1995年，比爾·蓋茨在他的著作《未來之路》之中寫道：

人類DNA就像一個(gè)計(jì)算機(jī)程序，但遠(yuǎn)比我們創(chuàng)造過的任何軟件都先進(jìn)得多。

這不僅是一個(gè)精彩的比喻，更道出了生命的可編程本質(zhì)。

如今，合成生物學(xué)技術(shù)正在將蓋茨的比喻轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)。

合成生物學(xué)已經(jīng)能夠大規(guī)模合成角鯊?fù)?、HMO等物質(zhì)，打破傳統(tǒng)化學(xué)制造的資源依賴與污染瓶頸，在千行百業(yè)掀起技術(shù)革命。

這是一個(gè)影響人類命運(yùn)的萬億級(jí)產(chǎn)業(yè)，也是全球科技競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。

在這一關(guān)乎未來的競(jìng)爭(zhēng)中，中國(guó)為何更有優(yōu)勢(shì)？

什么是合成生物學(xué)？

要理解這個(gè)概念，不妨先從“肉”說起。

我們生活中吃的“肉”，通常有兩種——一種是豬牛羊等動(dòng)物自然生長(zhǎng)的“傳統(tǒng)肉”，一種是大豆、豌豆等植物加工的“植物肉”。

近年來，一種全新的“人造肉”——細(xì)胞培養(yǎng)肉，正逐漸走進(jìn)公眾視野。

其制作方法是，從動(dòng)物身上提取少量干細(xì)胞，在模擬體內(nèi)環(huán)境的培養(yǎng)基和大型生物反應(yīng)器里，讓這些細(xì)胞慢慢分裂、生長(zhǎng)，最終形成肌肉組織。

細(xì)胞培養(yǎng)肉

這種讓肉在培養(yǎng)皿和試管里“長(zhǎng)”出來的技術(shù)，正是合成生物學(xué)的典型應(yīng)用。

從這個(gè)案例中不難發(fā)現(xiàn)，合成生物學(xué)自帶強(qiáng)烈的“工程設(shè)計(jì)”屬性——它不只是單純的生物學(xué)研究，還深度融合了工程學(xué)的“系統(tǒng)構(gòu)建”思維、計(jì)算機(jī)科學(xué)的“可編程”邏輯，并涉及材料科學(xué)等領(lǐng)域。

合成生物學(xué)是多學(xué)科交叉產(chǎn)物

（資料來源：瑞德林官網(wǎng)，長(zhǎng)城證券產(chǎn)業(yè)金融研究院等。制圖/正解局）

簡(jiǎn)單地說，合成生物學(xué)就是用工程化的思路改造生物，讓細(xì)胞按人類需求生產(chǎn)各種物質(zhì)。

這種“賦予生物新功能”的能力，讓合成生物學(xué)擁有了“點(diǎn)石成金”的潛力。

也正因如此，合成生物學(xué)有望為人類面臨的諸多棘手問題提供全新的、甚至是顛覆性的解決方案。

前段時(shí)間，《人民日?qǐng)?bào)》一篇題為《120萬一針，癌細(xì)胞清零？癌癥患者的“救命稻草”為何遙不可及？》的報(bào)道，再次將CAR-T細(xì)胞療法推至公眾視野的焦點(diǎn)。

CAR-T療法，全稱為“嵌合抗原受體T細(xì)胞免疫療法”。

通俗來講，這種療法是科學(xué)家從患者體內(nèi)提取T細(xì)胞（一種關(guān)鍵的免疫細(xì)胞），再通過基因工程技術(shù)，為其裝配可識(shí)別癌細(xì)胞的“導(dǎo)航系統(tǒng)”——即CAR（嵌合抗原受體）。

這些經(jīng)過改造的“超級(jí)免疫細(xì)胞”——CAR-T細(xì)胞，在體外擴(kuò)增后又回輸至患者體內(nèi)，就能夠定向清除癌細(xì)胞。

CAR-T細(xì)胞治療

（資料來源：Centre For Clinical Haematology）

CAR-T療法雖然價(jià)格昂貴，卻也為無數(shù)患者帶來了生機(jī)。

正是有了合成生物學(xué)提供的工程化改造的方法論和技術(shù)工具，CAR-T療法才走向成熟。

世界經(jīng)濟(jì)論壇發(fā)布的《2025年十大新興技術(shù)》報(bào)告中，“工程化活體療法”赫然位列全球十大突破性技術(shù)。

這項(xiàng)將合成生物、精準(zhǔn)醫(yī)療深度融合的技術(shù)，正推動(dòng)癌癥、遺傳病等領(lǐng)域的治療模式發(fā)生根本變革。

