2020年11月30日，人工智能系统AlphaFold2在第14届国际蛋白质结构预测竞赛（CASP）中摘得桂冠。Nature新闻更是以 “it wil change everything”（将改变一切）作为标题。
2024年，诺贝尔化学奖授予了David Baker（美国华盛顿大学）、Demis Hassabis和John Jumper（DeepMind公司），以表彰他们在蛋白质结构预测领域的开创性贡献，尤其是在将人工智能（AI）与计算化学相结合，推动蛋白质结构研究取得革命性进展。
AlphaFold2在蛋白结构这一计算生物学“皇冠上的明珠”迈出的一大步，也启发着众多同行者——预测结果出来的第一时间，时任腾讯AI Lab高级研究专家的王晟博士意识到，“一个新的时代已经到来了”。
作为人工智能结合蛋白质研究领域全球顶级学者，王晟博士精耕蛋白质结构预测及计算十余年，曾为CASP12/14蛋白接触图预测第一名。在芝加哥大学丰田技术中心读博士后期间，王晟博士与John Jumper有着频繁且密切的学术交流。曾多次参与John Jumper所在课题组的合作交流，并共同在Biophysical Journal发表了文章。
2021年，王晟博士及其团队创立了上海智峪生物科技有限公司（后简称“智峪生科”），探索AI生物计算在合成生物学领域的应用。2023年，具有多次精准选品经验、曾带领团队实现“实验－中试－量产”全线穿透的吴冬博士团队加入智峪生科，深度融合AI生物计算与合成生物学选品优势。
2024年6月，自主研发的酶法天然香料产品获得FDA体系下的FEMA GRAS认证，可销往全球大部分地区，满足高端及食品产业风味升级的需求。12月5日，位于江苏常州的绿色制造工厂暨百吨级生物合成天然香料生产中心落成，智峪生科正式迈入工业化应用与生产新阶段。
当AI蛋白质设计进入合成生物学，如何找到选品切口？又如何让AI技术切实落地研发-小试-中试-工业化量产？借此机会，动脉网采访到王晟博士，谈谈如何打造出这个生物智造初创公司的全球新范式。
01
“摸爬滚打”到“双向奔赴”，AI生物计算与选品落地经验缺一不可
一句话来形容AlphaFold2带来的颠覆，王晟博士表示：“一举将蛋白质结构预测提升至湿实验精度，并拥有着远高于试验的通量与效率，这意味着超低的预测成本，也让蛋白质预测的应用落地进入了新时代”。
作为颠覆性的技术和工具，AI将助推合成生物学行业发展到3.0阶段，即介入生物制造从计算（IT）→研发（BT）→量产（VT）的全流程，即智峪生科自研的“T³闭环”业务模式。简而言之，相较于原有基于反复多次实验的研发模式，智峪生科自研平台由AI先在计算端进行研发生成，再进行实验验证。
计算研发端，智峪生科创新推出了基于蛋白质结构预测理论的“酶的按需设计”路径。具体而言，这一路径不采用传统方法进行酶的设计，而是直接改造酶的关键组成部分——蛋白质。整体路线分为“三板斧”：“寻路”——“挖酶”——“改酶”，进而实现酶的合成优化。
一方面，这种基于AI的酶工程研发模式能够大大减少化学合成过程中的污染，提高资源利用效率，减少环境污染，实现绿色、智能制造。另一方面，产业化周期显著缩短，提高产品品质和安全性，打通了高效、精准的设计路径。
在同时具备生物和AI双重背景的核心团队带领下，智峪生科在早期产品中走通了酶的合成路径，并在生物计算/生物制药合作中沉淀下丰富的数据和算法迭代。但回归生物制造赛道，如何破解“选品难”的产业难点仍困扰着智峪生科。2022年底，作为战略顾问来到公司的吴冬博士带来了曙光。深耕生物制造多年，吴冬博士具有丰富的市场洞察和选品经验，具有连续成功创业的经历，涉足赛道包括食品添加剂、医美原材料、保健品等。
“AI非常重要，但起码在现阶段，他仍是一个技术、一种工具。AI团队的优势在于非常好地掌握了技术，且具备一定的生物学背景，但AI无法替代吴博团队对于市场、落地、产品的敏锐洞察。二者结合才能跑通这条路。”王晟博士提到，与吴冬博士团队合力打造的首款产品即为2024年6月获得FDA体系下FEMA GRAS认证的天然香料产品，未来可销往全球大部分地区。
据悉，该产品有效解决了化学合成方法长期存在的杂质气味问题，以其优异的性能和绿色可持续的特点，为市场提供了一种更健康、更环保的选择。
