2020年，當COVID－19新冠病毒大流行席卷全球時，合成生物學界以先進技術迅速應對挑戰(zhàn)，成為制定有效診斷措施以及研發(fā)藥物和疫苗的主要力量之一。

從更加深遠的層面來看，面對近年來全球經濟發(fā)展受資源與環(huán)境制約日漸突出的問題，合成生物學不僅對人類健康和認識生命本質具有主要意義，而且在醫(yī)藥、能源、材料、農業(yè)、環(huán)境等方面展現(xiàn)出巨大潛力和應用場景。

探索之路總是充滿荊棘，一項新技術的興起一定會牽連著各種各樣的疑問。從技術到市場，從資本到政策，合成生物將如何影響世界經濟發(fā)展與人民生活方式？從“造物致知”到“造物致用”，合成生物將如何顛覆人類認知和現(xiàn)有技術？“產學研”如何緊密結合以推動合成生物學“沿途下蛋”在全球競爭中領占先機？科學的奧秘如何讓產業(yè)煥發(fā)新的生機，而資本和產業(yè)又會如何反哺科學？中國將在未來合成生物學的世界舞臺中扮演怎樣的角色、引領怎樣的變革？這一切都需要等待時間的檢驗。

站在各種可能的“岔路口”，12月19日至20日，“光明科學城·2020工程生物創(chuàng)新大會”在深圳市光明區(qū)文化藝術中心成功舉辦。深圳市副市長艾學峰，光明區(qū)委書記、區(qū)長劉勝，深圳市發(fā)展和改革委員會副主任曾堅朋，中科院深圳先進院副院長呂建成，光明區(qū)領導姚高科以及深圳市科技創(chuàng)新委員會相關負責人，與近500位來自合成生物學領域的頂級科學家、商業(yè)代表及資本方共聚一堂，研討合成生物產業(yè)未來發(fā)展方向。

追本溯源：合成生物學為何能替代傳統(tǒng)化學合成

1953年，沃森和克里克發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋的結構，開啟了第一次生物技術革命，生命科學研究進入分子生物學時代。2003年，人類基因組圖譜完成，標志著第二次生物科技革命的到來，生命可選研究領域迎來了組學和系統(tǒng)生物學時代。

而合成生物學是在系統(tǒng)生物學的基礎上，結合工程學理念，采用基因合成、編輯、網絡調控等新技術，來“書寫”新的生命體，或者改變已有的生命體，這將使人類對生命本質的認識獲得質的提升，從而引領了第三次生物科技革命。

作為21世紀生物學領域新興的一門學科，合成生物學是分子和細胞生物學、進化系統(tǒng)學、生物化學、信息學、數學、計算機和工程學等多學科交叉的產物。發(fā)展迄今，已在生物能源、生物材料、醫(yī)療技術以及探索生命規(guī)律等諸多領域取得了令人矚目的成就。

2014年，美國國防部將其列為21世紀優(yōu)先發(fā)展的六大顛覆性技術之一；英國商業(yè)創(chuàng)新技能部則將合成生物技術列為未來的八大技術之一；我國在2014年完成的第三次技術預測中，將合成生物技術列為十大重大突破類技術之一，并在“十三五”科技創(chuàng)新戰(zhàn)略規(guī)劃中，將合成生物技術列為戰(zhàn)略性重點發(fā)展方向。

在技術和政策的引領下，以合成生物學為基石的生物合成和制造正在成為引發(fā)變革的“主力軍”，并已在市場運用中替代傳統(tǒng)化學法逐步占據主導地位。而在這必然趨勢的背后，潛藏著合成生物學諸多領先優(yōu)勢。

一是技術不斷優(yōu)化。合成生物技術在過去20年中共歷經了四個發(fā)展階段：2000年到2003年被稱為“初創(chuàng)階段”，這一階段的特點就是具備領域特征的研究手段和理論；2004年到2007年被稱為“擴張和發(fā)展階段”，這一階段的特點是領域持續(xù)擴大，但工程技術進步緩慢；2008年到2013年被稱為“創(chuàng)新和應用轉化階段”，這一階段的特色是新技術和工程手段不斷涌現(xiàn)；2014年至今被稱為“新階段”，這一階段的特點是以IT技術為主的各項前沿理念不斷為合成生物領域賦能，使工作效率不斷提升，從而給產業(yè)層面展現(xiàn)了新型出口。

二是環(huán)境友好型。在環(huán)境問題日益凸顯的今天，技術不斷創(chuàng)新的源動力來自于創(chuàng)造出更清潔的材料，相比于化學法，合成生物技術在這一板塊的優(yōu)勢更為明顯，也更加符合可持續(xù)發(fā)展的社會需求。

