用生物技术，再造工业生产

作者：张馨予

　　人类一度用“造物主”来形容塑造生命的大自然，但现在，随着一项新技术的发展，我们至少获得了这一角色的部分能力。

　　这超能力是“中心法则”进一步延申的结果。它包括久负盛名且经过几十年进步的诺奖级生物技术的组合，比如基因测序和基因编辑技术。时至今日，人们用“合成生物学”概言之。

　　实际上，如果以2000年作为合成生物学的元年，这个“不太新鲜”的概念也已走过了二十多个年头。过去，合成生物学的知名度并不算高，人们对它的关注也并不出圈，直到新冠疫情。

　　有了新一代革命性的生物技术加持，我们得以在疫情期间加速开发出mRNA疫苗；并在相对宽松的监管下，医疗健康领域诸多前沿疗法如最近关注度极高的猪心移植手术，也得以付诸实践。

　　在本文中，果壳硬科技将用五个章节，聚焦这一不可错过行业的大图景：

　　合成生物学是什么

　　合成生物学产业链

　　合成生物学应用领域

　　如何分析一家合成生物技术公司

　　未来风险管理

　　合成生物学是什么

　　我们当前所说的合成生物学（Synthetic Biology），具有多学科交叉的特征，涵盖了广泛多样的方法论，并没有严格的定义。但总的来说，合成生物学旨在以“工程科学”的理念研究生命，使人类通过工程方法设计、改造甚至直接创造有特定功能的生物系统[8]。

　　“工程学本质”是合成生物学的最重要特征——在人工设计的指导下，采用正向工程学“自下而上”的原理，从系统表征自然界具有催化调控等功能的生物大分子，使其成为标准化“元件”，到创建“模块”“线路”等全新生物部件与细胞“底盘”，构建有各类用途的人造生命系统[1]。同时，这种“构建”目的性极强，要求“人类想要什么，合成生物就要生产什么”。中科院院士赵国屏解释称：“合成生物学最主要的任务，是要按人们的需求，设计出相应的‘产品’。”[2]

　　我们需要明确，合成生物学广泛的应用于医疗健康、农业、化工业等产业——但其本身是一种新兴的研究领域，严格来讲不是一种产业。本文将聚焦于合成生物技术在产业端的应用，不会过多涉足科研领域，也不会介绍太多技术细节。

　　一些合成生物学的应用范例丨头豹研究院[3]

　　合成生物学产品的基本制造步骤，可抽象概括为输入端→前端→后端三个环节。前端的底盘细胞（菌株）改造，这也是链条中最核心的部分；后端则为通过发酵过程实现生物生产，包括发酵、分离纯化、改性合成和产品开发应用等步骤；输入端则为人工菌体活动所需的各种原料，如葡萄糖等物质。

　　合成生物学产品的制造步骤丨天风证券[4]

　　合成生物学产业链

　　合成生物学涉及行业庞杂，技术与产业落地高度多元化，开发链条漫长，但总体来说可以大致分为上下游两个部分。上游为使能技术，包括DNA/RNA合成、测序与组学等；下游则是利用合成生物技术研发并提供各种服务或产品的公司，也就是真正的行业参与者。

　　上游

　　不断涌现的颠覆性使能技术，特别是核心的新一代基因测序、基因编辑技术以及DNA合成技术，为行业带来了极为强大的研究与生产工具，以及成本端的大幅改善，这些都是合成生物学在近年高速发展的关键因素。

　　使能技术

　　使能技术（Enabling Technology）并无严格定义，其内涵受技术创新的目标决定。从技术创新链的角度，使能技术处于基础研究和产品研发之间，属于应用研究的范畴，其使命是通过使能技术的创新，来推动创新链下游的产品开发、产业化等环节的实现。

　　首先是基因测序技术。如今的第二代基因测序法经过持续优化，效率已经大幅上升且成本快速降低（第三代技术不成熟，尚无法大规模应用）。McKinsey给出数据显示，DNA测序成本正在以比摩尔定律更快速度下降：2003年，绘制人类基因图谱耗资近30亿美元；到了2019年，这一数字已经不足1000美元，且在未来十年甚至更短时间内有望进一步下降至100美元区间内[5]。