科技日报记者 何星辉
6月27日，广州生产力促进中心（广州创新战略研究院）、华南理工大学生物科学与工程学院联合举办广州合成生物产业化研讨会。一批来自高校和科研机构的最新科研成果在会上展出，会议还围绕广州合成生物产业化存在的问题和解决方案、合成生物成果转化平台建设、AI技术赋能合成生物等内容进行交流讨论。与会专家学者在会上提出，希望政府部门谋划激励政策，生产力促进中心搭建成果转化服务、中试验证平台，企业参与成果产业化，撬动产业投资和保险机构投入成果转化过程，促进创新链与产业链有机融合，帮助科技成果跨越“死亡谷”。来自政府、高校、科研机构、企业和投融资、保险机构的近60位代表参加了会议。
替代“化学合成”造物 合成生物科研再传新进展
合成生物产业的巨大发展潜力正逐渐被更多人认识、认可，其以“生物制造”的方式，提出了对“化学合成”造物的新替代方案。全球知名的管理咨询公司麦肯锡预测，70%的化学制造产品，未来可以通过生物学手段生产，每年带来的直接经济效益将达到3.6万亿美元。
广州众多高校和科研机构的学者们对此早已开展了研究。会上，多位来自高校和科研机构的专家分享了他们最新的科研成果。
华南师范大学副校长、生命科学学院教授、博士生导师，广东省植物发育生物工程重点实验室主任阳成伟长期从事植物高温胁迫应答分子机制及次生代谢调控研究。会上，他主要分享了植物合成生物学的应用、潜力，及其最新科研成果。
植物合成生物学通过基因编辑、代谢工程和人工合成生物系统，实现对植物性状的精准调控，使其生成目标物质。
抗氧化剂被广泛运用于药品、保健品、化妆品、食品，以及塑料等工业用品上，应用场景广泛、市场潜力巨大。“目前，大部分的抗氧化剂通过化学合成，其缺点是高温下不稳定，容易分解成致癌小分子物质。”阳成伟教授分享道，迭迭香在西方国家被公认为第三代天然抗氧化剂，即使在高达240摄氏度高温下也十分稳定，可有效解决化学合成氧化剂的短板。
阳成伟教授的研究实现了对迭迭香抗氧化剂的基因组解释，并通过烟草植物底盘实现抗氧化成分的增产。通过动物试验，他还发现迭迭香中的抗氧化成分芦苇草酸具有降脂功能，使其具有开发降脂产品的良好市场前景。
与植物合成生物不同的另一种合成生物方式为微生物合成，后者通过开发细胞工厂，使其生产目标物质。华南理工大学生物科学与工程学院三级教授、博士生导师，广东省发酵与酶工程重点实验室副主任韩双艳主要研究碳一化合物转化与微生物细胞工厂构建，并主编了“十四五”规划教材《酶工程》。
为了解决细胞工厂需要以甘蔗、玉米等粮食作物为原料“与人争粮”的行业难题，她利用毕赤酵母构建细胞工厂。毕赤酵母作为一种典型的嗜甲醇酵母，可以在唯一碳源的培养基中进行代谢和生长，具有生长速度快、杂质蛋白表达量少、基因遗传稳定等优点。
科研的过程需要解决许多的难题。针对毕赤酵母“食用”甲醛显露出来的甲醛浓度影响细胞活性、副产物损害细胞等短板，韩双艳从代谢工程改造、菌种进化和培养条件优化三个方面着手，提出新的改善策略，实现了毕赤酵母可在10%甲醛浓度（液体培养基）下的生长，进一步改善了细胞对甲醛的利用。
细胞工厂构建完毕后，多种物质得以“生物合成”，韩双艳列举了多个案例，包括芳香家族化合物、β-熊果苷、多巴胺、对香豆酸、补骨脂酚。值得一提的是，在连续不断的科研攻关下，这些物质的生产效率正在逐步提高。
上述物质具有广泛的应用前景。例如，β-熊果苷毒副作用少，主要用于高级化妆品，是国际公认的绿色美白添加剂原料之一；多巴胺作为神经递质和临床急救药物，2023年在我国的市场规模约86.23亿元，且复合增长率达8%—10%的；补骨脂酚具有抗氧化、抗衰老、控油抗痘、抗菌抗炎的功效，目前在我国市场尚处发展初期阶段，在国外市场已十分盛行。
AI赋能合成生物增效降本 3个月可完成单一产品研发
合成生物学的发展由来已久，最早在上世纪初就被提出来，随着基因编辑技术不断成熟、人工智能技术的发展和赋能，生产成本不断下降，近年来得到爆发式发展。
合成生物学是一门横跨生物学、基因组学、工程学和信息学的交叉学科。人工智能技术在合成生物学中的原件工程、基因线路、代谢工程、基因组工程中能够“大显身手”，可极大提升效率、降低成本、缩短研发周期。2024年的诺贝化学奖获得者之一戴维·贝克，便是因为在计算蛋白质设计方面的突出贡献而获奖。
