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6月27日，廣州生產(chǎn)力促進(jìn)中心（廣州創(chuàng)新戰(zhàn)略研究院）、華南理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院聯(lián)合舉辦廣州合成生物產(chǎn)業(yè)化研討會(huì)。一批來(lái)自高校和科研機(jī)構(gòu)的最新科研成果在會(huì)上展出，會(huì)議還圍繞廣州合成生物產(chǎn)業(yè)化存在的問(wèn)題和解決方案、合成生物成果轉(zhuǎn)化平臺(tái)建設(shè)、AI技術(shù)賦能合成生物等內(nèi)容進(jìn)行交流討論。與會(huì)專家學(xué)者在會(huì)上提出，希望政府部門謀劃激勵(lì)政策，生產(chǎn)力促進(jìn)中心搭建成果轉(zhuǎn)化服務(wù)、中試驗(yàn)證平臺(tái)，企業(yè)參與成果產(chǎn)業(yè)化，撬動(dòng)產(chǎn)業(yè)投資和保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)投入成果轉(zhuǎn)化過(guò)程，促進(jìn)創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈有機(jī)融合，幫助科技成果跨越“死亡谷”。來(lái)自政府、高校、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)和投融資、保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)的近60位代表參加了會(huì)議。

替代“化學(xué)合成”造物 合成生物科研再傳新進(jìn)展

合成生物產(chǎn)業(yè)的巨大發(fā)展?jié)摿φ饾u被更多人認(rèn)識(shí)、認(rèn)可，其以“生物制造”的方式，提出了對(duì)“化學(xué)合成”造物的新替代方案。全球知名的管理咨詢公司麥肯錫預(yù)測(cè)，70%的化學(xué)制造產(chǎn)品，未來(lái)可以通過(guò)生物學(xué)手段生產(chǎn)，每年帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)效益將達(dá)到3.6萬(wàn)億美元。

廣州眾多高校和科研機(jī)構(gòu)的學(xué)者們對(duì)此早已開(kāi)展了研究。會(huì)上，多位來(lái)自高校和科研機(jī)構(gòu)的專家分享了他們最新的科研成果。

華南師范大學(xué)副校長(zhǎng)、生命科學(xué)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，廣東省植物發(fā)育生物工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任陽(yáng)成偉長(zhǎng)期從事植物高溫脅迫應(yīng)答分子機(jī)制及次生代謝調(diào)控研究。會(huì)上，他主要分享了植物合成生物學(xué)的應(yīng)用、潛力，及其最新科研成果。

植物合成生物學(xué)通過(guò)基因編輯、代謝工程和人工合成生物系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物性狀的精準(zhǔn)調(diào)控，使其生成目標(biāo)物質(zhì)。

抗氧化劑被廣泛運(yùn)用于藥品、保健品、化妝品、食品，以及塑料等工業(yè)用品上，應(yīng)用場(chǎng)景廣泛、市場(chǎng)潛力巨大?！澳壳?，大部分的抗氧化劑通過(guò)化學(xué)合成，其缺點(diǎn)是高溫下不穩(wěn)定，容易分解成致癌小分子物質(zhì)。”陽(yáng)成偉教授分享道，迭迭香在西方國(guó)家被公認(rèn)為第三代天然抗氧化劑，即使在高達(dá)240攝氏度高溫下也十分穩(wěn)定，可有效解決化學(xué)合成氧化劑的短板。

陽(yáng)成偉教授的研究實(shí)現(xiàn)了對(duì)迭迭香抗氧化劑的基因組解釋，并通過(guò)煙草植物底盤實(shí)現(xiàn)抗氧化成分的增產(chǎn)。通過(guò)動(dòng)物試驗(yàn)，他還發(fā)現(xiàn)迭迭香中的抗氧化成分蘆葦草酸具有降脂功能，使其具有開(kāi)發(fā)降脂產(chǎn)品的良好市場(chǎng)前景。

與植物合成生物不同的另一種合成生物方式為微生物合成，后者通過(guò)開(kāi)發(fā)細(xì)胞工廠，使其生產(chǎn)目標(biāo)物質(zhì)。華南理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院三級(jí)教授、博士生導(dǎo)師，廣東省發(fā)酵與酶工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任韓雙艷主要研究碳一化合物轉(zhuǎn)化與微生物細(xì)胞工廠構(gòu)建，并主編了“十四五”規(guī)劃教材《酶工程》。

為了解決細(xì)胞工廠需要以甘蔗、玉米等糧食作物為原料“與人爭(zhēng)糧”的行業(yè)難題，她利用畢赤酵母構(gòu)建細(xì)胞工廠。畢赤酵母作為一種典型的嗜甲醇酵母，可以在唯一碳源的培養(yǎng)基中進(jìn)行代謝和生長(zhǎng)，具有生長(zhǎng)速度快、雜質(zhì)蛋白表達(dá)量少、基因遺傳穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

