江會鋒馬延和：工業合成生物學

2025年05月06日06:50:15 科學 5407

作者簡介

江會鋒，中國科學院天津工業生物技術研究所二級研究員，博士生導師，主要致力於新酶改造設計研究，是人工合成澱粉「技術造物」團隊的核心領銜科學家之一，創建了燈盞花素合成等一系列天然產物的細胞工廠，搭建了國內首台kb級基因拼接儀與合成儀；在science、nature communications、molecular plant、research、acs catalysis、plos biology、green chemistry、acs synthetic biology 等國際期刊上發表sci論文90餘篇，已申請專利40餘項。入選中國科學院人才計劃、天津市傑出青年科學基金、國家自然科學基金優秀青年科學基金、科技創新領軍人才等；獲天津市自然科學獎特等獎、雲南省科學技術進步獎特等獎等。

馬延和，天津市第十八屆人大常委會副主任，中國科學院天津工業生物技術研究所創始所長。長期從事工業微生物研究，取得了「二氧化碳制澱粉」等一系列原創性研究成果，並推進了多個工業生物製造產品的技術創新與產業化實施，為我國工業微生物發展與新一代工業生物技術進步作出了開創性貢獻。曾為國家973計劃項目首席科學家、國家863計劃生物醫藥領域專家組成員。參加《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》制定，主持國家戰略性新興產業、國家科技專項等有關規劃編寫與實施方案編製，為國家戰略性新興產業發展專家諮詢委員會委員、國家新材料產業發展專家諮詢委員會委員、《國家生物技術中長期發展綱要》指導專家組成員等。已發表sci收錄論文300餘篇，出版專著4部，以第一完成人獲國內外授權發明專利83件。以第一完成人獲國家技術發明獎二等獎1項，省部級科技進步獎一等獎3項、自然科學獎特等獎1項。

21世紀以來，在生物學、工程學、計算機科學、化學和物理學等學科的融匯中，合成生物學應運而生。作為一個快速發展的跨學科領域，合成生物學促使了生命科學從觀測性、描述性、經驗性的科學，躍升為可定量、可預測、工程性的科學，推動了從認識生命到設計生命再到創造生命的跨越。隨著基因測序、基因編輯和基因合成技術的發展，合成生物學近年來發展迅速，已經深刻影響著化工、食品、能源、醫療健康和農業等領域的發展。

在工業生物技術領域，利用合成生物學理念及技術構建功能強大、性能優越的基因線路、生物元件、細胞工廠及複雜的人工生物系統，不僅能夠促進傳統的氨基酸、有機酸、維生素、化工醇、健康糖等生物製造產業轉型升級，而且可以實現自然生物不能合成或合成效率很低的化工產品的生物製造路線，進而大大拓展了生物製造的邊界，觸發新的產業變革，引領新的產業模式和經濟形態，重塑物質財富增長方式。

工業合成生物學

江會鋒, 馬延和主編

北京 : 科學出版社 ; 濟南 : 山東科學技術出版社, 2025. 3

(合成生物學叢書)

isbn 978-7-03-081060-1

在本書完稿出版之際，合成生物學領域在國際和國內都取得了重大進展，尤其是在工業化和產業化方向。這些國內外的大事件，展示了合成生物學領域蓬勃發展的態勢。各國、各地區紛紛布局，政策支持不斷加強，技術突破持續湧現，應用領域日益拓寬。

▋在政策推動與產業集群建設上，各國和地區積極布局。

2023年初，拜登政府發布了一份題為《美國生物技術和生物製造的明確目標》的報告，設定了推進美國生物技術和生物製造發展的新目標和優先事項，多數目標圍繞應對氣候危機，也涉及人類健康領域，對全球工業合成生物學的發展起到引領和示範作用，為其他國家的政策制定和產業發展提供參考。

與此同時，國內各地區同樣積極行動。

2023年5月，合成生物學創新發展大會在杭州錢塘新區舉辦，會上發布試點政策、宣布打造產業園區、集中籤約了4家研發平台及10個產業項目。按照市區聯動、錢塘先行的原則，試點實施新政，從提升研發創新層級等4個方面發力，旨在打造合成生物學的創新產業高地，吸引企業和人才聚集，為全國產業發展提供新模式和經驗。
同年9月，上海市政府發布《加快合成生物創新策源打造高端生物製造產業集群行動方案（2023—2025）》，明確發展目標和重點任務，推動長三角地區合成生物學產業發展，促進區域內產業資源整合與協同創新。
2024年，常州市發布「合成生物10條」，設立20億元產業基金，為當地合成生物學產業發展提供了有力的政策支持與資金保障，進一步推動產業集群的形成。

▋在產業化進程中，多個裡程碑事件不斷湧現，彰顯了合成生物學的巨大潛力和廣闊前景。

2024年，藍晶微生物完成b4輪融資，這一成果不僅體現了資本市場對藍晶微生物發展潛力的高度認可，更為其後續的研發投入、技術升級，以及市場拓展提供了堅實的資金保障，有力推動了合成生物學在可降解材料、醫療健康等多個領域的產業化應用進程。
江南大學團隊通過合成生物技術，成功將透明質酸生產成本從每公斤數萬元降至幾百元。這一突破性成果意義非凡，使得透明質酸在化妝品、醫療等領域的大規模應用成為可能，極大地推動了透明質酸在相關行業的普及，為消費者帶來了更多高性價比的產品選擇，同時也為合成生物學在生物材料領域的產業化發展樹立了成功典範。
2025年1月，華恒生物5萬噸生物基1,3-丙二醇（pdo）項目正式投產，有力推動了聚酯纖維ptt的產業化進程，進一步拓展了合成生物學在材料領域的應用，為相關產業發展提供了新的原料選擇和技術支撐。
萊茵生物的酶轉甜菊糖苷rebm2通過美國fda 認證，標誌著其產品質量和安全性得到國際權威認可。其合成生物車間年產值預計超10億元，這不僅為萊茵生物自身帶來了顯著的經濟效益，也打破了國際甜味劑市場的壟斷格局，為中國生物製造產品的全球化鋪平了道路，同時也為整個合成生物學在食品添加劑領域的產業化發展注入了強大動力，展示了合成生物學技術在提升傳統產業附加值方面的巨大潛力。

▋國際前沿技術也發展迅速。

如ansa biotechnologies 致力於解決dna合成速度和準確性問題，其技術若能取得突破，將為合成生物學研究提供更高效、高質量的基礎工具，推動整個領域的發展。
2023年，lanzatech上市，作為一家專註於碳循環利用的合成生物學公司，其上市體現了合成生物學在可持續發展領域的潛力獲得了資本市場的高度認可，為相關企業樹立標杆，也為行業發展吸引了更多關注和資本。
此外，3dbt在人造肉技術領域的探索，反映了合成生物學在食品領域的創新嘗試，若成功實現產業化，將改變傳統肉類生產模式，滿足人們對可持續、健康食品的需求。

然而與此同時，曾被視為合成生物學明星企業的amyris破產，也為行業發展敲響了警鐘，引發對合成生物學企業商業模式、市場策略和資本運作的深入思考。企業不僅需要有先進技術，還需構建合理的商業模式，以有效應對市場風險和資本壓力。

相信在未來，合成生物學將在工業領域發揮更大的作用，為解決人類面臨的資源、環境、健康等問題提供更多創新的解決方案，我們也期待更多的科研成果能夠轉化為實際生產力，推動社會的可持續發展。合成生物學領域的發展日新月異，希望本書能為讀者提供有益的參考，也期待更多的同仁投身於這一充滿活力的領域，共同推動其進步。