「合成生物学」热捧下的冷思考:底层技术突破、资本常驻,方得长久|创新潮涌系列


自2000年《Nature》报道了人工合成基因线路研究成果以来,合成生物学相关研究已在全世界范围引起了广泛的关注与重视,并被公认为在医学、制药、化工、能源、材料、农业等领域均具有广阔的应用前景。

据贝壳社不完全统计,截至目前,2022年国内合成生物学领域共发生22起融资,融资总金额超30亿元。合成生物学已成为2022年最热赛道之一。

7月20日,贝壳TALK 04期“创新潮涌”系列直播间邀请了慕恩(广州)生物科技有限公司创始人、CEO蒋先芝及北京擎科生物科技有限公司副总裁杜军,以“走进‘造物工厂’,合成生物学如何用科技创造‘未来世界’”为主题,进行圆桌讨论。

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蒋先芝博士毕业于中科院微生物所,2010年加入全球最大工业酶制剂和微生物制剂公司——丹麦诺维信公司,担任高级科学家,负责微生物组资源的发掘、筛选和应用开发,参与建设并管理全球最大的私有微生物资源中心。在国际学术期刊上发表研究论文十余篇,申请或授权国际发明专利十余项。2015年,创立慕恩(广州)生物科技有限公司,目前主要关注生物农药、生物医药板块。

杜军博士毕业于清华大学,曾任中国生物发酵产业协会常务副会长兼秘书长,亦是国家“十一五”、“十二五”和“十三五”生物产业规划和生物发酵行业规划主要参与者、中国生物发酵技术委员会委员,中国食品标准评审委员会委员,国家发改委评审专家委员会(生物组)委员,国家科技部评审委员专家委员库委员。现担任擎科生物技术副总裁。

贝壳社:合成生物学的热度不断上升,目前该技术可实际应用于哪些场景?

蒋先芝:目前合成生物学科可应用于生物医药(如mRNA、细胞治疗、基因编辑、青蒿素、医药中间体、肠道菌群等)、生物农业(如固氮菌、病虫防治)、生物饲料、环保、生物能源、消费品(如角鲨烯、玻尿酸等)等领域,未来可应用于更多的场景。

杜军:合成生物学是一门交叉学科,应用的领域我觉得有三大类。第一类为下一代合成生物制造,如生物制药,把现有的传统化学法通过菌种,用生物法替代;第二类为未来医学,从以前的小分子药到现在的大分子药、蛋白药、核酸药物就是我们对基因逐渐认知过程;第三类为环境、农业、食品类应用。未来,合成生物学将在产业中是一个普遍使用的工具。

贝壳社:合成生物学中哪些技术的突破对于其发展起到了非常大的推进作用?

杜军:我认为合成生物学有两大核心技术,包含基因编辑和基因合成的底层技术,以及DBLT系统的不断完善,核心在于降低合成的成本。目前,合成技术在每个应用端都有自己独特的核心技术,但是回归生物经济和基因经济的底层逻辑,我们还是认为在合成端是要降成本、高效智能化去生产,在应用端有能力去做大量的干湿结合实验,而不是仅仅停留在AI设计层面。从底层端来看,合成是未来引领整个生物经济的主要导向。

合成生物学是交叉学科,通过BT与IT结合,包括智能化、自动化,以及未来与所有筛选有关的一些东西仍需要进一步提升,国内合成生物学目前还处于起步阶段。

蒋先芝:合成生物学实际上是基于生物学认知基础上的基因工程,或者是遗传工程。我觉得它的技术发展的趋势主要包含三个方面。第一是未来我们掌握的数据越来越多,有助于我们了解人类的基因结构、蛋白结构、基因表型之间的关联,以及发现新冠如何从动物传染到人的规律、病原菌与植物共生的关联等。通过数据的积累,可以将BT与IT相结合应用于生命的设计和改造,也有助于我们对生命体系拥有更完善的认知。

第二是自动化、高通量筛选。以前做菌株筛选可能需要一两年时间,现在可以通过自动化、高通量筛选实现规模化。

第三是底层技术的突破。目前基因编辑已经经历三代,发展到CRISPR/Cas9,但也不是万能工具,所以我觉得底层的工具也会在未来取得更大的突破。

贝壳社:目前合成生物学处于发展起步阶段,在产业链中的上、下游间是如何协作的?

