能的生物元件，辅以基因编辑、基因合成与组装等技术手段，共同完成一套生物体系的定制合成，用来生产各种人们所需的物质，行使全新的功能。它既可以自上而下地"改造"生命，又可以自下而上地"创造"生命。
在上海合成生物学创新中心理事长、北京清华工业开发研究院副院长付小龙看来，近年来合成生物学的高速发展得益于生物技术的进步，以及以AI为代表的信息技术的飞跃。合成生物学与上海三大先导产业——集成电路、生物医药、人工智能，都有交集。
有意思的是，"合成生物学之父"汤姆·奈特曾是美国麻省理工学院人工智能实验室科学家，在感叹摩尔定律即将走向终结时，这位计算机领域的大咖以60多岁的"高龄"转向生命科学的怀抱。在他看来，"既然从物理角度无法提高计算机性能，为何不试试生物活细胞呢？"
2008年，汤姆·奈特与4位麻省理工学院生物工程博士在波士顿创立了Ginkgo Bioworks，目前已发展成平台型合成生物学龙头企业。它由代码库和细胞铸造工厂两部分组成，截至去年底，公司的代码库已积累超过20亿个基因信息。
产业上中下游都蕴含巨大商机
"合成生物学的特殊之处在于，它是一个比较罕见的能够把技术和产业在一条较短链条内连接起来的领域，且无论上中下游都蕴含巨大的商业机会。这也是近年来合成生物学能够快速发展的重要原因。"付小龙说。
这条不算长的产业链充满颠覆性创新的可能性——上游聚焦使能技术的开发，包括蛋白质设计、自动化/高通量化和生物制造等；中游主要是一些平台型企业，负责对生物系统及生物体进行设计、改造；下游则涉及人类衣食住行的方方面面，包括生物医药、农业、消费个护、大宗化学品和生物能源等。
《白皮书》指出合成生物学的战略和商业意义在于：一是替代传统化石原料和高污染的化工生产工艺，实现节能减排；二是为碳源开发全新合成路线，打破原料及产品的进口依赖；三是通过开发全新产品或成本更低的生产路线，快速、全面颠覆全球产品供给格局。
比如，华恒生物在全球率先实现发酵法生产丙氨酸，打破了传统路线对石油基原料的依赖，目前华恒生物的丙氨酸在全球市场的占有率超过50%；凯赛生物建立了全球唯一的合成生物学长链二元酸生产平台，相关产品在全球市场的占有率超过80%。
以开放创新机制寻找"重磅分子"
业内通常将年销售额超过10亿美元的药物称为"重磅药"，在合成生物学领域，科学家也在努力寻找着"重磅分子"。今天揭牌的上海合成生物学创新中心也将此作为愿景之一。
"中心将围绕生命科学、高价值分子和大众化学品，建立三个转化平台。"上海合成生物学创新中心战略发展委员会主席、北京清华工业开发研究院院长金勤献表示，创新中心将秉持开放创新的原则，以非盈利方式与国内外科研机构、非盈利组织、领军企业等广泛合作，面向全球开展合成生物领域人才网络搭建、技术合作、概念验证和科技成果转化。
去年10月，上海自贸区首家研究型医院——上海高博肿瘤医院落户外高桥。高博医疗集团副总裁、上海高博肿瘤医院执行院长冯晨表示，近年来集团服务企业超过180家，启动超过500项临床试验，其中70%都是创新药的临床试验。"我们最关注细胞和基因治疗赛道，如果能在前端的细胞产品开发、基因编辑、工程技术改造上有所突破，治疗癌症的新药就能更快进入临床试验阶段。"他说。
上海高度重视合成生物学产业的发展，于去年9月发布了《加快合成生物创新策源 打造高端生物制造产业集群行动方案（2023-2025）》，明确了重点任务和发展目标。《白皮书》透露，目前上海聚集了蓝晶微生物、凯赛生物、奕柯莱生物等合成生物头部企业。未来，上海将以浦东新区创新突破为核心，以金山区和宝山区制造承载为两翼，打造"一核两翼"的合成生物学空间布局。
作者：沈湫莎
文：沈湫莎 图：受访者提供 编辑：沈湫莎 责任编辑：任荃
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