探索：掀起“第三次生物科学革命”的合成生物学究竟潜藏着怎样的价值导向？
2020年，当COVID-19新冠病毒大流行席卷全球时，合成生物学界以先进技术迅速应对挑战，成为制定有效诊断措施以及研发药物和疫苗的主要力量之一。
从更加深远的层面来看，面对近年来全球经济发展受资源与环境制约日渐突出的问题，合成生物学不仅对人类健康和认识生命本质具有主要意义，而且在医药、能源、材料、农业、环境等方面展现出巨大潜力和应用场景。
探索之路总是充满荆棘，一项新技术的兴起一定会牵连着各种各样的疑问。从技术到市场，从资本到政策，合成生物将如何影响世界经济发展与人民生活方式？从“造物致知”到“造物致用”，合成生物将如何颠覆人类认知和现有技术“产学研”如何紧密结合以推动合成生物学“沿途下蛋”在全球竞争中领占先机？科学的奥秘如何让产业焕发新的生机，而资本和产业又会如何反哺科学？中国将在未来合成生物学的世界舞台中扮演怎样的角色、引领怎样的变革？这一切都需要等待时间的检验。
站在各种可能的“岔路口”，12月19日至20日，“光明科学城·2020工程生物创新大会”在深圳市光明区文化艺术中心成功举办。深圳市副市长艾学峰，光明区委书记、区长刘胜，深圳市发展和改革委员会副主任曾坚朋，中科院深圳先进院副院长吕建成，光明区领导姚高科以及深圳市科技创新委员会相关负责人，与近500位来自合成生物学领域的顶级科学家、商业代表及资本方共聚一堂，研讨合成生物产业未来发展方向。
追本溯源：合成生物学为何能替代传统化学合成
1953年，沃森和克里克发现了DNA双螺旋的结构，开启了第一次生物技术革命，生命科学研究进入分子生物学时代。2003年，人类基因组图谱完成，标志着第二次生物科技革命的到来，生命可选研究领域迎来了组学和系统生物学时代。
而合成生物学是在系统生物学的基础上，结合工程学理念，采用基因合成、编辑、网络调控等新技术，来“书写”新的生命体，或者改变已有的生命体，这将使人类对生命本质的认识获得质的提升，从而引领了第三次生物科技革命。
作为21世纪生物学领域新兴的一门学科，合成生物学是分子和细胞生物学、进化系统学、生物化学、信息学、数学、计算机和工程学等多学科交叉的产物。发展迄今，已在生物能源、生物材料、医疗技术以及探索生命规律等诸多领域取得了令人瞩目的成就。
2014年，美国国防部将其列为21世纪优先发展的六大颠覆性技术之一；英国商业创新技能部则将合成生物技术列为未来的八大技术之一；我国在2014年完成的第三次技术预测中，将合成生物技术列为十大重大突破类技术之一，并在“十三五”科技创新战略规划中，将合成生物技术列为战略性重点发展方向。
在技术和政策的引领下，以合成生物学为基石的生物合成和制造正在成为引发变革的“主力军”，并已在市场运用中替代传统化学法逐步占据主导地位。而在这必然趋势的背后，潜藏着合成生物学诸多领先优势。
一是技术不断优化。合成生物技术在过去20年中共历经了四个发展阶段：
2000年到2003年被称为“初创阶段”，这一阶段的特点就是具备领域特征的研究手段和理论；
2004年到2007年被称为“扩张和发展阶段”，这一阶段的特点是领域持续扩大，但工程技术进步缓慢；
2008年到2013年被称为“创新和应用转化阶段”，这一阶段的特色是新技术和工程手段不断涌现；
2014年至今被称为“新阶段”，这一阶段的特点是以IT技术为主的各项前沿理念不断为合成生物领域赋能，使工作效率不断提升，从而给产业层面展现了新型出口。
二是环境友好型。在环境问题日益凸显的今天，技术不断创新的源动力来自于创造出更清洁的材料，相比于化学法，合成生物技术在这一板块的优势更为明显，也更加符合可持续发展的社会需求。