科研的過(guò)程需要解決許多的難題。針對(duì)畢赤酵母“食用”甲醛顯露出來(lái)的甲醛濃度影響細(xì)胞活性、副產(chǎn)物損害細(xì)胞等短板，韓雙艷從代謝工程改造、菌種進(jìn)化和培養(yǎng)條件優(yōu)化三個(gè)方面著手，提出新的改善策略，實(shí)現(xiàn)了畢赤酵母可在10%甲醛濃度（液體培養(yǎng)基）下的生長(zhǎng)，進(jìn)一步改善了細(xì)胞對(duì)甲醛的利用。

細(xì)胞工廠構(gòu)建完畢后，多種物質(zhì)得以“生物合成”，韓雙艷列舉了多個(gè)案例，包括芳香家族化合物、β-熊果苷、多巴胺、對(duì)香豆酸、補(bǔ)骨脂酚。值得一提的是，在連續(xù)不斷的科研攻關(guān)下，這些物質(zhì)的生產(chǎn)效率正在逐步提高。

上述物質(zhì)具有廣泛的應(yīng)用前景。例如，β-熊果苷毒副作用少，主要用于高級(jí)化妝品，是國(guó)際公認(rèn)的綠色美白添加劑原料之一；多巴胺作為神經(jīng)遞質(zhì)和臨床急救藥物，2023年在我國(guó)的市場(chǎng)規(guī)模約86.23億元，且復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)8%—10%的；補(bǔ)骨脂酚具有抗氧化、抗衰老、控油抗痘、抗菌抗炎的功效，目前在我國(guó)市場(chǎng)尚處發(fā)展初期階段，在國(guó)外市場(chǎng)已十分盛行。

AI賦能合成生物增效降本 3個(gè)月可完成單一產(chǎn)品研發(fā)

合成生物學(xué)的發(fā)展由來(lái)已久，最早在上世紀(jì)初就被提出來(lái)，隨著基因編輯技術(shù)不斷成熟、人工智能技術(shù)的發(fā)展和賦能，生產(chǎn)成本不斷下降，近年來(lái)得到爆發(fā)式發(fā)展。

合成生物學(xué)是一門橫跨生物學(xué)、基因組學(xué)、工程學(xué)和信息學(xué)的交叉學(xué)科。人工智能技術(shù)在合成生物學(xué)中的原件工程、基因線路、代謝工程、基因組工程中能夠“大顯身手”，可極大提升效率、降低成本、縮短研發(fā)周期。2024年的諾貝化學(xué)獎(jiǎng)獲得者之一戴維·貝克，便是因?yàn)樵谟?jì)算蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)方面的突出貢獻(xiàn)而獲獎(jiǎng)。

會(huì)上，來(lái)自鵬城實(shí)驗(yàn)室的研究員王宇分享了人工智能在合成生物領(lǐng)域的最新研究和應(yīng)用。王宇曾在德國(guó)生物信息學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)研究所任職，具有生物學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)等多學(xué)科學(xué)習(xí)和科研背景。超大規(guī)模AI模型在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用、蛋白質(zhì)語(yǔ)言模型和合成生物學(xué)等是他當(dāng)前非常關(guān)注的科研方向。

王宇介紹：“英文26個(gè)字母可以很好地適配20種氨基酸。字母組成句子，句子有了意思。氨基酸組成蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)有了功能?！边@是蛋白質(zhì)語(yǔ)言模型的重要前提。

通過(guò)遮蔽部分氨基酸的方式，讓已經(jīng)學(xué)習(xí)了蛋白質(zhì)序列的語(yǔ)言模型來(lái)猜測(cè)被遮蔽的是什么氨基酸?！白匀徽Z(yǔ)言模型可以完全不做改變，便用來(lái)分析蛋白質(zhì)序列。”王宇說(shuō)。

基于訓(xùn)練成熟的蛋白質(zhì)語(yǔ)言模型，人工智能已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)從蛋白質(zhì)特征預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)序列，甚至可以生成自然界里不存在的蛋白質(zhì)序列。在實(shí)際應(yīng)用中，該蛋白質(zhì)語(yǔ)言模型在此前成功預(yù)測(cè)了新冠病毒部分變異走向，為疫情防控作出了貢獻(xiàn)。

用人工智能賦能合成生物產(chǎn)業(yè)，華南理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院教授、博導(dǎo)葉健文決定“二次創(chuàng)業(yè)”。他的研究方向是微生物基因改造與工業(yè)應(yīng)用，聚焦細(xì)胞工廠設(shè)計(jì)、代謝調(diào)控及高分子材料生物合成。此前，他參與建設(shè)了我國(guó)第一條年產(chǎn)千噸的PHA產(chǎn)線。PHA的學(xué)名叫做聚羥基脂肪酸酯，在可生物降解的包裝材料等方面有廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。

這一次，他以首席科學(xué)家的身份聯(lián)合田江杰等產(chǎn)業(yè)界人士，成立了廣東普言生物科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱普言生物）。該公司搭建了AI+合成生物的產(chǎn)業(yè)化工程技術(shù)平臺(tái)，通過(guò)上述蛋白質(zhì)語(yǔ)言模型等相關(guān)技術(shù)加持，實(shí)現(xiàn)了單一產(chǎn)品的研發(fā)周期最快縮短至3個(gè)月，并能夠多產(chǎn)品協(xié)同開(kāi)發(fā)；基于AI-計(jì)算生物學(xué)模型輔助生物材料設(shè)計(jì)與表達(dá)，數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)模計(jì)算達(dá)到百億級(jí)，模型預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到99%；自研的生物材料數(shù)據(jù)庫(kù)PYL-SPD實(shí)現(xiàn)超兩萬(wàn)種生物材料互作機(jī)制。