除了攻克技術(shù)難點(diǎn)外，合成生物學(xué)還能突破產(chǎn)能瓶頸，改寫資源依賴格局。

高端護(hù)膚品中，都會(huì)添加一種名為角鯊?fù)榈奈镔|(zhì)，用于增強(qiáng)修復(fù)與保濕功能。

角鯊?fù)樽钤鐝纳詈ｕ忯~肝臟提取，3000頭鯊魚才能生產(chǎn)1噸角鯊?fù)?，代價(jià)高昂且不可持續(xù)。

角鯊?fù)?/p>

科學(xué)家將合成它的能力“賦予”酵母菌，在發(fā)酵罐中利用糖源即可實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)。

根據(jù)環(huán)保組織的數(shù)據(jù)，即便在捕鯊高峰期，角鯊?fù)榈娜蚰戤a(chǎn)量也僅在100-200噸左右。

現(xiàn)在，合成生物學(xué)已將全球角鯊?fù)榈臐撛诋a(chǎn)能推高至每年數(shù)萬噸的水平。

合成生物學(xué)不僅突破了角鯊?fù)榈膫鹘y(tǒng)產(chǎn)能瓶頸，更避免了對(duì)海洋生態(tài)的破壞。

這種模式可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食品等領(lǐng)域中，徹底改變資源依賴格局，應(yīng)對(duì)全球人口增長(zhǎng)帶來的糧食壓力。

合成生物主要應(yīng)用前景（制圖/正解局）

更難得的是，與傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式相比，合成生物學(xué)技術(shù)更綠色、更環(huán)保。

合成生物制造過程條件更溫和，原料多來源于可再生資源，從而能夠顯著降低能耗、減少?gòu)U物和有害物排放。

例如，重要化學(xué)品1，3-丙二醇的合成生物制造，可實(shí)現(xiàn)CO2減排63%，原料成本下降37%，能耗減少30%。

世界自然基金會(huì)（WWF）估測(cè)到2030年，工業(yè)生物技術(shù)每年將可降低10億-25億噸CO2排放。

在全球積極推進(jìn)“碳中和”的背景下，合成生物學(xué)為我們提供了一條通往綠色、低碳未來的產(chǎn)業(yè)路徑。

合成生物學(xué)，被認(rèn)為是繼“DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)”和“人類基因組計(jì)劃”之后的“第三次生物技術(shù)革命”。

合成生物學(xué)通過攻克技術(shù)難題、突破產(chǎn)能瓶頸和踐行綠色制造，正在千業(yè)百行開啟一場(chǎng)深遠(yuǎn)的技術(shù)革命。

人類現(xiàn)在遭遇的疾病、饑餓、環(huán)保難題，在不遠(yuǎn)的未來或許都將迎刃而解。

這場(chǎng)技術(shù)革命對(duì)人類影響之大，遠(yuǎn)比我們想象中的更廣闊、更深遠(yuǎn)。

合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)鏈

（資料來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，企業(yè)預(yù)警通，國(guó)元證券研究所。制圖/正解局）

合成生物學(xué)，其實(shí)早已滲透進(jìn)我們的日常生活。

寶媽們熟悉的高端嬰兒配方奶粉中，就藏著這項(xiàng)技術(shù)的“身影”。

眾所周知，母乳含有多種生物活性物質(zhì)，是嬰兒最理想的天然營(yíng)養(yǎng)來源。

其中，HMO（母乳低聚糖）是人類母乳中天然存在的第三大成分。

科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，HMO對(duì)嬰幼兒的健康發(fā)育起到非常重要的作用，能夠調(diào)節(jié)腸道菌群、抗炎抗感染，同時(shí)幫助嬰兒建立起免疫系統(tǒng)，促進(jìn)認(rèn)知發(fā)育，堪稱“天然營(yíng)養(yǎng)黃金”。

也正因如此，自2016年起，雅培、雀巢、愛他美等國(guó)際奶粉品牌紛紛推出含HMO的配方奶粉，作為高端產(chǎn)品的核心賣點(diǎn)。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球已上市近千款含HMO的嬰配粉產(chǎn)品。

含有HMO成分的嬰兒配方奶粉（部分）

正解局注意到，當(dāng)國(guó)際品牌爭(zhēng)相布局HMO奶粉之際，中國(guó)企業(yè)卻一直“缺席”這場(chǎng)產(chǎn)業(yè)浪潮。

除了受限于監(jiān)管政策外，更關(guān)鍵的是，中國(guó)企業(yè)并不掌握制造HMO的技術(shù)。

HMO雖然在母乳中大量存在，卻無法從牛羊乳中直接獲得，只能靠合成手段制造，該技術(shù)長(zhǎng)期被歐美企業(yè)壟斷。

直到2023年10月，國(guó)家衛(wèi)健委批準(zhǔn)2′-FL（2’-巖藻糖基乳糖）和LNnT（乳糖-N-新四糖）兩種HMO為食品添加劑新品種（食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑）。

