在全球科技競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天，合成生物學(xué)作為一門(mén)新興的跨學(xué)科領(lǐng)域，正逐漸成為創(chuàng)新科技的前沿陣地。合成生物學(xué)的產(chǎn)業(yè)鏈上游，即使能技術(shù)的開(kāi)發(fā)，是整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。然而，中國(guó)的合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)在這一環(huán)節(jié)面臨著不小的挑戰(zhàn)。

根據(jù)波士頓咨詢公司、上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心與B Capital聯(lián)合發(fā)布的《中國(guó)合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)2024》，中國(guó)在多項(xiàng)關(guān)鍵使能技術(shù)上與國(guó)際先進(jìn)水平存在差距。這些技術(shù)包括但不限于DNA測(cè)序、DNA合成、基因編輯等，它們構(gòu)成了合成生物學(xué)的基礎(chǔ)。

來(lái)源：BCG分析

報(bào)告中提到的“設(shè)計(jì)—構(gòu)建—測(cè)試—學(xué)習(xí)”（DBTL）循環(huán)，是合成生物學(xué)創(chuàng)新的核心流程。盡管目前全球范圍內(nèi)這一行業(yè)都還處于早期發(fā)展階段，但海外在某些關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)展現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢(shì)。例如，在AI數(shù)據(jù)分析、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)及設(shè)計(jì)等方面，海外的預(yù)測(cè)算法準(zhǔn)確度、數(shù)據(jù)積累以及不依賴注釋的預(yù)測(cè)算法等領(lǐng)域均領(lǐng)先于中國(guó)。

來(lái)源：專(zhuān)家訪談、BCG分析

設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，中國(guó)在二代測(cè)序技術(shù)方面與國(guó)際保持同步。華大智造作為國(guó)內(nèi)代表，其數(shù)據(jù)產(chǎn)出速率和有效reads等指標(biāo)與海外領(lǐng)先企業(yè)相媲美。這表明中國(guó)在這一關(guān)鍵領(lǐng)域的技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際水平，且國(guó)產(chǎn)化的關(guān)鍵零部件和上游技術(shù)正在持續(xù)推進(jìn)。然而，盡管在三代測(cè)序技術(shù)上起步較晚，國(guó)內(nèi)生物技術(shù)公司已經(jīng)陸續(xù)推出了相關(guān)產(chǎn)品。

數(shù)據(jù)庫(kù)和工具是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的另一關(guān)鍵，目前國(guó)內(nèi)企業(yè)在很大程度上依賴于海外的數(shù)據(jù)庫(kù)和工具，如廣泛使用的KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)，它們能夠整合基因組、化學(xué)和系統(tǒng)功能等多維信息。相比之下，國(guó)外平臺(tái)公司如Zymergen已經(jīng)建立了自己的基因代碼庫(kù)和菌株數(shù)據(jù)庫(kù)。此外，海外的軟件平臺(tái)如AlphaFold2、BioStudio已開(kāi)始實(shí)驗(yàn)性地應(yīng)用于生物元件和基因組設(shè)計(jì)，這些工具有助于提升設(shè)計(jì)的精確性和效率。

構(gòu)建環(huán)節(jié)

在構(gòu)建環(huán)節(jié)，中國(guó)在DNA拼接技術(shù)上與海外同步，酶切鏈接、Gibson鏈接和酵母同源重組等技術(shù)中外間不存在代差。DNA合成和基因編輯技術(shù)也在快速追趕，盡管面臨專(zhuān)利封鎖的挑戰(zhàn)。海外有Codex DNA、DNA Script、Twist Bioscience、CustomArray、Thermo Fisher Scientific、Editas Medicine、CRISPR等代表企業(yè)，國(guó)內(nèi)企業(yè)如金斯瑞、華大基因、輝大基因等正在迎頭趕上，逐步突破專(zhuān)利封鎖，但仍需解決長(zhǎng)鏈DNA合成的難題和成本問(wèn)題，同時(shí)提高基因編輯的精確性和效率。

測(cè)試環(huán)節(jié)

測(cè)試環(huán)節(jié)中，中國(guó)主要采用自動(dòng)化機(jī)械輔助人工測(cè)試，與海外相比存在一定差距。例如，美國(guó)Ginkgo Bioworks公司已經(jīng)將EncapS液滴微流控平臺(tái)商業(yè)化，能夠進(jìn)行大規(guī)模菌株篩選。中國(guó)未來(lái)需要解決微流控芯片技術(shù)在大規(guī)模生產(chǎn)中的成本問(wèn)題，控制平臺(tái)的小型化，以及提升通量。

學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)

在學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，都還處于發(fā)展的早期階段，主要依賴人工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和學(xué)習(xí)。盡管海外在數(shù)據(jù)分析、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)等算法的準(zhǔn)確度、數(shù)據(jù)積累方面領(lǐng)先，但合成生物學(xué)特有的AI技術(shù)開(kāi)發(fā)，如路線設(shè)計(jì)和仿真測(cè)試，受限于數(shù)據(jù)集樣本規(guī)模，全球范圍內(nèi)都尚未起步，距離成熟工具的出現(xiàn)還有較長(zhǎng)的路要走。

面對(duì)這樣的現(xiàn)狀，中國(guó)合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展策略應(yīng)當(dāng)聚焦于快速追趕這些關(guān)鍵技術(shù)，以確保在全球合成生物學(xué)領(lǐng)域中獲得足夠的話語(yǔ)權(quán)。這不僅需要政策層面的支持和引導(dǎo)，還需要科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)和資本市場(chǎng)的共同努力。

國(guó)內(nèi)主要省市合成生物學(xué)相關(guān)政策

來(lái)源：公開(kāi)資料整理；案頭研究；BCG分析。

同時(shí)，中國(guó)合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也面臨著巨大的機(jī)遇。隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)合成生物學(xué)認(rèn)識(shí)的不斷深入，以及相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，中國(guó)有望在某些細(xì)分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，甚至達(dá)到或超越國(guó)際先進(jìn)水平。

為了抓住這些機(jī)遇，中國(guó)合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)需要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行努力：

首先，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，提升原始創(chuàng)新能力；

其次，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用的深度融合，加速技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化；

再次，加強(qiáng)國(guó)際合作，引進(jìn)和學(xué)習(xí)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)；

最后，加大對(duì)合成生物學(xué)領(lǐng)域的投入，包括資金、人才和政策支持。

總結(jié)而言，中國(guó)合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)雖然在上游使能技術(shù)方面存在差距，但通過(guò)積極追趕和創(chuàng)新發(fā)展，完全有可能在全球合成生物學(xué)領(lǐng)域占據(jù)重要地位。這不僅將推動(dòng)中國(guó)生物科技的進(jìn)步，也將為全球合成生物學(xué)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

編輯｜王洪

排版：李麗

參考資料：《中國(guó)合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)2024》波士頓咨詢公司|上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心|B Capital