02
仅用18个月自研产品将实现量产，逆势建成综合生产基地
王晟博士提到，该款酶法天然香料产品充分验证了“寻路→挖酶→改酶”路径的高效性：不到3个月即完成了实验室路线验证，并迅速推进至小试、中试阶段，11月开始中试，今年6月完成并通过FDA认证。
以“超级速度”推进产品实验进程的关键在于用AI多次迭代、改造酶在应用需求端的各方面属性。这需要AI团队与试验团队的紧密配合。
在研发范式上，智峪生科创新地进行流程创新，将过往的线性迭代转变为交叉并线，让AI团队深度陪伴、介入实验的全环节。“在一个第二阶段实验中，AI团队挖掘的候选酶反应速率非常低，尽管实验室路径跑通，但肯定无法支撑小试和中试。AI团队迅速介入下，将反应速率从72小时转化5%提升至2小时转化98%。”王晟谈到，过往线性思路常常意味着割裂，候选产品如果到了放大、量产阶段再发现问题，就根据实验路径一层层往回推，导致重复无效的实验和漫长的研发周期。
“到了中试阶段，pH值、温度、有机溶剂耐受性等更多变量将影响候选酶的收率、产率，评估就会产生问题。实验数据出来后，中试团队第一时间直接反馈给AI团队，通过我们自研的算法，通过几轮迭代，在不影响转化率的前提下，将热稳定性、有机溶剂耐受性、可溶性等指标做到工业级的提升，后续中试团队就可能开机一次过。”
进一步地，今年11月，在国际性的食品配料和功能性食品行业盛会——Fi Europe上，智峪生科产品得到了多方认可，是全球应用酶法创新研发的该类香料产品中，研发进程最快、效率最高的产品路线。王晟博士强调“在酶法路线上，智峪生科产品走在全球前列，已经打通了AI赋能的全路线，进入到最终的产品放大和生产层面，真正实现AI赋能生物制造从零到一的突破，走在世界的前沿。”
智峪生科生产车间
基于产品及团队实力的底气，智峪生科逆势开建大型综合性生产基地，占地面积约4500平方米，工厂正式投产后，预计年产量达数百吨，年产值将超数亿元。作为综合性生产基地，共包含中试车间、百吨级生物合成天然香料生产中心等多个核心区域，配备先进的生产设施和一流的技术团队。
王晟博士谈到，生产基地投建经过了反复思考和充足准备。首先是基于对突破性、颠覆性技术的保护。截至目前，智峪生科已获得8项发明专利授权、14项专利申请处于受理状态。其次，在小试和中试阶段，智峪生科创新工艺路线，并对部分设备进行了专业化改造。因此在生产基地上也做了相应“量身定制”的个性化方案。最后，首条天然香料产品管线将被打造为智峪生科的示范生产线，在成本可控的范围内展示出从零到一的突破。
03
即将打通“算研产销T³闭环”全流程，探索生物制造的联营共创模式
2021年创立以来，智峪生科依托过硬的底层算法平台和AI Lab的经验，已在AI生物计算赋能生物医药等的合作中实现了营收，为研发推进供应了持续、稳定的现金流。
“最初的两年内，我们需要时间沉淀和打磨自己的工具，也希望找到契合的生物制造落地团队。因此，我们选择和国内一些知名的医药上市公司和Biotech进行合作共创，用一套基础模块做蛋白质结构蛋白、小分子结构、蛋白共折叠等基础性预测工作，已有相关管线进入研发阶段。”王晟博士谈到。
当生物制造迈入量产的全新阶段，智峪生科将以生物基原料作为核心增长曲线，并探索生物计算与湿试验能力相结合的联营共创模式。
2023年，智峪生科牵头的“基于大数据与人工智能的P450催化元件创制、应用与信息共享”项目，成功入选“国家重点专项”项目。展望行业端，王晟博士和智峪生科希望能够做得更多：多家优势不同、经验不同的初创企业抱团取暖，一起把生物制造的蛋糕做大。同时，全国范围内也有多个政府打造中试平台、产业化平台，通过资源整合，互助、互补、共赢，并推动法规和监管进步。
未来，智峪生科希望与各环节的生物制造伙伴共同努力，将AI进一步渗透入生物制造的各个层面，如酶催化、后处理工艺和质量检测，实现全流程的数字化和信息化，最终可能达到无人化“黑灯工厂”的生物智造。“最终我们相信，颠覆式技术不仅带来产品和产业的进步，更重要的是实现绿色可持续化，解决高污染、高能耗的工业困境。”
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