科技日報記者 葉青 何星輝 龍躍梅

二氧化碳人工合成淀粉、制備RNA納米農藥、小分子肽生物合成效率提高40倍……這些創新技術的突破都離不開合成生物技術。3月28日，在由科技日報社與中國生物工程學會聯合主辦、廣州市人民政府與廣州市海珠區人民政府支持、態創生物科技（廣州）有限公司承辦的第一屆中國綠色生物制造峰會上，《2022年中國合成生物學綠色應用與產業感知調研報告》（以下簡稱《報告》）正式發布，并評選出了國內合成生物學“十大典型應用”。

(資料圖片僅供參考)

峰會評選出國內合成生物學“十大典型應用”。主辦方供圖

近年來，得益于技術突破、政策支持等，被譽為第三次生物技術革命的合成生物學取得突破性發展，技術廣泛運用在醫療健康、綠色能源、日化美妝、生物基材料、食品消費等領域。麥肯錫數據顯示，預計到2025年，合成生物學與生物制造的經濟價值將達到1000億美元，未來全球60%的物質生產可通過生物制造方式實現。

在我國，合成生物產業正處于蓬勃發展階段。此次評選出的國內合成生物學“十大典型應用”，涉及食品、美妝、化工、生物等多個領域。尤為突出的是，入選的“十大典型應用”企業呈現出年輕態、科技化特點。

2021年9月，中國科學院天津工業生物技術研究所對外宣布，在淀粉人工合成方面取得突破性進展，首次實現二氧化碳到淀粉的合成，意味著可以在生產車間制造淀粉。該項成果是一項“0到1”的原創性成果，將給下一代生物制造和農業發展帶來變革性影響，入選本次“十大典型應用”案例。

動物源性膠原蛋白進入重組膠原蛋白階段，角鯊烯/角鯊烷的生物合成代替了鯊魚肝臟的提取，透皮肽技術為功效護膚提供了更多可能……生物合成技術正深刻地影響著美妝行業的技術革新與產業升級。

入選“十大典型應用”的態創生物，依托Tidetron?Altra平臺型菌株庫與元件庫，以及內含肽標簽定向進化技術，實現了小分子肽的合成技術突破。在替代傳統合成方法的同時，將單個肽的合成周期縮短至1-3個月，進而提升其生產效率約40倍，最終完成近20種小分子肽的合成路徑開發，相關成果已申請十數篇獨家專利。其搭建的小分子肽合成體系，為我國肽類生物合成及工業化應用開拓了新思路。

據了解，該評選旨在引領行業發展風向，推動合成生物行業健康穩定向好發展。

“十大典型應用”：

案例1：人工合成淀粉跨越式突破 合成生物學構建未來制造方式

核心應用領域：食品

成果代表方：中國科學院天津工業生物技術研究所

案例簡介：科研人員用一種類似“搭積木”的方式，從頭設計出11步主反應的非自然二氧化碳固定與人工合成淀粉新途徑。實驗室測試顯示，人工合成淀粉的速率是自然淀粉合成速率的8.5倍。按照目前的技術參數推算，在能量供給充足條件下，理論上1立方米大小的生物反應器年產淀粉量相當于5畝土地玉米種植的淀粉年平均產量。相關成果使淀粉生產的傳統農業種植模式向工業車間生產模式轉變成為可能，并為二氧化碳原料合成復雜分子提供了新技術路線。

案例2：合成生物技術創建高效細胞工廠 丙氨酸綠色化學助力傳統化工轉型升級

核心應用領域：化工原料

成果代表方：華恒生物

案例簡介：華恒生物以一種原來只能在醫藥、食品等高端領域應用的氨基酸——L-丙氨酸為目標產品，采用合成生物學技術，設計構建L-丙氨酸的生物合成途徑，在國際上首創了能夠在無氧環境下高效生產L-丙氨酸的“細胞工廠”，形成了從工業菌種創制技術、發酵過程智能控制技術到高效分離提取技術的核心專利群，實現了低碳、環保的大規模商業化生產。

案例3：賦能生物活性物質原料 合成生物學助力“雙碳”目標

核心應用領域：生物科技

成果代表方：華熙生物

案例簡介：華熙生物以合成生物科技為驅動，主要聚焦在功能糖、蛋白質、多肽、氨基酸、核苷酸、天然活性化合物等有助于生命健康的生物活性物開發和產業化應用。如通過合成生物技術，華熙生物透明質酸的產量有了非常高的提升，從16-17g/L的發酵產率，到現在實驗室發酵產率達到73g/L。之前使用發酵的方式生產麥角硫因，發酵水平非常低，現在使用合成生物學的方式，實現了從毫克級到克級。

案例4：微生物菌株合成PA單體 開啟生物基尼龍大場景應用

核心應用領域：化工原料

成果代表方：凱賽生物

案例簡介：

隨著石油資源日益匱乏，低碳環保的生物基材料備受關注，生物基尼龍成功“出圈”。凱賽生物主營產品為系列生物法長鏈二元酸和生物基戊二胺，以及系列生物基聚酰胺等相關產品，目前已實現從DC10到DC18系列長鏈二元酸和生物基戊二胺的規模化生物制造。凱賽生物基于自產的生物基戊二胺與各種二元酸的縮聚，可得到系列PA5X生物基尼龍產品，形成不同性價比材料庫，適用于差異化的終端市場，完整布局了生物化工領域“基因工程——菌種培養——生物發酵——分離純化——聚合——應用開發”的全產業鏈，以生物法生產長鏈二元酸，用生物基尼龍打開生物材料的大場景應用，全面替代化石基尼龍材料。

