合成生物被誉为继发现DNA双螺旋结构、人类基因组计划之后的“第三次生物技术革命”，已成为大国科技竞争的制高点。根据分析预测，未来70%的产品都可以用生物法获得。
记者在“活力中国调研行”北京市主题活动中获悉，北京合成生物制造领域已经取得多项成果，并应用于生物医药、美丽经济、化工能源、农业等领域中。
合成生物制造，解决化工生产高能耗等问题
叶黄素是类胡萝卜素的一种，作为保健品，可以维持视觉健康。以往生产1吨叶黄素，需要用一年时间种植250亩万寿菊。在微元合成生物技术（北京）有限公司（以下简称“微元合成”）的实验室中，无需土地和植物，在一个装有橘黄色发酵液的玻璃罐中，微生物菌种吞入淀粉糖，便能不断代谢出叶黄素。
合成一个新的生命体有哪些流程？微元合成联合创始人、首席运营官李响说，人们要先从大自然中找到合成目标物质所需的基因片段，通过基因编辑技术将其导入目标微生物（底盘细胞）上，改造后形成全新的生命体，再“喂”它葡萄糖、油脂等原料，通过传统的发酵措施，使其代谢出高附加值材料，比如大家耳熟能详的胶原蛋白、玻尿酸等。
“合成生物制造最大的优势，就是解决化工生产高能耗、高污染，农业种植效率低、成本高等问题。”他说。
微元合成成立于2021年12月，其核心团队来源于中国科学院微生物所，是国内最早从事合成生物学研发及产业化的团队之一。在保菌间三个零下80摄氏度的冰箱中，保存着十几万种微生物菌种。“这是我们这几年积累创造出来的。”微元合成创始人、首席执行官刘波做了一个类比，这些珍贵的菌种相当于IT行业的芯片启盈优配，基因编辑等技术、AI工具和各种设备则相当于制作芯片的光刻机。科研人员通过“理性设计”，实现“以生物造万物”。
人们即将喝上“健康糖”饮料
除了叶黄素外，被称为“无花果糖”的阿洛酮糖也能通过合成生物技术进行生产。
阿洛酮糖有着与蔗糖、白砂糖一样纯正的甜味，在1940年就在小麦叶子中被发现，作为一种天然稀少健康糖，它具有调控血糖和控制体重的作用，也没有代糖可能带来的健康风险。但由于量产的成本太高，它只被用在部分高端食品中，迟迟未被大众享用。
制备阿洛酮糖传统上使用“酶转化异构法”，这种制备方法流程长，过程中要消耗大量能源，成本较高。微元合成利用合成生物技术研发了“一步发酵法”，转化率超过80%，大幅简化生产过程，还能节省近一半的成本。
据李响介绍，目前全球14个国家和地区已经批准使用阿洛酮糖。在北京市的支持下，微元合成突破壁垒，带着创新技术向国家申报了阿洛酮糖新食品原料。“目前我们已经进行了两期的人群安全实验，提交了相关材料，已经完成公示，预计很快大家就能喝到含有阿洛酮糖的饮料。”
“除了法规申报和融资，在实验设施上，我们也得到了北京市和昌平区的大力支持。”刘波说，昌平科学城投资购置了大批自动化实验设备，数十家合成生物公司无需再购入设备，只需要租用实验场地和设备，就能快速完成生物实验。
目前，公司位于河北秦皇岛的工程放大中心及小规模柔性生产基地已投入使用，将推动合成生物创新产品的产业化落地。
去年昌平区合成生物制造产业收入超60亿元
用农业废弃物秸秆生产的吸管、用钢铁工业尾气生产的饲料蛋白……在北京市合成生物制造产业发展展示中心，多项创新成果展现了合成生物技术无限的潜力。
未来科学城管委会医药健康产业处副处长郭玉东说，北京市合成生物制造技术创新中心、产业集聚区、示范基地、未来产业育新基地陆续落地昌平并启动建设。目前，昌平区已聚集120余家合成生物制造企业，2024年全区合成生物制造产业收入超60亿元，固定资产投入项目17个，投资超43亿元，已初步形成集群，相关成果已应用于生物医药、美丽经济、化工能源、农业等众多领域。
围绕产业共性需求，昌平区搭建菌株构建筛选、质谱检测技术应用、胶原蛋白生物制造、分析检测、中试验证等一批关键共性服务平台。“未来将聚焦产业需求和卡点堵点，不断完善平台支撑体系，有效支撑产业发展。”他说。
《北京市加快合成生物制造产业创新发展行动计划（2024-2026年）》提出，到2026年，北京合成生物制造的创新资源集聚力、产业创新策源力、示范应用引领力、区域辐射带动力将全面提升，北京创新策源、津冀承接支撑、辐射带动全国的发展格局基本形成，预计培育百家以上优秀初创硬科技企业，初步形成1到2个百亿级产业集聚区。
据北京医药健康科技发展中心主任刘慧介绍，北京科技资源集中，拥有高校、科研院所、新型研发机构等优势单位和大科学设施，菌种保藏中心、科学数据中心等科技资源，为微生物的设计改造提供支撑，在产业亟须关键技术方向产出新型底盘菌、生物法制备己二酸等一系列创新成果。
在合成生物制造领域启盈优配，北京突破了一碳转化、底盘细胞设计技术、大片段基因编辑技术等一批前沿技术；推动一批创新产品转化落地，如高彩霞团队开发的全球首个植物高效大片段DNA精准插入技术，应用于农业生物性状改良，使高油酸大豆油酸含量从20%提高到80%，谭天伟院士开发了全球领先的生物法制备己二酸技术，中试产量达到国际最高纪录110g/L等；推进昌平、平谷合成生物制造产业集聚区有序建设，强化产业空间和配套设施保障。
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