與此同時(shí)，虹摹生物、一兮生物、嘉必優(yōu)等等企業(yè)通過自主研發(fā)，實(shí)現(xiàn)HMO的國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)。

中國(guó)才正式打破歐美企業(yè)對(duì)HMO產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)期壟斷，在這場(chǎng)全球生物合成領(lǐng)域的競(jìng)賽中實(shí)現(xiàn)“彎道超車”。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破后，產(chǎn)業(yè)化的重心迅速轉(zhuǎn)向產(chǎn)能的爬坡與擴(kuò)張。

就在上個(gè)月，黃山同兮生物科技有限公司（蘇州一兮生物的全資子公司）位于黃山的年產(chǎn)3000噸HMO生產(chǎn)工廠完成結(jié)構(gòu)封頂，建成后這將成為全球規(guī)模最大的HMO單體生產(chǎn)基地。

蘇州一兮生物位于黃山的年產(chǎn)3000噸HMO生產(chǎn)工廠完成結(jié)構(gòu)封頂

成立于2019年的一兮生物，是國(guó)內(nèi)HMO領(lǐng)域唯一同時(shí)具備具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、獲批且實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的公司，已布局9種HMOs單體，具備6種產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)能力。

一兮生物2023年建成的300噸/年產(chǎn)能工廠，已成為君樂寶、伊利等企業(yè)的核心供應(yīng)商，徹底扭轉(zhuǎn)了國(guó)內(nèi)HMO“卡脖子”局面，推動(dòng)供應(yīng)鏈自主可控。

從技術(shù)突圍邁向產(chǎn)能領(lǐng)先，中國(guó)乳業(yè)有了與國(guó)際巨頭同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)的底氣。

產(chǎn)能提升帶來的，還有實(shí)實(shí)在在的“科技普惠”。

過去，進(jìn)口HMO原料價(jià)格高達(dá)500萬元/噸，導(dǎo)致含HMO的嬰幼兒奶粉售價(jià)普遍超過400元/罐，僅覆蓋約15%的高收入家庭。

如今，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)能擴(kuò)大，含HMO的嬰兒配方奶粉價(jià)格下降40%以上，普通家庭也能夠負(fù)擔(dān)得起。

除了嬰兒配方奶粉外，HMO的應(yīng)用場(chǎng)景已擴(kuò)展至特醫(yī)食品、保健品、美妝等領(lǐng)域，惠及更廣泛人群。

從被國(guó)外壟斷的“高端原料”，到走進(jìn)大眾生活的“普惠營(yíng)養(yǎng)”，HMO的“破圈”背后，正是合成生物技術(shù)的力量。

一兮生物的HMO（母乳低聚糖）產(chǎn)品

2022年7月，美國(guó)Zymergen被Ginkgo Bioworks以約3億美元的全股票交易收購(gòu)，震動(dòng)業(yè)界。

Zymergen是合成生物學(xué)明星企業(yè)，備受資本市場(chǎng)熱捧，2021年4月22日上市后，市值一度突破了60億美元。

從行業(yè)明星淪為被收購(gòu)對(duì)象，核心原因是，Zymergen的旗艦產(chǎn)品存在重大缺陷，無法實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，未達(dá)商業(yè)預(yù)期。

Zymergen遭遇的困境，正是合成生物學(xué)企業(yè)無法回避的“死亡之谷”難題。

Zymergen的研究人員

實(shí)驗(yàn)室研發(fā)完成“從0到1”的科學(xué)驗(yàn)證，只需要證明反應(yīng)路徑可行，生成目標(biāo)產(chǎn)物。

相對(duì)而言，規(guī)模化生產(chǎn)則要實(shí)現(xiàn)“1到100”的跨越，必須同時(shí)達(dá)到“高效、低成本、高可靠”三重目標(biāo)。

生物系統(tǒng)具有高度復(fù)雜性，現(xiàn)有工具難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和控制生物系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為。

許多在小燒杯里運(yùn)行完美的過程，放大到大型反應(yīng)罐時(shí)會(huì)出現(xiàn)意想不到的問題，甚至完全失敗。

從實(shí)驗(yàn)室到工廠并非簡(jiǎn)單的等比例放大，而是一個(gè)需要重新研發(fā)、工程優(yōu)化、銜接市場(chǎng)的再創(chuàng)新過程。

這一過程，被稱為“死亡之谷”。

科技成果轉(zhuǎn)化的“死亡之谷”現(xiàn)象（制圖/正解局）

像Zymergen這樣技術(shù)上看似成功的初創(chuàng)公司，都在這個(gè)過程中因?yàn)橘Y金耗盡、技術(shù)無法放大、成本過高而受挫或消亡。

