科技日报记者 吴纯新 通讯员 贾玮楠
将一个微生物细胞改造为高效的“细胞工厂”，使其能“吃”进农业秸秆，“吐”出生物燃料与绿色肥料；让P450酶经“定向进化”变身“超级酶”，一举破解尼龙产业长达80年的高污染难题……在湖北大学工业生物技术湖北省重点实验室科研人员的精准设计与改造下，微小的生命单元转化为驱动产业绿色升级的强大引擎。
从省级重点实验室到全链条平台
多年来，湖北大学工业生物技术湖北省重点实验室持续深耕基因资源开发、酶与蛋白质工程、微生物与植物细胞代谢工程等前沿领域，致力于合成生物学的基础研究与关键技术突破。
据实验室教授李爱涛介绍，团队的研究重心主要聚焦两大方向：一是酶与细胞工厂的定向设计与构建，二是基因组编辑与合成生物学工具的自主研发。在此基础上，面向酶制剂、生物基化学品、生物材料等重点产业需求，实验室逐步构建起覆盖基础研究到产业转化的生物制造全链条科研平台。
作为该平台的关键一环，实验室牵头建设的湖北省合成生物制造概念验证中心，专注于破解科技成果转化初期“概念验证”的难题。中心融合大数据与人工智能分析、酶智能设计、基因合成编辑、底盘细胞构建、高通量筛选及集成优化六大功能，为实验室早期成果的技术路线与可行性提供关键验证与优化支持，有力推动了实验室科研成果从原理向技术雏形的跨越。
在完成前期概念验证的基础上，实验室进一步推动技术向产业端延伸。2025年12月18日，生物制造全链条科研平台迎来重大进展，其重要组成部分——湖北大学合成生物学智能生物制造中试平台入选首批国家级生物制造中试能力建设平台。该平台能够模拟真实工业场景，对实验室技术进行工艺优化、成本评估与稳定性测试，打通了研发与产业化的“最后一公里”。
近五年来，实验室科研硕果累累，开展了200多项研究，产出了一系列标志性成果：在《自然》《科学》《细胞》等国际顶级期刊发表论文200余篇，取得了15项国际发明专利和260余项国内专利，并获得13项湖北省科技奖励，成功构建了以自主知识产权为核心的技术护城河。
推动科研产出和成果转化
生物制造全链条科研平台的价值，在于推动实验室科研产出与成果转化。
依托生物制造全链条科研平台，实验室教授陈守文团队研发出具有完全自主知识产权的细胞工厂技术。该技术通过创制新型基因编辑工具与系统优化代谢网络，实现目标物质合成的“积木式”精准组装与调控。
结合人工智能，研究人员可灵活控制发酵产物的产量，显著提升生产效率与原料利用率。
目前，这项技术已应用于嘉必优生物技术（武汉）股份有限公司、湖北富邦科技股份有限公司等企业，近三年帮助合作企业新增销售额30.16亿元，推动相关产品产量增幅最高达1270%。
实验室教授杨世辉团队则着眼于生物制造的源头可持续性问题，依托生物制造全链条科研平台，团队开发出基于“运动发酵单胞菌”的非粮原料转化技术。该技术能将秸秆、玉米芯等农业废弃物高效转化为生物乙醇、乳酸等，紧密契合国家粮食安全与碳达峰碳中和重大战略需求，为生物燃料与化学品生产开拓了可持续的资源路径。
目前，杨世辉团队成立的武汉睿嘉康生物科技有限公司已完成农业废弃物原料生产乙醇的万吨级生产示范及百吨级乳酸产品中试，万吨级乙醇生产线即将投产。
据统计，通过生物制造全链条科研平台的系统推动，实验室系列科研成果已服务全国470余家生物制造及相关企业，在武汉光谷生物城孵化企业15家，助力30余家上市及后备上市企业发展，累计创造直接经济效益超过百亿元。
构建开放共享交叉创新生态
实验室的高效运转，离不开生物制造全链条科研平台构建的开放、共享、交叉的创新生态。
湖北大学相关负责人介绍，概念验证中心、中试平台等实验室的生物制造全链条科研平台均面向校内外科研团队及企业开放，提供设备共享与技术服务。同时，生物制造全链条科研平台还定期举办国际国内学术研讨会、产业技术论坛和公众科普活动，促进知识传播与资源共享。
在这里，生命科学研究与化学工程、材料科学、计算机科学、人工智能、资源环境等学科深度碰撞融合。例如，酶的设计依赖生物信息学和AI预测模型，中试过程优化需要自动化控制与化学工程理论指导，产物应用拓展则涉及材料学和终端市场分析。
此外，实验室还注重产教融合，围绕企业实际需求和成果概念验证，将教学科研体系与成果转化有机融合，与企业双向联动，以“真问题”“真场景”开展研究生培养。“只有深入生产一线，才能真正解决实际问题。”李爱涛说，学生的研究课题常常来源于概念验证中心的企业需求或中试平台的工艺优化问题。在导师指导下，学生参与从基因编辑、菌株构建到工艺放大试验的完整流程。这种培养模式使学生掌握前沿生物技术，并具有工程化实践能力。
从基础研究原始创新，到概念验证初步淬炼，再到中试平台工程化放大，最终实现产业孵化与人才培养协同并进，湖北大学工业生物技术湖北省重点实验室已系统构建起从基础研究、概念验证、中试放大到产业孵化的生物制造全链条科研平台。这些成功实践不仅为高校科技成果转化提供了可借鉴的样本，更为我国生物制造产业自主创新与绿色发展注入源源不断的核心动能。
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