三是成本更低。合成生物学由于其特殊的生产机制因而不需要建立大型的化工厂，也不需要雇佣大批工人，另一方面，经过改造的微生物是可以实现自我繁殖的。因此，在减少人力成本支出的同时，合成生物学还能够更加高效且低成本的得到目标产物。以“维生素C”为例，凯赛生物董事长刘修才博士承担“维生素C”国家项目，在短短一年内，利用生物法进行规模化生产，使得“维生素C”的成本实现“拦腰斩”，全球“维生素C”的产能迅速集中到中国并一直持续到现在。
四是“造”新化合物。进入21世纪以后，新抗生素、化合物分子以及新材料的发展都进入了瓶颈期，大家都期待着一种能够实现“造物”的新型技术，来实现关于材料、化合物甚至是能源的新发现，而合成生物学的出现则正好符合人们的预期。
五是上下游联动。基于工具的进步，以DNA/RNA合成以及工业酶制备的上游企业快速发展，技术领域不断突破，从而推动行业加速发展；在下游环节，随着生物技术和计算机技术的深度融合，使得合成生物学下游的应用探索迎来了空前的发展机遇，Zymergen和Ginkgo Bioworks等行业独角兽出现，并逐步引领整个产业不断向前。
对标市场：合成生物学产业方兴未艾
合成生物技术不断发展所带来的红利正逐步投射于市场层面，根据中国科学院深圳先进技术研究所研究报告显示，从2019年到2024年，合成生物学全球市场规模年复合年均增长率将达到28.8%，预计2024年总体市场体量将达到百亿美元。
数据来源：中国科学院深圳先进技术研究所，动脉网制图
在投融资板块上，合成生物领域近年来表现强势。根据Crunchbase的数据，2018年合成生物学领域融资总额高达38亿美元，相比2017年增长近20亿美元，而这一热度仍在继续上升。
2019年上半年，65家合成生物学公司共计融资19亿美元，其中Ginkgo Bioworks更是以2.9亿美元创下了目前合成生物技术领域的融资纪录。
数据来源：中国科学院深圳先进技术研究所，动脉网制图
资本力量的倾斜为企业加注了向前发展的动力。根据其发展现状和未来价值，中国科学院深圳先进技术研究所例举了全球值得关注的50家合成生物学企业，其中国外企业42家，国内企业8家，Amyris、Synlogic、Ginkgo Bioworks、Intellia Therapeutics、凯赛生物、蓝晶微生物等全球领先企业均在列。
合成生物技术应用覆盖面广，涉及领域从生物能源扩展到生物基材料、微生物机器人、食品、农业、生物医药、疾病治疗、稀有资源量产、环境修复以及生物工程技术平台的开发等诸多板块。
Amyris是美国纳斯达克上市的第一批合成生物学领域公司之一，由合成生物学领域标志性人物之一的Jay Keasling教授创办，致力于应用工业化合成生物学平台生产药品、高性能的精细化学品和石油基燃料替代品，其市值已达7.7亿美元。
Synlogic是一家位于美国马萨诸塞州剑桥的生物技术公司，成立于2014年。该公司关注生物学与工程学的交叉领域，开创了合成生物学的应用，利用先进的技术平台人工设计、合成治疗性微生物，开发出能治愈疾病的新型活体疗法。目前，Synlogic主要关注代谢、炎症和癌症三个领域的疾病。
Ginkgo Bioworks成立于2009年，总部位于美国马萨诸塞州波士顿，是一家生物技术与制药公司。该公司由麻省理工学院合成生物学领域专家Tom Knight教授及几位研究生创立。目前，Ginkgo Bioworks致力于开发细胞编程技术，以推动合成生物学领域发展。2019年9月19日，公司完成了2.9亿美元E轮融资，创下了目前合成生物技术领域的融资纪录。
Intellia Therapeutics是一家基因编辑公司，专注于利用CRISPR/Cas9系统的生物学工具开发治疗药物，旨在通过打开CRISPR/Cas9基因组编译技术在广泛的、有潜力的新药开发方面的应用和发展。
除了国外企业，国内企业同样值得关注。
