合成生物学（Synthetic Biology）的概念最早出现于1910年，由法国物理化学家 Stephaneleda首次提出。它是指通过工程化的思路，对生物体功能代码，如酶、合成途径，及底盘细胞的代谢调控网络等进行重编以设计出带有新型功能的生命体，并完成特定用途的一门崭新科学。合成生物学示意图（来源：华安证券）
根据麦肯锡的数据，预计到2025年，合成生物学与生物制造的经济影响将达到1000亿美元，未来全球物质投入中的60%可以通过生物制造方式生产，合成生物学的应用将在未来10-20年内缓解全球疾病总负担的1-3%，每年在医药健康方面潜在影响涉及0.5至1.2万亿美元。最终可解决全球疾病总负担的45%。预计2030-2040年，合成生物学每年带来的经济影响约1.8至3.6万亿美元，将影响众多领域。
巨大的发展前景吸引了众多资本和市场的目光。根据Synbiobeta数据，2020年合成生物学获得融资总和达78亿美元，约为上一峰值2018年的两倍。2021年合成生物学行业融资总额约180亿美元，几乎是2009年以来该行业融资的总和。
在国内，2015-2020年间每年的合成生物学领域投融资数量仅有个位数，直到2021年实现爆发，仅一年就有16例；投融资金额方面，2018年实现爆发，达到26.71亿元；2020年、2021年分别为21.6亿元、22.95亿元，呈现出一片繁荣的景象。
2022年，合成生物学热度不减：
2022年1月，高瓴以数亿人民币加码西湖欧米Pre-A轮融资；
2022年3月，合成生物行业新秀态创生物完成第四轮融资。态创生物目前累计融资额过亿美元；
2022年5月，微元合成宣布完成近亿元人民币的天使轮融资，由经纬创投领投，博远资本、河南投资集团汇融基金、险峰长青和浙江红什跟投；
- 2022年6月，衍微科技宣布完成5000万元人民币的天使轮融资，由红杉中国和峰瑞资本共同领投，水木创投和康裕资本跟投。
“资本大规模出手是从去年年中开始的，这之前多处于热切关注的预热阶段。” 态创生物创始人兼 CEO 张志乾曾在接受媒体采访时表示。
态创生物成立于 2021 年，作为一家全产业链公司，在创始人张志乾的带领下，已率先实现了小分子肽、赤藓糖醇等三十种合成生物产品的落地量产。公司创立 10 个月内，共获得 4 轮融资，分别来自九合创投、真格基金、君联资本、IDG 资本等多家投资机构，融资总额过亿美元，最新一轮融资将主要用于新管线的研发、生产，包含大宗商品新材料、医药中间体等产品的研发和规模化量产。目前公司处于融资静默期，但张志乾表示随时欢迎学界与产业开展深度合作。“在融资方面，每个投资机构都会有自己的考虑维度。我们公司获得较多认可，在短时间内完成四轮融资。一方面是因为态创是最先一批真正解决了从实验室到工厂的转化问题的公司，而且是实现了多种物质的量产，另一方面也是整个领域大势的原因。” 张志乾说道。据了解，态创系国内首批实现多物质量产的生物制造平台。张志乾是一名 95 后，博士就读于中山大学中山医学院临床医学专业，早在上学期间，就接触到合成生物学并认定它为发展目标，曾参加 iGEM（国际基因工程机器大赛）获得金奖、最佳治疗奖等，还曾到耶鲁大学访学。在被其 “按需造物” 的前景吸引的同时，他也看到了有待解决的 “大规模落地量产” 问题。2017 年，他联合几位同样爱好合成生物学的伙伴成立了实验室，这也是态创生物最初的核心团队。在这方小天地，孕育着他们的大梦想，那就是通过对微生物进行改造，让科研从实验室走向工业化，完成生产的转换。团队首先着手技术平台的搭建，包括菌株库和基本底层元件库以及高通量的筛选平台。前期潜心研究多年，待技术逐渐成熟，开始进行一些物质的生产和测试，根据结果再对菌株进行调整和改造。据张志乾介绍，改造菌株使用的是多种主流基因编辑工具，以 CRISPR-Cas 体系为例，它承载了 “定位” 和 “剪辑” 功能：CRISPR 相当于 “GPS 定位系统”，Cas 系列蛋白则是 DNA 的手术刀。通过这些工具将目标基因插入到底盘菌株中，并利用定向进化引入随机突变，构建出尽可能多的工程菌样本库 “T sample”，细胞数量通常在 1010-20, 极大地提高了研发的成功率。接着从海量样本库中筛选出其中的有益突变即优势菌株，这也是整个研发链条中重要的限速步骤。