会上，来自鹏城实验室的研究员王宇分享了人工智能在合成生物领域的最新研究和应用。王宇曾在德国生物信息学和系统生物学研究所任职，具有生物学、计算机学等多学科学习和科研背景。超大规模AI模型在生物医药领域的应用、蛋白质语言模型和合成生物学等是他当前非常关注的科研方向。
王宇介绍：“英文26个字母可以很好地适配20种氨基酸。字母组成句子，句子有了意思。氨基酸组成蛋白质，蛋白质有了功能。”这是蛋白质语言模型的重要前提。
通过遮蔽部分氨基酸的方式，让已经学习了蛋白质序列的语言模型来猜测被遮蔽的是什么氨基酸。“自然语言模型可以完全不做改变，便用来分析蛋白质序列。”王宇说。
基于训练成熟的蛋白质语言模型，人工智能已经可以实现从蛋白质特征预测蛋白质序列，甚至可以生成自然界里不存在的蛋白质序列。在实际应用中，该蛋白质语言模型在此前成功预测了新冠病毒部分变异走向，为疫情防控作出了贡献。
用人工智能赋能合成生物产业，华南理工大学生物科学与工程学院教授、博导叶健文决定“二次创业”。他的研究方向是微生物基因改造与工业应用，聚焦细胞工厂设计、代谢调控及高分子材料生物合成。此前，他参与建设了我国第一条年产千吨的PHA产线。PHA的学名叫做聚羟基脂肪酸酯，在可生物降解的包装材料等方面有广阔的应用场景。
这一次，他以首席科学家的身份联合田江杰等产业界人士，成立了广东普言生物科技有限公司（以下简称普言生物）。该公司搭建了AI+合成生物的产业化工程技术平台，通过上述蛋白质语言模型等相关技术加持，实现了单一产品的研发周期最快缩短至3个月，并能够多产品协同开发；基于AI-计算生物学模型辅助生物材料设计与表达，数据库规模计算达到百亿级，模型预测准确率达到99%；自研的生物材料数据库PYL-SPD实现超两万种生物材料互作机制。
短短两年时间里，该公司完成十余个产品研发及量产，例如Pro.C3Ⅲ型胶原蛋白、Pro.C17 XVII型胶原蛋白、ProX1新型蛋白等，且体现出较当前市场产品成倍的更高更好功能性。
跨越量产“死亡谷” 政企学研界联手破解产业化难题
叶健文的分享集中在“合成生物如何破解量产‘死亡谷’”这一话题上。这是合成生物领域，从研发走向量产的市场产品过程中不得不面对的环节——中试，也因为“万里挑一”难度极高，被业界称为“死亡谷”。
叶健文详细阐述了合成生物难以跨越量产“死亡谷”的十大原因，包括底盘细胞、代谢改造定量设计、代谢改造精准调控、系统适配等。
为了解决这一行业难题，一些拥有技术优势、成功经验和跨行业资源的企业和协会先行一步，提出解决方案，搭建可供行业共用的中试平台。上述AI+合成生物的产业化工程技术平台便具备这一功能。
普言生物创始人、CEO田江杰在会上介绍，普言生物的AI+合成生物产业化工程技术平台由AI平台和广谱生物材料表达平台两个构成。过去两年里，公司完成了十余个产品研发和量产，已进行市场交付。他表示，普言生物自建的平台大幅提高了研发效率及量产稳定性，产品性能与成本也具有显著市场竞争优势。作为方案解决商，长期致力于提供高性能、高稳定、高经济性的生物材料解决方案，助力绿色经济发展。
会上，广州市区科技、工信主管部门相关负责人针对广州当前对合成生物产业的发展规划、成果产业化的体系建设及未来对相关人才及产业发展的激励政策进行介绍，鼓舞了与会相关学科和产业代表的信心。广东省美容美发化妆品行业协会秘书长袁晓春分享了当前美妆行业的发展趋势，指出业务出海成为企业业务新增长点，潜力巨大。来自人保广州市分公司的相关代表则介绍了科技金融尤其是科技保险在科技创新过程中发挥的关键作用，并分享了与合成生物领域新锐企业普言生物签发合成生物科技保险首单的好消息。
广州生产力促进中心主任范小红表示，广州是化妆品产业强市，美容美肤化妆品是适合合成生物率先应用的领域。中心长期从事科技成果转化服务工作，形成了从科技成果与需求库、供需对接、技术合同登记、科技成果评价、技术经纪到中试验证的全链条服务。未来，中心将继续整合高端创新要素资源，筹建技术创业实验室，构建技术创业理论研究、实证验证、概念验证、中试熟化、创业孵化等一体化的综合性平台，以更精准、更高效的服务，推动粤港澳科技联合创新与成果落地转化，为广州经济高质量发展贡献新动力。