杜军:其实每个模块应用体系中,比如下一代生物制造、未来医学、食品中对应的关联度和要求都是不一样的。在生物制造板块中,蒋总刚才也说到了,其实更多的是在如何通过它从非理性改造到半理性再到理性改造的过程。在这过程中,高通量筛选菌种首先是从天然菌种里筛出来,然后去优化,但是实际上合成生物学的一个未来发展方向是,菌种可以不是天然得来的,而是通过设计、测试获得。所以在生物制造模块,将更多关注是对代谢途径、菌种改造、酶的挖掘、筛选和表达。

然后在医学层面,其实我们看到这个趋势,目前提供的服务从大分子到现在的多肽、小分子、核酸、CGT,以及蒋总提到的肠道菌群研究,都是基于对人的认知。在药学为导向的情况下,我们是更多注重对它的前期测序和一些合成方面的认知。

第三个板块也是一样的,在整个过程中,产业化的衔接是比较难的。

强调一点,就是我们上、下游衔接,0—1有可能合成生物学会实现,但1—100它绝对不是一个简单的、基本的放大,类似于我们发酵放大一样,存在太多不确定性。

蒋先芝:合成生物学与有些行业上、下游实际上已经形成很好的一个生态系统,比如生物医药,已经形成CXO的合作模式,但农业、生物制造还没有形成完整的生态体系。不过我觉得它未来上、下游的衔接和合作也会像生物医药一样越来越专业化、差异化与规模化。

贝壳社:合成生物学产业涌现出了各种类型的企业,有像二位一样深耕产业链特定环节的,也有“平台+生产”型的企业。二位对于合成生物学企业不同的发展模式有什么样的看法?

杜军:目前合成生物学企业可以分为平台型、产品应用型,但也没有严格的界定。因为做产品的肯定要往平台上游走,做平台的一定要往下游走,都希望延伸出更大的产业链。但不是说一个企业就能够全覆盖所有,其实平台型公司往往都会转型到产品型公司,通过产品带平台,而不是纯粹做平台,目前中国平台型公司还处于摸索阶段。

蒋先芝:其实在于你是做单产品、单类别企业,还是多产品、多类别企业。比如说,我做农业,先把垂直领域做清楚,大家不会觉得我是平台型的公司,当你一旦有两个门类或几个类别的时候,大家就会觉得你有可能是平台型公司。

现实情况是,合成生物学做生物制造时,没有技术平台如何去做产品?所以,首先你在做单个产品的时候,肯定要把这个平台搭建起来。从这个维度来看,每家公司都会有自己的核心竞争力,有自己的技术平台。这是商业模式,而不是真的是平台型公司。

贝壳社:国内合成生物学企业近年来快速发展,在发展的过程中是否遇到一些难以解决的问题?

蒋先芝:我觉得首先是人才瓶颈,特别是产业化人才瓶颈。其次是技术瓶颈,目前用的很多工具和专利都绕不开国外的一些专利壁垒,国内底层技术基础相对比较欠缺。在应用层面,商业化我觉得也是需要突破的。合成生物学最大的难点在于选品。当你选择一个比较大的品类时,需要和行业巨头进行PK,竞争优势往往不足。最后是资本的介入,需要真正看好合成生物学的专业资本持续支持。

杜军:我认为主要在科学、技术、工程三个维度。在科学层面,还是要回归自己的认知。“十四五”中的生物经济概念也叫生物产业。目前国内的产值为12万亿元,但在这过程中,其实我们的科学依据的底层基础还是比较薄弱的,而这个瓶颈是需要通过多方面的布局积累。

技术层面,国内的模仿、跟随能力相对较强,但存在设备、材料等卡脖子问题,无法提供全产业链的技术保障。工程化方面,主要为选品,涉及技术、经济、可操作性等方方面面。国内企业在选品方面需迎合资本。

贝壳社:国外的合成生物学发展要早于国内,我们能从他们的发展历史中学习到哪些东西?

杜军:其实,我们一直有合成生物学这个概念,目前处于赶跑或者并跑的阶段。中国生物产业的发展虽历尽了磕磕绊绊,发展是非常不均衡的。纵观国内12万亿元的生物经济市场,生物医药也是非常少。所以我们仍需学习国外一些底层科学技术,回归科学本质。

其次在资本市场中,国外资本注重持续跟进,而国内资本注重短平快退出。虽然存在产业效果,但更多的是经济性。最后还是DBTL(设计—构建—测试—学习,Design—Build—Test—Learn)系统的不断完善。

蒋先芝:从商业化的角度来看,国外的一些成功的经验或者是失败的经验是可以分享的,首先我觉得一个成功的经验是百花齐放,是要有很多公司要做不同领域。合成生物学最大的瓶颈就是现在生物制造跟传统制造之间有没有成本优势。这是一个风险,也是为什么要百花齐放的原因。

第二个就是单个品类想做得很大,也不是那么容易。这就需要考虑你现在选品类是不是想先赌一把,先完成管线布局?要在风险和收益间做好平衡。但很多时候,合成生物学的方法在商业化上拼不过传统制造方式,所以每家企业都需要结合自身实际去发展。

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