建設(shè)全球最大HMO單體生產(chǎn)基地的一兮生物，是如何跨越“死亡之谷”的？

在技術(shù)上，一兮生物自主構(gòu)建了基因修飾菌株平臺(tái)，利用人工智能和自動(dòng)化技術(shù)加速生物設(shè)計(jì)過程，突破傳統(tǒng)提取法成本高、純度低的局限，實(shí)現(xiàn)核心菌種自主可控，發(fā)酵產(chǎn)率較行業(yè)平均水平顯著提升。

一兮生物合成的母乳低聚糖HMO產(chǎn)品的生產(chǎn)儀器

具體執(zhí)行上，一兮生物的專家顧問和內(nèi)部研發(fā)團(tuán)隊(duì)下游延伸的雙向融合，上下游各自“向前一步”，實(shí)現(xiàn)“科學(xué)語言”向“工業(yè)語言”的轉(zhuǎn)化與落地。

中國(guó)制造業(yè)積累的完整產(chǎn)業(yè)生態(tài)，為一兮生物跨越“死亡之谷”提供系統(tǒng)支撐。

僅從硬件上看，一個(gè)典型的生物制造工廠，需要的原料（葡萄糖、無機(jī)鹽等）、發(fā)酵設(shè)備、分離純化設(shè)備等。

這些在中國(guó)甚至是長(zhǎng)三角都可以“一站式”解決，極大降低了設(shè)備成本與交付周期。

以一兮生物所在的蘇州工業(yè)園為例，園區(qū)已集聚生物醫(yī)藥及大健康企業(yè)數(shù)量超2000家，其中，合成生物學(xué)技術(shù)相關(guān)企業(yè)40余家。

在蘇州工業(yè)園內(nèi)，上游供給、中游放大、下游臨床驗(yàn)證與市場(chǎng)開拓，均在高效半徑內(nèi)完成。

蘇州工業(yè)園區(qū)（圖片來源：蘇州工業(yè)園區(qū)發(fā)布）

這種形成閉環(huán)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，不僅大幅降低了供應(yīng)鏈與協(xié)作成本，更顯著加速了從技術(shù)到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化效率，為一兮生物這樣的企業(yè)提供了快速迭代、規(guī)模擴(kuò)張的關(guān)鍵保障。

不僅如此，中國(guó)還擁有大量經(jīng)驗(yàn)豐富的生物工程人才、緊密的產(chǎn)學(xué)研協(xié)作機(jī)制以及龐大的本土市場(chǎng)。

這些優(yōu)勢(shì)構(gòu)成強(qiáng)大的“飛輪效應(yīng)”，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室成果，以更快的速度、更低的成本、更可控的風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)化為可以大規(guī)模生產(chǎn)的、有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的商品。

這正是中國(guó)合成生物學(xué)企業(yè)跨越“死亡之谷”的底氣所在。

相較之下，歐美公司盡管在原始創(chuàng)新方面基礎(chǔ)雄厚，卻常常受制于產(chǎn)業(yè)鏈分散、工程人才不足、制造成本高企等瓶頸，在工藝放大和商業(yè)化環(huán)節(jié)面臨更大風(fēng)險(xiǎn)。

中商產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2025—2030年中國(guó)合成生物行業(yè)前景預(yù)測(cè)與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》顯示，2022年全球合成生物市場(chǎng)規(guī)模約為122億美元，同比增長(zhǎng)28.42%，2023年約151億美元，2024年約達(dá)190億美元，2025年預(yù)計(jì)達(dá)到243億美元。

麥肯錫進(jìn)一步預(yù)測(cè)，到2030–2040年，合成生物學(xué)每年帶來的經(jīng)濟(jì)影響可能高達(dá)1.8萬億至3.6萬億美元。

預(yù)計(jì)到2032年全球合成生物學(xué)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1160億美元

（資料來源：iGEM NAU公眾號(hào)）

合成生物學(xué)不僅是前沿科學(xué)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)，更是決定未來全球產(chǎn)業(yè)格局、影響人類命運(yùn)的萬億級(jí)賽道，自然成為全球科技競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。

為搶占這一制高點(diǎn)，美國(guó)、歐盟、英國(guó)等紛紛推出國(guó)家級(jí)合成生物學(xué)戰(zhàn)略，加大研發(fā)投入與政策支持。

中國(guó)同樣將其列為“十四五”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，從頂層設(shè)計(jì)到底層支撐積極布局，構(gòu)建起“技術(shù)-產(chǎn)業(yè)-市場(chǎng)”閉環(huán)發(fā)展的良性生態(tài)。

以產(chǎn)業(yè)鏈完整性為核心的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，不僅讓一兮生物等企業(yè)快速崛起，更讓中國(guó)掌握了主動(dòng)權(quán)。

合成生物學(xué)全球競(jìng)爭(zhēng)，中國(guó)有優(yōu)勢(shì)！