引領(lǐng)“第三次生物科技革命”的合成生物學(xué)

或?qū)⒂瓉懋a(chǎn)業(yè)爆發(fā)的合成生物學(xué)

????合成生物學(xué)概念被廣泛關(guān)注，最早可追溯到2004年在麻省理工學(xué)院舉辦的“合成生物學(xué) 1.0”大會。那次會議的最大亮點在于，風(fēng)險投資機(jī)構(gòu)對合成生物學(xué)的進(jìn)展感到非常興奮，他們看到了該領(lǐng)域研究對于生物學(xué)的重大意義，尤其是在生物能源方面。

在隨后的幾年內(nèi)，有很多合成生物學(xué)初創(chuàng)公司相繼成立，融資額也相當(dāng)巨大。但這并不是一個好的轉(zhuǎn)折點，甚至在某種程度上使合成生物學(xué)的發(fā)展遭遇挫折。當(dāng)時合成生物學(xué)在生物能源方面的研究成果并不具有經(jīng)濟(jì)效益，在規(guī)?；矫娓緹o法與傳統(tǒng)化石能源相抗衡。在隨后的五年內(nèi)，這些公司相繼倒閉，那也是合成生物學(xué)商業(yè)化進(jìn)程中失去的五年。

近年來，伴隨CRISPR等基因組編輯技術(shù)的不斷革新，以及同樣快速發(fā)展的大數(shù)據(jù)、人工智能和機(jī)器人技術(shù)等，合成生物學(xué)的前景變得越來越明確，合成生物學(xué)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迎來一個爆發(fā)期，具有以下幾方面新的表現(xiàn)：

第一，涉及領(lǐng)域越來越廣。從生物能源擴(kuò)展到生物基材料、微生物機(jī)器人、食品、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)藥、疾病治療、稀有資源量產(chǎn)、環(huán)境修復(fù)以及生物工程技術(shù)平臺的開發(fā)等諸多領(lǐng)域。

例如日本科學(xué)家將放線菌的基因轉(zhuǎn)移到大腸桿菌，通過設(shè)計新的代謝途徑，生產(chǎn)出可耐400攝氏度高溫的生物塑料。整個生產(chǎn)過程節(jié)約能源并減少了二氧化碳的排放。作為產(chǎn)品的生物塑料可自然降解，有利于保護(hù)環(huán)境。

美國最大的合成生物學(xué)創(chuàng)業(yè)公司Ginkgo Bioworks，通過將玫瑰的基因整合到酵母的基因組上，實現(xiàn)了利用酵母大量生產(chǎn)價格昂貴的玫瑰精油。該公司已與法國知名香水企業(yè)建立了合作關(guān)系，市場前景值得期待。

第二，初創(chuàng)企業(yè)大幅增加，融資額不斷增長。據(jù)美國SynBioBeta數(shù)據(jù)顯示，全球合成生物公司今年第一季度共獲投資6.5億美元，規(guī)模達(dá)去年同期的2倍；第二季度投資額達(dá)9.25億美元，較去年同期增長4倍，并且此時期獲資助公司多位于美國硅谷和美國東北部。全球合成生物產(chǎn)業(yè)2018年募資額有望達(dá)到30億美元。此外，英國合成生物學(xué)國家產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化中心（SynbiCITE）于7月12日發(fā)布的《2017年英國合成生物學(xué)初創(chuàng)調(diào)查》顯示，英國在2000-2016期間共成立146家合成生物企業(yè)，在此期間公司數(shù)量每5年翻一番；在2010-2014的五年期間，企業(yè)共獲得2.2億英鎊投資，是此前5年的5.5倍；企業(yè)在2015-2017期間獲得投資進(jìn)一步增加，僅3年就募集超過4億英鎊投資。

（全球合成生物學(xué)融資歷史（2012-2016），數(shù)據(jù)來源：CB Insights）

第三，越來越多的頂級科學(xué)家投身創(chuàng)業(yè)大潮，科研成果的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提速。合成生物學(xué)公司Synlogic由麻省理工學(xué)院生物工程學(xué)教授、合成生物學(xué)先驅(qū)詹姆斯·柯林斯創(chuàng)辦，并于2017年8月在納斯達(dá)克上市；Ginkgo Bioworks公司由麻省理工學(xué)院計算機(jī)科學(xué)和合成生物學(xué)先驅(qū)湯姆·奈特參與創(chuàng)辦，目前已獲4.29億美元融資，估值超過10億美元；Synthetic Genomics公司由美國合成生物學(xué)先驅(qū)克萊格·文特爾（曾公然挑戰(zhàn) “國際人類基因組計劃”而聞名）及諾貝爾獎獲得者漢密爾頓·史密斯創(chuàng)辦；enEvolv由哈佛醫(yī)學(xué)院基因組研究中心主任喬治·丘奇創(chuàng)辦等。

學(xué)科交叉、融合創(chuàng)新的合成生物學(xué)

在中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)工程研究中心有這樣一支隊伍，從學(xué)科來看，團(tuán)隊中的12位課題組組長（PI），有研究微生物學(xué)的，有研究合成基因組學(xué)的，也有研究理論物理方向的，甚至有專攻微流控芯片的。這樣一個成立不足4年、平均年齡僅36歲的“雜牌軍”，卻在合成生物學(xué)領(lǐng)域取得了不俗的研究成果，至今已發(fā)表數(shù)篇《科學(xué)》論文，并吸引力了美國科學(xué)院院士、合成生物學(xué)領(lǐng)軍人物杰·基斯林來此建立聯(lián)合實驗室。

作為一個新興的交叉學(xué)科，傳統(tǒng)的生物學(xué)研究方法已經(jīng)滿足不了合成生物學(xué)的發(fā)展要求。計算機(jī)科學(xué)、工程學(xué)、理論物理學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科與生物學(xué)的深度交叉融合，才能碰觸出顛覆性的成果。告別“單打獨斗”的科研模式，真正打破科學(xué)家之間的“藩籬”和“圍墻”，或許是合成生物學(xué)給這個時代帶來的另一個顛覆。