成为造物主:如何利用合成生物学的神力

作者: 陈闷雷

来源: 果壳硬科技

发布日期: 2022-03-25 16:00:00

本文探讨了合成生物学的发展及其在医疗健康、工业化学品、生物能源、食品与农业等领域的应用,分析了合成生物学公司的商业化挑战和风险管理问题。

人类一度用“造物主”来形容塑造生命的大自然,但现在,随着一项新技术的发展,我们至少获得了这一角色的部分能力。这超能力是“中心法则”进一步延申的结果。它包括久负盛名且经过几十年进步的诺奖级生物技术的组合,比如基因测序和基因编辑技术。时至今日,人们用“合成生物学”概言之。实际上,如果以2000年作为合成生物学的元年,这个“不太新鲜”的概念也已走过了二十多个年头。

过去,合成生物学的知名度并不算高,人们对它的关注也并不出圈,直到新冠疫情。有了新一代革命性的生物技术加持,我们得以在疫情期间加速开发出mRNA疫苗;并在相对宽松的监管下,医疗健康领域诸多前沿疗法如最近关注度极高的猪心移植手术,也得以付诸实践。

我们当前所说的合成生物学(Synthetic Biology),具有多学科交叉的特征,涵盖了广泛多样的方法论,并没有严格的定义。

但总的来说,合成生物学旨在以“工程科学”的理念研究生命,使人类通过工程方法设计、改造甚至直接创造有特定功能的生物系统。“工程学本质”是合成生物学的最重要特征——在人工设计的指导下,采用正向工程学“自下而上”的原理,从系统表征自然界具有催化调控等功能的生物大分子,使其成为标准化“元件”,到创建“模块”“线路”等全新生物部件与细胞“底盘”,构建有各类用途的人造生命系统。

同时,这种“构建”目的性极强,要求“人类想要什么,合成生物就要生产什么”。中科院院士赵国屏解释称:“合成生物学最主要的任务,是要按人们的需求,设计出相应的‘产品’。”我们需要明确,合成生物学广泛的应用于医疗健康、农业、化工业等产业——但其本身是一种新兴的研究领域,严格来讲不是一种产业。本文将聚焦于合成生物技术在产业端的应用,不会过多涉足科研领域,也不会介绍太多技术细节。

合成生物学之所以在近年如此火热,是因为人们认为它有潜力全面改造升级当代诸多产业,一些更为乐观的观点甚至称,这将是“革命性”的升级。大有用生物技术再搞一次工业革命的架势。

医疗健康是合成生物应用最为密集的领域,主要有两种主要路径:一是对微生物进行设计和改造,使微生物可以生产某种药物分子,或其本身作为活性药物,实现治疗疾病的功能;二是基于合成生物学的工程化思维和设计理念,对哺乳动物细胞进行改造,使其具备相应功能,如器官移植、细胞治疗和疫苗生产等。

依托合成生物技术设计出的全新细胞代谢途径,可以通过微生物细胞,利用廉价糖类等原料合成医药产品,从而降低医药产品的生产成本,或是大规模生产某些在传统化学制备工艺下难以生产的复杂有机小分子。在治疗措施方面,合成生物学可根据不同的疾病和致病机制,进行人工设计、构建适宜的治疗性基因回路,在载体的协助下植入人体,通过纠正机体有功能缺陷的回路,实现对疾病的治愈。

合成生物学技术春江水暖,资本市场最先知。

数据显示,2020年合成生物学融资规模达到78亿美元,同比增长150%,然而2021年前三季度这个数据直接翻了近一番,达到了150亿美元。仅2021年三季度,全球合成生物学相关企业融资金额就达61亿美元。分领域看,医疗健康领域在一级市场热度最高,融资规模远大于其他行业,截至2021年前三季度融资额高达67亿美元;仅Q3单季度,医疗领域相关合成生物公司就有28笔交易总计27亿美元的融资。

食品及营养品、生物工程以及农业则同样有着不错的关注度。

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