案例5：合成生物技術制備RNA納米農藥 推動綠色防控高質量發展

核心應用領域：生物農業

成果代表方：硅羿科技

案例簡介：

2022年，RNA農藥列入《“十四五”全國農藥產業發展規劃》優先發展目標。硅羿科技是我國第一家RNA農藥研發和生產企業。硅羿科技不僅掌握了多種微生物底盤細胞中合成RNA的能力，而且研發了RNA無細胞合成的關鍵酶，可以實現多場景需求的雙鏈大片段RNA的規模化生產。目前，硅羿科技共擁有專利總數50項，擁有10種以上在研產品，包括殺蟲劑、殺菌劑、除草劑和種衣劑，已能實現在不同地區、為多種類別的病蟲害“量身定制”RNA納米藥物，粒子尺寸控制在100-200納米之間。

案例6：高效生物合成人乳寡糖 創新技術拓展食物來源

核心應用領域：食品

成果代表方：一兮生物

案例簡介：

人乳寡糖（HMOs）是人類母乳中天然存在的，可應用在嬰幼兒配方奶粉、特醫食品、功能性食品等領域。然而，除了人類母乳之外，人乳寡糖缺乏其他天然來源，化學合成又存在差向異構體等難題，生物合成成為突破的關鍵。一兮生物率先在國內開展人乳寡糖的產業化探索。其采用合成生物學技術，構建了人乳寡糖的多個組分的全細胞合成體系，并將生產成本降低近一半，已成功走到工業化階段。此外，一兮生物還有多個產品處于研發和產業化過程中。其中飼用替代蛋白技術的產品已完成小試，正在進行中試，預計2024年可以產業化。

案例7：合成生物技術帶動美妝技術騰飛 小分子肽生物合成效率提高40倍

核心應用領域：美妝個護

成果方：態創生物

案例簡介：生物科技在美業的應用已逐漸成為新趨勢，以態創生物為例，依托Tidetron?Altra平臺型菌株庫與元件庫，以及內含肽標簽定向進化技術，態創生物實現了小分子肽的合成技術突破。在替代傳統合成方法的同時，并將單個肽的合成周期縮短至1-3個月，進而提升其生產效率約40倍，最終完成近20種小分子肽的合成路徑開發，相關成果已申請十數篇獨家專利。其搭建的小分子肽合成體系，為我國肽類生物合成及工業化應用開拓了新思路。

案例8：利用“下一代工業生物技術”提高產效 PHA量產規模邁向萬噸級

核心應用領域：大宗商品

成果代表方：微構工場

案例簡介：

聚羥基脂肪酸酯（PHA）作為一類來自微生物的天然高分子材料，可實現自然環境下的快速完全降解。微構工場找到了一種生存于高溫環境的耐高鹽、高堿的高抗性嗜鹽菌——Halomonas?TD作為底盤細胞，并利用“下一代工業生物技術”，對嗜鹽菌進行改造，使其更加適用于工業化生產，節省了設備投入，并可拓展秸稈、餐廚垃圾等作為原材料，進一步提高產效，體現合成生物學綠色的生產模式。微構工場的PHA項目于2021年籌建萬噸PHA生產基地。此外，微構工場還與安琪酵母建合資公司，在湖北宜昌啟動建設年產三萬噸PHA生產基地項目。

案例9：無血清培養基再降成本 細胞培養肉市場化又進一步

核心應用領域：食品

成果代表方：周子未來

案例簡介：

經過多年的技術攻關，周子未來解決了細胞培養肉的多項技術難題，能用20天時間培養出重量超200g的細胞培養肉系列產品，實現了肌脂細胞共培養、低成本無血清培養基、無載體細胞懸浮培養、基于多通道精準控制的培養肉打印等多項技術突破。2022年11月28日，周子未來研發的細胞培養肉在百升級生物反應器中完成種子細胞擴大培養，這標志著國內細胞培養肉首次進入百升級生物反應器試生產階段，是中國細胞培養肉產業化、工業化中的里程碑事件。

案例10：打造八大核心技術平臺 研發西格列汀關鍵中間體合成技術

核心領域：醫藥

成果代表方：弈柯萊生物

案例簡介：

目前西格列汀已經成為最主流的糖尿病藥物，每年的銷售額達到了數十億美元。然而，該藥物的合成專利技術長期掌握在歐美手中，在研發端和生產端對國內公司形成了雙重技術壁壘。弈柯萊生物通過不斷開拓進取，圍繞合成生物學技術的開發和產業化應用，近年來打造出了智能設計、酶工程、基因工程、細胞鑄造等八個核心技術平臺，以及臺州和重慶兩處產業化基地；通過自身的技術創新，開發出西格列汀關鍵中間體的專利生產技術，突破了國外的封鎖，保障了該重磅藥物的國產化進程。2021年，其所研發的西格列汀仿制藥獲得國家藥品監督管理局藥品審評中心（CDE）正式批準。該藥物是CDE近年來批復的首個使用非水解酶類生物合成的醫藥品種，也是自2020年初，四部門聯合發布《推動原料藥產業綠色發展的指導意見》鼓勵綠色技術制造后的首個獲批基于生物合成的醫藥品種。

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