短短兩年時(shí)間里，該公司完成十余個(gè)產(chǎn)品研發(fā)及量產(chǎn)，例如Pro.C3Ⅲ型膠原蛋白、Pro.C17 XVII型膠原蛋白、ProX1新型蛋白等，且體現(xiàn)出較當(dāng)前市場(chǎng)產(chǎn)品成倍的更高更好功能性。

跨越量產(chǎn)“死亡谷” 政企學(xué)研界聯(lián)手破解產(chǎn)業(yè)化難題

葉健文的分享集中在“合成生物如何破解量產(chǎn)‘死亡谷’”這一話題上。這是合成生物領(lǐng)域，從研發(fā)走向量產(chǎn)的市場(chǎng)產(chǎn)品過(guò)程中不得不面對(duì)的環(huán)節(jié)——中試，也因?yàn)椤叭f(wàn)里挑一”難度極高，被業(yè)界稱為“死亡谷”。

葉健文詳細(xì)闡述了合成生物難以跨越量產(chǎn)“死亡谷”的十大原因，包括底盤細(xì)胞、代謝改造定量設(shè)計(jì)、代謝改造精準(zhǔn)調(diào)控、系統(tǒng)適配等。

為了解決這一行業(yè)難題，一些擁有技術(shù)優(yōu)勢(shì)、成功經(jīng)驗(yàn)和跨行業(yè)資源的企業(yè)和協(xié)會(huì)先行一步，提出解決方案，搭建可供行業(yè)共用的中試平臺(tái)。上述AI+合成生物的產(chǎn)業(yè)化工程技術(shù)平臺(tái)便具備這一功能。

普言生物創(chuàng)始人、CEO田江杰在會(huì)上介紹，普言生物的AI+合成生物產(chǎn)業(yè)化工程技術(shù)平臺(tái)由AI平臺(tái)和廣譜生物材料表達(dá)平臺(tái)兩個(gè)構(gòu)成。過(guò)去兩年里，公司完成了十余個(gè)產(chǎn)品研發(fā)和量產(chǎn)，已進(jìn)行市場(chǎng)交付。他表示，普言生物自建的平臺(tái)大幅提高了研發(fā)效率及量產(chǎn)穩(wěn)定性，產(chǎn)品性能與成本也具有顯著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。作為方案解決商，長(zhǎng)期致力于提供高性能、高穩(wěn)定、高經(jīng)濟(jì)性的生物材料解決方案，助力綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

會(huì)上，廣州市區(qū)科技、工信主管部門相關(guān)負(fù)責(zé)人針對(duì)廣州當(dāng)前對(duì)合成生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃、成果產(chǎn)業(yè)化的體系建設(shè)及未來(lái)對(duì)相關(guān)人才及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的激勵(lì)政策進(jìn)行介紹，鼓舞了與會(huì)相關(guān)學(xué)科和產(chǎn)業(yè)代表的信心。廣東省美容美發(fā)化妝品行業(yè)協(xié)會(huì)秘書長(zhǎng)袁曉春分享了當(dāng)前美妝行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，指出業(yè)務(wù)出海成為企業(yè)業(yè)務(wù)新增長(zhǎng)點(diǎn)，潛力巨大。來(lái)自人保廣州市分公司的相關(guān)代表則介紹了科技金融尤其是科技保險(xiǎn)在科技創(chuàng)新過(guò)程中發(fā)揮的關(guān)鍵作用，并分享了與合成生物領(lǐng)域新銳企業(yè)普言生物簽發(fā)合成生物科技保險(xiǎn)首單的好消息。

廣州生產(chǎn)力促進(jìn)中心主任范小紅表示，廣州是化妝品產(chǎn)業(yè)強(qiáng)市，美容美膚化妝品是適合合成生物率先應(yīng)用的領(lǐng)域。中心長(zhǎng)期從事科技成果轉(zhuǎn)化服務(wù)工作，形成了從科技成果與需求庫(kù)、供需對(duì)接、技術(shù)合同登記、科技成果評(píng)價(jià)、技術(shù)經(jīng)紀(jì)到中試驗(yàn)證的全鏈條服務(wù)。未來(lái)，中心將繼續(xù)整合高端創(chuàng)新要素資源，籌建技術(shù)創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室，構(gòu)建技術(shù)創(chuàng)業(yè)理論研究、實(shí)證驗(yàn)證、概念驗(yàn)證、中試熟化、創(chuàng)業(yè)孵化等一體化的綜合性平臺(tái)，以更精準(zhǔn)、更高效的服務(wù)，推動(dòng)粵港澳科技聯(lián)合創(chuàng)新與成果落地轉(zhuǎn)化，為廣州經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)新動(dòng)力。