想象与未来，合成生物面临垂直领域商业化大考

合成生物作为一项使能技术，驱动生物医药、化工、材料、能源、农业食品等产业的颠覆性创制，释放传统生产中关键生产要素潜力，未来将在产业融合中发挥垂直应用优势，为破解人类社会面临的资源与环境不足的重大挑战提供全新的解决方案，对促进人类命运共同体的发展提供不竭动力。

以合成生物学为驱动的下一代生物制造具有以下优势：更高的效率和经济效益，生产具有新特性的化学品和材料的潜力，以及可持续的高效“循环”模式生产。基于Plug and Play China璞跃中国长期全球观察，为创新者们提供全球合成生物学热力图。

在全球范围内，合成生物学正在飞速发展，各国也对合成生物学技术非常重视。但与此同时，我们也可以看到作为一个高投入、高壁垒、高回报的产业，合成生物学细分领域虽然应用较多，但整体发展还处于起步阶段，创新的方向需要明确的设置阶段性的成长验证模型，垂直于细分产业应用场景的初创公司将占领领先地位，未来将开启虹吸效应。

作为全球领先的创新平台，璞跃中国结合全球行业趋势，从初创公司技术创新的角度出发，在合成生物学的创新趋势方面提供基于产业共性需求场景的创新见解。在上个月由上海新材料协会和上海新材料产业基金联盟主办的上海新材料产业基金联盟季度路演的活动上，璞跃中国农业食品总监卿熙雯女士、能源和可持续项目投资经理吴兰亭女士受邀出席此活动，并作了题为《全球合成生物学初创企业在农业食品及可持续领域创新趋势分享》的报告，分享了有关合成生物学创新趋势及应用场景的洞见。

三大创新趋势关键词

创新关键词一：数智引领

数智引领，指的是底层技术的发展、市场需求带来的迫切的效率提升，共同驱动合成生物学使能公司的数智发展。具体来说该趋势体现在以下三个方面：

//工程生物学助力

未来十年，会有越来越多的工作将计算机辅助设计、表征过的元件库、液体处理机器人等工程生物学工具组合集成，形成高效、多功能的管线，快速生成合成生物学解决方案，推动基因元件的标准化，实现可预测性。同时，伴随工程生物学发展而来的是合成生物学新时代日益增长的数字化，以及对于更好的数据基础设施、管理和策略的需求。数据交换形式、实验操作、实验数据和元数据报告的标准化，不仅能促进 DBTL 循环的信息流动和不同平台间的数据流动，还能实现不同研究团体和企业间更好地进行开源软件开发和数据共享。

// ICT技术融合

深度学习及通信等ICT技术助力DNA 设计的深度学习、全细胞模拟设计、生物传感等未来方向探索。举例来说，深度学习对合成生物学影响最大的领域便是 DNA 设计，因为在 DNA 中进行遗传编码其实是语言问题。 深度学习可以在不知道确切细节的情况下将一类数据转换为另一类数据，甚至可以在缺少一些系统基础知识的情况下准确转换。例如，自然语言处理(NLP)模型 GPT-3 可以通过“小样本学习”生成令人信服的“人类”文本，展示了深度学习网络在解释和生成 DNA 序列等更复杂语言任务中的巨大潜力。

//机器辅助

璞跃中国期待基于数据的互联互通，过程的实时可控，可以构建合成生物的“关灯工厂”，云端智慧实验室，多联平行反应器等设施助力合成生物学公司精细化运作，全面提高实验室生产力和安全性。

创新关键词二：由始及终

从公司商业模式创新来看，璞跃中国发现有两条发展路径：由始及终，创新的商业模式支撑使能公司开疆拓土，主要有三个方向：

//基础优化

技术的不断更新带来DNA读写长度的增加、保真度的提升和成本的持续下降，合成服务持续优化。

//跨界存储

相较已经接近密度极限磁带和光盘的主流存储形式，DNA数据存储因其密度高、耐久性强和静能量成本低而成为一种很有前途的可替代方式。例如，使用 DNA 的数据存储可以提供高达1018 字节/mm3 的存储密度，比当前最密集的介质高大约6个数量级。剪切密度也有助于实现分子中数据的长时间低能耗存储。