因此具备高通量的筛选平台是必要的。态创生物的微流控平台，通量可达 109，比传统筛选方式（105-6）提速 3-4 个数量级，使菌株筛选耗时从几年缩短至几个月，大大加快了研发速度。利用微流控平台高速筛选出最优菌株后，将在态创生物定制的智能发酵罐中快速发酵。“2020 年底我们终于完成了研发上的验证和改造，通过多种基因编辑工具、定向进化及微流控平台等技术沉淀出自有元件库，搭建出兼具量产能力和普适性的 Tidetron Altra 平台型菌株库。借助我们独有的技术平台，聚合的科研力量，既有科研方面的服务，也非常欢迎与学界、产业深入共享平台”，张志乾说道，态创生物近日已与中山大学、江南大学、材料化学工程重点实验室等科研单位先后展开联合研究与实践合作。
二、技术平台与规模化量产
谈及研发的技术平台，张志乾强调了两个模块：平台型的菌株库和元件库，以及高通量的微流控平台。
具体而言：通过基因编辑技术改造、测试菌株，组建综合的菌株库，“当外界输入一个相对成熟的合成物质时，我们可以直接在菌株库中做适应性的调控和筛选，获知在什么条件下，态创能更好地生产这一物质。”态创的基因元件库，区别于单一的元件库，做了多种组合，以让基因表达得更好、解决底物抑制等问题。
另外，态创与高校学者合作开发了液滴式微流控平台，基于此，“筛选通量可以达到10亿次/天，能够让我们在短时间内，从大样本中筛选出优势菌株，”张志乾表示。
从实验室研发到工厂生产，里面还有很多要摸索的细节，比如菌株密度、分离纯化的工艺、膜分离技术，乃至合成物晶型等。一开始，态创生产小分子肽是公斤级别的规模，这也使得团队能够自建工厂、小规模生产。
“我们拿到第一笔钱后，就想办法解决场地、设备等问题，用2个月把工厂建了起来。从成立至今，态创的工厂建设没有间断过，现在拓展到万吨产能。”张志乾讲道，得益于起步时选品比较好，原料管理、生产管理等组织工作并不复杂，产品量产有了好的开端，为公司贡献了稳定的现金流。在拓展代糖等千吨级别品类时，资金、管理经验等要素更为齐备。
商业化方面，态创选择了两种拓展方式，除了自建市场团队外，其尝试与细分领域、具备强渠道资源的销售合作，建立子公司，共同拓展单个品类的市场。目前态创的团队规模约80余人，其中研发人员约30人左右；预计2022年底，除工程人员外，团队将拓展到170-200人左右。
张志乾认为，公司发展的中短期目标是：把已有的合成物质做大、应用领域拓宽。态创接下来要拓展大宗商品的新材料，也是因为大宗商品能够在更大范围，影响产业和民众日常的生活。未来希望“态创能把自己做成一个开放式的平台，能够和更多的产业方去合作，也能够让学术界使用到我们的平台型技术和菌株库元件库，如企业坚持的万物生长理念，未来一起让更多的东西是通过生物‘长’出来的而不是传统工厂‘制’出来的。”
三、态创生物百万吨生物基PBS项目
在过去很长一段时间，生物基PBS因成本问题，始终无法大举进入市场。态创生物创始人兼CEO张志乾介绍，此次南京工业大学与态创技术缔合，让丁二酸实现高效量产且“成本直降”，每吨成本追平甚至略低现有石油基PBS成本。此外，双方合作在生产流程上通过技术互补，生产进一步实现绿色升级。据项目首席科学家、南京工业大学教授、博士生导师姜岷介绍，南京工业大学丁二酸工业菌株构建省去了有氧菌体的培养过程，可实现“一步厌氧”。丁二酸浓度可达70g/L以上，让原本需要消耗的大量酸碱以及不存在副产物冲抵大大减少，从而大幅降低成本。在此生产工艺中，碳捕捉技术可实现生产1公斤丁二酸固定0.37公斤的二氧化碳。在南京工业大学的技术基础上，态创生物提供其多物质量产生物制造平台，通过高通量筛选的方式进行代谢通道改善，进一步提升生产效率。此外，态创生物具备生物法丁二醇量产技术，可以免去丁二酸到丁二醇的化学物质消耗，直接用生物法丁二酸与生物法丁二醇聚合成为“全生物基”PBS,让生产更为绿色更为环保。据了解，该公司已与中山大学、江南大学开展多项产学研合作，而此次与南京工业大学的合作，立足助力“双碳”目标实现、减少环境污染，规划产能百万吨，分期推进，预计年底将实现量产。实际上，此次PBS合作项目颇受关注，双方拥有生物法丁二酸、丁二醇技术，均有广阔的应用场景与市场空间。https://www.chinanews.com.cn/ll/2021/12-01/9619717.shtml