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不用開採石油，就能製造燃料。甚至可以通過細菌生産塑膠、尼龍……在我們身邊，正在悄然發生着一些“魔法般”的事情。
跟隨“新質生産力看北京”——合成生物製造集中採訪，我們一起來了解看看合成生物製造如何超越生命科學邊界。
細胞變工廠，萬物皆可造
與傳統生物學不同，合成生物學不僅僅解碼自然界的生命密碼，更通過拆解、改寫甚至重造生物細胞，使用各類“生物零部件”——如基因片段、蛋白質等來生産我們所需的物質。
簡單來説，它讓細胞變成了“超級工廠”，能夠按我們所需生産出各種特定物質，開啟“萬物皆可造”的無限可能。因此，合成生物技術被譽為繼DNA雙螺旋結構發現、人類基因組計劃之後的“第三次生物技術革命”。
北京市合成生物製造技術創新中心（籌）相關負責人、北京化工大學高新院副院長王斌告訴小編，合成生物學技術本身算不上很新。但為什麼近年來，它會成為大國科技競爭的制高點呢？王斌形象地將其比作“網際網路+時代”的到來：就像網際網路將傳統行業推向新的高度，合成生物技術也可以通過和化工、新材料、能源、農業等各個行業相結合，形成全新的産業鏈和商業模式，從而推動各行各業的深度變革，成為産業升級的驅動力。
王斌表示，未來大概70%的産業産品都可能由生物製造替代。例如，在生物醫藥和新食品領域，合成生物技術將幫助我們以更低的成本、更高的效率，生産出更多的食品和藥品；在能源領域，生物製造能夠替代傳統的石油和天然氣，為我們帶來更加綠色、可持續的能源。
“關注這個産業的發展，不僅僅要關注我們現在眼前看得見、用摸得着的，很多我們現在看不見、摸不着的事情正在發生着。”王斌説，合成生物製造作為一項綜合性極強的高科技産業，正處於快速發展的黃金時期。無論是從産業的廣度、深度，還是從技術的前沿、應用的廣泛性來看，合成生物製造都無疑是未來經濟的重要驅動力。
北京市合成生物製造技術創新中心（籌）在此背景下應運而生。目前，該創新中心已落戶昌平未來科學城，將重點佈局生物催化劑設計、生物製造原料開發、生物製造過程強化、生物製造産品工程等四大分中心，圍繞生物製造産業鏈、創新鏈、價值鏈開展全流程技術攻關，實現更多“從0到1”的突破，為引領生物製造産業創新發展築牢基礎。
打造“綠色製造”新範式
無糖飲料受到不少人喜愛。大家常常想到的甜味劑可能有木糖醇、麥芽糖醇……不過，你知道嗎，除了這些，自然界中還存在一種天然代糖，含量極為稀少，但是卻擁有十分廣闊的市場應用前景。
這就是阿洛酮糖。阿洛酮糖曾經僅存在於無花果幹中，幾乎沒有熱量，可廣泛應用於飲料、烘焙、糖果等食品的各個領域。在微元合成生物技術（北京）有限公司（以下簡稱“微元合成”），小編品嘗了利用合成生物技術“魔法”製備的阿洛酮糖，口感與蔗糖很接近。
微元合成公司通過合成生物技術製備的阿洛酮糖糖漿
傳統的阿洛酮糖生産方法成本高，轉化率低，而微元合成公司利用生物合成技術研發的“一步發酵法”不僅能節省近一半的成本，還能提高生産效率。
阿洛酮糖兩種不同的製備過程
除了代糖，微元合成還在生物醫藥、農業、食品等領域取得了突破。比如，過去生産1噸葉黃素需要250畝萬壽菊，且要“看天吃飯”。現在，他們僅用一個300立方米的罐子，在不到10天的時間裏，就能完成同樣的生産。這些都得益於合成生物學的力量。
“解決化工生産高能耗、高污染，農業種植效率低、成本高等問題，是合成生物製造最大的優勢。”微元合成戰略發展總裁崔維敏介紹。2021年12月，微元合成成立，核心團隊來源於中國科學院微生物所，是國內最早從事合成生物學研發及産業化的團隊之一。經歷了三年發展，微元合成已經掌握了多項世界領先的合成生物底層技術，如全球獨家的大片段基因編輯能力、行業領先的合成生物元件庫和代謝模型、國內唯一的代謝分子動態監測技術平臺等。2024年年底，基於北京的科技創新優勢和河北省基礎製造産業資源，公司位於河北秦皇島的工程放大中心及小規模柔性生産基地將投入使用，進一步推動合成生物創新産品的産業化落地。
從實驗室到産業化，合成生物創新加速進行
用鋼鐵工業尾氣生産的可替代汽油的燃料乙醇、用新技術培育的更優良的作物、比傳統材料更保暖易排汗的生物酶抗菌衣物、替代人工飼料的微藻蛋白飼料……在位於昌平區的北京市合成生物製造産業發展展示中心，可以看到，合成生物創新成果正在北京不斷涌現。
利用基因編輯開發新的育種技術
比傳統材料更保暖易排汗的生物酶抗菌衣物
為促進産業加速集聚，北京市和昌平區正積極推動未來科學城成為全國合成生物技術的策源地和産業集聚區。未來科學城管委會醫藥健康産業處四級調研員郭玉東説，昌平區作為北京市合成生物産業主要承載區，已初步聚集了微元合成、先正達、吉態來博、博雅輯因、齊禾生科等國內外合成生物創新企業，相關成果已應用於生物醫藥、美麗經濟、化工能源、農業等眾多領域。
北京市不斷發揮科技和人才優勢，緊抓合成生物製造這一新興産業發展歷史機遇。目前，已突破一批前沿技術。清華大學團隊開發了具有自主知識産權的特色底盤細胞，可用於生産多種高值手性醫藥中間體、重要化學品等；中科院遺傳所團隊開發的新型基因編輯工具，可高效編輯大豆、水稻等，提高大豆和水稻産量；北京化工大學團隊利用微生物細胞工廠將可再生能源和大氣中的二氧化碳高效轉化為燃料和化學物質。此外，還推動了一批重點品種轉化和創新企業落地，建立了一系列合成生物技術服務平臺。在推動園區建設方面，昌平區進一步加快中關村合成生物製造産業集聚區建設；平谷區聚焦農業食品合成生物製造，已建成約13萬平方米生物製造園區。本月中旬，北京市還將支援舉辦2024年合成生物製造國際會議，進一步促進國際創新交流合作，提升我國在全球生物經濟中的影響力。
市科委、中關村管委會會同市發展改革委、市經濟和信息化局聯合編制發佈了《北京市加快合成生物製造産業創新發展行動計劃(2024-2026年)》及若干支援措施，並提出到2026年，北京合成生物製造的創新資源集聚力、産業創新策源力、示範應用引領力、區域輻射帶動力將全面提升，北京創新策源、津冀承接支撐、輻射帶動全國的發展格局基本形成，預計培育百家以上優秀初創硬科技企業，初步形成1到2個百億級産業集聚區。下一步，北京將在前沿技術研究、技術平臺建設、企業培育等方面持續發力，推動合成生物製造産業的創新和發展，加快形成新質生産力。