//共享联通

生产力工具和软件类产品高效管理 DNA 信息、实验室硬件和实验流程等，共享基础成果及工具，提升研究效率。

创新关键词三：以终为始

另一条路径是以终为始：由市场需求指引产品型公司方向选择，璞跃中国重点关注三个方向：

//替代原料

正如其名，合成生物学探索替代原料，比如：生物基替代石油基，从而开发出有长期的成本优势和环境正效益的产品。

//替代生物提取

其思路是采用基因组学技术发掘天然产物代谢途径，璞跃中国认为合成生物学手段在微生物中重构天然产物合成途径是需要关注的重点。

//绿色低碳

在低碳绿色潮流的带领下，由细胞群落构成的工程活性材料(ELMs)促进了与食品、时尚等其他领域的交叉发展，细菌纤维素、 蜘蛛丝和蘑菇等材料在纺织品、家具、先进建筑物中建筑耗材的应用体现了很强的可持续性。保护环境，也为经济体创造新价值。

系统工程化技术提升促进对生物大分子理解，从头理性设计开启未来农食新增量。

璞跃中国认为合成生物学的底层逻辑在于更好的挖掘、设计、提升和创造各种生物资源效用。利用丰富的分子层面生物信息库，使用多元的使能技术激发其在不同领域的应用，最终帮助不同的产业领域达到增长。同时，在应用层面，合成生物学从医药行业开始，在未来会向其他领域外溢，特别是农业、食品、可持续领域将有较大的改造空间。

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可持续领域

重点关注方向：可持续的追求以及长期降本驱动，合成生物学在工业领域率先发力。璞跃中国重点关注以下5个方向。第一是重要植源化合物和天然药物的异源生物合成。第二是基于合成生物学的生物制造。即合成出各种高效的人工细胞，将生物质资源高效、快速地转化为各种平台化学品。第三是将 CO₂ 高效转化为醇、酮等有机化合物或大宗化学品，为发展和利用新的碳资源提供了可能。第四是利用生物质原料，为氢气的储存和运输问题, 乃至未来氢能汽车提供了能源供应方案。第五是通过“定制”酶去除难降解的有机污染物，也可开发微生物传感器监测环境，设计能够识别重金属污染物的微生物，提升污染治理效能。璞跃中国认为，替代材料、绿色包装、产品追溯将是合成生物学应用于可持续领域的未来热点方向。

Plug and Play 全球被投企业举例

Checkerspot是一家位于合成生物材料研发商。公司通过改造微藻，从而得到微藻油脂用以开发可持续的高性能聚氨酯材料。该公司目前正在将三种产品商业化：轻质的聚氨酯泡沫、浇筑型的聚氨酯材料和海藻油。

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农业领域

重点关注方向：合成生物学的发展一方面帮助加快育种进程、重塑代谢通路改良作物、改造植物光合作用培育超级物种等，另一方面也可以利用微生物或代谢工程手段减少农业化肥使用等，带来土地利用资源、高品效产能与营养价值的突破性增长。在这个领域，璞跃中国预测合成生物学的应用会从“Me too”学习国外技术的阶段进阶到“Me better”，基础研究将牵动源头创新，生物技术在农业领域的外溢，将是现阶段农业科技创新的主要机会所在。璞跃中国认为应该重点关注生物育种、生物农药、生物肥料及分子农业这四个应用细分领域。

Plug and Play 全球被投企业举例

Core Biogenesis是一家分子农业公司，其通过植物生产高附加值的生物因子，公司的特点在于其规模生产和纯化能力，产品包含生长因子以及酶，应用于细胞治疗、细胞培养蛋白以及mRNA生产等领域。

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食品领域

重点关注方向：在食品应用层，璞跃中国重点关注四个领域：糖、蛋白、高附加值原料和油脂。其中，璞跃中国看好产品附加值高、市场规模大且能替代传统工艺路线的应用场景。在未来，产业使能技术带来的应用新增量，能够避免行业内互相内卷，大家一起做正和游戏而不是零和游戏，共同将农业食品深度融合，甚至迈向生命健康新领域。

Plug and Play 全球被投企业举例

Joywell Foods是一家生产甜味蛋白的公司，其使用自己专有的植物发酵技术，制造出了高质量的天然蛋白甜味剂和口味改良剂。这种甜蛋白能够解决生活中糖分摄入的问题，帮助人们形成更好的膳食习惯，在品尝美味的同时注重健康。

技术创造着时代，时代也创造着技术。时代与技术的互构互训在不断解放着新的生产力，我们期待着以生物技术为核心的生产力萌芽会在产业的淬炼之下找到破土之机。随着行业技术的不断推进、政策的大力扶持，加上本身丰富的应用场景，合成生物学这一概念未来可期，有望成为颠覆现有生产技术及模式的关键所在。

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关于 Plug and Play China 璞跃中国

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2015年，在中国双创浪潮下，璞跃入华，2016年“璞跃中国（Plug and Play China）”成立。

璞跃中国立足北京——中国总部，布局上海、深圳两大区域创新中心，联动南京、武汉、无锡等城市创新合作伙伴开展中国创新业务。

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