三是成本更低。合成生物學由于其特殊的生產機制因而不需要建立大型的化工廠，也不需要雇傭大批工人，另一方面，經過改造的微生物是可以實現(xiàn)自我繁殖的。因此，在減少人力成本支出的同時，合成生物學還能夠更加高效且低成本的得到目標產物。以“維生素C”為例，凱賽生物董事長劉修才博士承擔“維生素C”國家項目，在短短一年內，利用生物法進行規(guī)�；�生產，使得“維生素C”的成本實現(xiàn)“攔腰斬”，全球“維生素C”的產能迅速集中到中國并一直持續(xù)到現(xiàn)在。

四是“造”新化合物。進入21世紀以后，新抗生素、化合物分子以及新材料的發(fā)展都進入了瓶頸期，大家都期待著一種能夠實現(xiàn)“造物”的新型技術，來實現(xiàn)關于材料、化合物甚至是能源的新發(fā)現(xiàn)，而合成生物學的出現(xiàn)則正好符合人們的預期。

五是上下游聯(lián)動�；�于工具的進步，以DNA／RNA合成以及工業(yè)酶制備的上游企業(yè)快速發(fā)展，技術領域不斷突破，從而推動行業(yè)加速發(fā)展；在下游環(huán)節(jié)，隨著生物技術和計算機技術的深度融合，使得合成生物學下游的應用探索迎來了空前的發(fā)展機遇，Zymergen和Ginkgo Bioworks等行業(yè)獨角獸出現(xiàn)，并逐步引領整個產業(yè)不斷向前。

對標市場：合成生物學產業(yè)方興未艾

合成生物技術不斷發(fā)展所帶來的紅利正逐步投射于市場層面，根據中國科學院深圳先進技術研究所研究報告顯示，從2019年到2024年，合成生物學全球市場規(guī)模年復合年均增長率將達到28．8％，預計2024年總體市場體量將達到百億美元。

在投融資板塊上，合成生物領域近年來表現(xiàn)強勢。根據Crunchbase的數據，2018年合成生物學領域融資總額高達38億美元，相比2017年增長近20億美元，而這一熱度仍在繼續(xù)上升。2019年上半年，65家合成生物學公司共計融資19億美元，其中Ginkgo Bioworks更是以2．9億美元創(chuàng)下了目前合成生物技術領域的融資紀錄。

資本力量的傾斜為企業(yè)加注了向前發(fā)展的動力。根據其發(fā)展現(xiàn)狀和未來價值，中國科學院深圳先進技術研究所例舉了全球值得關注的50家合成生物學企業(yè)，其中國外企業(yè)42家，國內企業(yè)8家，Amyris、Synlogic、Ginkgo Bioworks、Intellia Therapeutics、凱賽生物、藍晶微生物等全球領先企業(yè)均在列。

合成生物技術應用覆蓋面廣，涉及領域從生物能源擴展到生物基材料、微生物機器人、食品、農業(yè)、生物醫(yī)藥、疾病治療、稀有資源量產、環(huán)境修復以及生物工程技術平臺的開發(fā)等諸多板塊。

Amyris是美國納斯達克上市的第一批合成生物學領域公司之一，由合成生物學領域標志性人物之一的Jay Keasling教授創(chuàng)辦，致力于應用工業(yè)化合成生物學平臺生產藥品、高性能的精細化學品和石油基燃料替代品，其市值已達7．7億美元。

Synlogic是一家位于美國馬薩諸塞州劍橋的生物技術公司，成立于2014年。該公司關注生物學與工程學的交叉領域，開創(chuàng)了合成生物學的應用，利用先進的技術平臺人工設計、合成治療性微生物，開發(fā)出能治愈疾病的新型活體療法。目前，Synlogic主要關注代謝、炎癥和癌癥三個領域的疾病。

Ginkgo Bioworks成立于2009年，總部位于美國馬薩諸塞州波士頓，是一家生物技術與制藥公司。該公司由麻省理工學院合成生物學領域專家Tom Knight教授及幾位研究生創(chuàng)立。目前，Ginkgo Bioworks致力于開發(fā)細胞編程技術，以推動合成生物學領域發(fā)展。2019年9月19日，公司完成了2．9億美元E輪融資，創(chuàng)下了目前合成生物技術領域的融資紀錄。

Intellia Therapeutics是一家基因編輯公司，專注于利用CRISPR／Cas9系統(tǒng)的生物學工具開發(fā)治療藥物，旨在通過打開CRISPR／Cas9基因組編譯技術在廣泛的、有潛力的新藥開發(fā)方面的應用和發(fā)展。