凯赛生物是生物合成学领域的明星企业，成立于2000年，经过近二十年的研发投入和技术积累，在生物制造领域积累了深厚的经验，已发展成为全球知名的生物制造理论技术及产业化方法研发、制造平台，设有合成生物学、细胞工程、生物化工、高分子材料与工程等学科的研发团队，并拥有百余项专利。凯赛生物主营的生物法长链二元酸、生物基戊二胺、生物基聚酰胺等产品均为生物制造材料。
蓝晶微生物专注于使用合成生物技术设计标准化、高性能的生物基因元件，用于开发各种类型的工程微生物以满足医疗、环保、消费和科教等领域的创新需求，为客户提供全新的分子和材料。蓝晶微生物的愿景是基于合成生物技术建立一整套超越传统石油基化学、化工技术的分子和材料合成技术体系，进而创造出足以影响未来生活的颠覆性产品。
行业标杆：凯赛生物成为国内“第一股”
2020年8月12日，凯赛生物（代码688065）在科创板上市，成为国内合成生物第一股。
1994年，凯赛生物创始人刘修才从国际知名企业山度士辞职，毅然决定回国创业。1997年，刘修才实现了从“科研工作者”到“企业家”的转身，与张启先联合创立了凯赛生物，专门从事工业生物制造的产业化技术开发。
经过近20余年的发展历程，凯赛生物已经走在行业前端。
在技术上，凯赛生物掌握前沿核心理念，并形成健全的知识产权体系。截止2020年3月31日，凯赛生物共取得了120项境内授权专利和19项境外授权专利，其中董事长兼总裁刘修才全面负责公司的研发方向和路线制定，并对研发过程把关，个人所取得的专利占公司专利总数的51%。
在产品上，凯赛生物已经成功产业化了四个生物制造产品。生物法长链二元酸技术已经成功取代了国外化学法长链二元酸的生产；生物丁醇的产业化成功曾引起了国际能源领域的高度关注，刘修才也因此被国外知名媒体评为“全球100位对未来能源有重大影响的人物”之一。生物基戊二胺和生物基聚酰胺的产业化更是打破了国外企业对尼龙生产的80年的垄断，填补了我国在双尼龙制造中的空白。在国家大力提倡“新旧动能转换”之际，凯赛公司在刘修才的带领下通过不断创新，为国家的经济发展和环境保护贡献着自己的力量。
数据来源：凯赛生物招股书，动脉网制图
在市场上，与很多亏损上市的生物技术公司不同，凯赛生物的盈利能力相当可观。根据招股书显示，依托主要收入来源“生物法长链二元酸”系列产品，公司在2017-2019年营业总收入均达到十亿级，且呈逐年上升态势。而在2020年第一季度，尽管受全球疫情影响，公司仍然实现了4.06亿元营收，净利润达1.18亿元。
着眼于未来，凯赛生物下一步发力的产品是生物基聚酰胺，包含一系列以奇数碳生物基戍二胺为基础的多种聚酰胺产品，旨在打破国外公司寡头对聚酰胺 66 及其原材料的垄断。
在本次大会主题演讲中，刘修才同样对这一板块显示出了极大的兴趣和极强的信心，他表示生物基聚酰胺材料具有“原料可再生、产品可回收、成本可竞争”等特点，而凯赛生物的系列生物基聚酰胺也在纺服、工业丝、汽车轻量化、风能装置材料等领域已经显示出巨大的性能和应用潜力。
对于刘修才来说，一切也许只是刚刚开始，因为他的目标不是为了一个企业的盈利，而是着眼于中国乃至全球整个生物制造业的发展，“我们要做的不是一个产品，而是一个行业。这个行业的发展可能要经历几代人的努力，我们甘愿做这个行业发展的铺路石”。
伴随CRISPR等基因组编辑技术的不断革新，以及同样快速发展的大数据、人工智能和机器人技术等，合成生物学的前景变得越来越明确，合成生物学的产业化发展即将迎来一个爆发期。
市场的快速发展在创造机遇的同时，也设定了诸多阻碍，深处于这一赛道的企业以及投资机构都将在挑战中不断前行。
*封面图片来源：123rf
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