除了國外企業(yè)，國內企業(yè)同樣值得關注。

凱賽生物是生物合成學領域的明星企業(yè)，成立于2000年，經過近二十年的研發(fā)投入和技術積累，在生物制造領域積累了深厚的經驗，已發(fā)展成為全球知名的生物制造理論技術及產業(yè)化方法研發(fā)、制造平臺，設有合成生物學、細胞工程、生物化工、高分子材料與工程等學科的研發(fā)團隊，并擁有百余項專利。凱賽生物主營的生物法長鏈二元酸、生物基戊二胺、生物基聚酰胺等產品均為生物制造材料。

藍晶微生物專注于使用合成生物技術設計標準化、高性能的生物基因元件，用于開發(fā)各種類型的工程微生物以滿足醫(yī)療、環(huán)保、消費和科教等領域的創(chuàng)新需求，為客戶提供全新的分子和材料。藍晶微生物的愿景是基于合成生物技術建立一整套超越傳統(tǒng)石油基化學、化工技術的分子和材料合成技術體系，進而創(chuàng)造出足以影響未來生活的顛覆性產品。

行業(yè)標桿：凱賽生物成為國內“第一股”

2020年8月12日，凱賽生物在科創(chuàng)板上市，成為國內合成生物第一股。

1994年，凱賽生物創(chuàng)始人劉修才從國際知名企業(yè)山度士辭職，毅然決定回國創(chuàng)業(yè)。1997年，劉修才實現(xiàn)了從“科研工作者”到“企業(yè)家”的轉身，與張啟先聯(lián)合創(chuàng)立了凱賽生物，專門從事工業(yè)生物制造的產業(yè)化技術開發(fā)。

經過近20余年的發(fā)展歷程，凱賽生物已經走在行業(yè)前端。

在技術上，凱賽生物掌握前沿核心理念，并形成健全的知識產權體系。截止2020年3月31日，凱賽生物共取得了120項境內授權專利和19項境外授權專利，其中董事長兼總裁劉修才全面負責公司的研發(fā)方向和路線制定，并對研發(fā)過程把關，個人所取得的專利占公司專利總數的51％。

在產品上，凱賽生物已經成功產業(yè)化了四個生物制造產品。生物法長鏈二元酸技術已經成功取代了國外化學法長鏈二元酸的生產；生物丁醇的產業(yè)化成功曾引起了國際能源領域的高度關注，劉修才也因此被國外知名媒體評為“全球100位對未來能源有重大影響的人物”之一。生物基戊二胺和生物基聚酰胺的產業(yè)化更是打破了國外企業(yè)對尼龍生產的80年的壟斷，填補了我國在雙尼龍制造中的空白。在國家大力提倡“新舊動能轉換”之際，凱賽公司在劉修才的帶領下通過不斷創(chuàng)新，為國家的經濟發(fā)展和環(huán)境保護貢獻著自己的力量。

在市場上，與很多虧損上市的生物技術公司不同，凱賽生物的盈利能力相當可觀。根據招股書顯示，依托主要收入來源“生物法長鏈二元酸”系列產品，公司在2017－2019年營業(yè)總收入均達到十億級，且呈逐年上升態(tài)勢。而在2020年第一季度，盡管受全球疫情影響，公司仍然實現(xiàn)了4．06億元營收，凈利潤達1．18億元。

著眼于未來，凱賽生物下一步發(fā)力的產品是生物基聚酰胺，包含一系列以奇數碳生物基戍二胺為基礎的多種聚酰胺產品，旨在打破國外公司寡頭對聚酰胺 66 及其原材料的壟斷。在本次大會主題演講中，劉修才同樣對這一板塊顯示出了極大的興趣和極強的信心，他表示生物基聚酰胺材料具有“原料可再生、產品可回收、成本可競爭”等特點，而凱賽生物的系列生物基聚酰胺也在紡服、工業(yè)絲、汽車輕量化、風能裝置材料等領域已經顯示出巨大的性能和應用潛力。

對于劉修才來說，一切也許只是剛剛開始，因為他的目標不是為了一個企業(yè)的盈利，而是著眼于中國乃至全球整個生物制造業(yè)的發(fā)展，“我們要做的不是一個產品，而是一個行業(yè)。這個行業(yè)的發(fā)展可能要經歷幾代人的努力，我們甘愿做這個行業(yè)發(fā)展的鋪路石”。

伴隨CRISPR等基因組編輯技術的不斷革新，以及同樣快速發(fā)展的大數據、人工智能和機器人技術等，合成生物學的前景變得越來越明確，合成生物學的產業(yè)化發(fā)展即將迎來一個爆發(fā)期。

市場的快速發(fā)展在創(chuàng)造機遇的同時，也設定了諸多阻礙，深處于這一賽道的企業(yè)以及投資機構都將在挑戰(zhàn)中不斷前行。

作者：牟磊