龘常州 常州为什么抓合成生物之一

龘常州  常州为什么抓合成生物之一

中国学常州卷经济册产业篇

安  文

产业发展，常州向来有嘴上吃一个（新能源）、手上抓一个（合成生物）、心里想一个（低空经济等未来产业）的优良传统，合成生物园区正在两湖创新区和新北高新区紧锣密鼓建设。我们为什么要抓合成生物（Synbio）?因为合成生物/生物制造是颠覆性技术之一；是新质生产力的核心赛道之一，和低空经济、商业航天齐肩（后者在资本市场中已有所表现）；远期商业价值巨大，符合绿色发展、国家安全的战略背景，也能助力不同领域的企业降本增效；各国都在加大投入生物技术，我国具有一定先发优势。

一、合成生物学的科技颠覆性

有人问比尔.盖茨，如果有来世，他会干什么？他毫不犹豫答：生物，即合成生物，这是一门汇集生物学、基因组学、工程学和信息学等的新型交叉学科，是继DNA双螺旋结构发现和人类基因组计划之后的“第三次生命科学技术革命”。1828年，德国化学家弗里德里希·维勒在无机实验中无意合成了尿素，揭开了人工合成有机物的“合成化学”序幕。2010年，科学家合成约100万碱基的支原体基因组，并将其转入另一种支原体细胞中，获得可正常生长和分裂的“人造生命”。前者为合成生物的研究奠定了基础，而合成生物则突破“格物致知”的传统研究范式，进一步实现了“造物致用”，旨在采用工程化的设计理念，重新设计和构造具有新功能的生物系统。

从科学内涵来说，合成生物有“非线性”的发展特征。合成生物学会聚了科学研究的“发现能力”，工程学策略的“建造能力”，以及颠覆性技术的“发明能力”[ ZHAO GP. Synthetic biology: from "build-for-use" to commercialization. Chinese Journal of Biotechnology, 2022, 38(11): 4001-4011.]，进而带动了全社会“创新能力”（新质生产力）。基因组革命与基因编辑技术CRISPR使我们可以精确编辑体内DNA，通过有目的的工程化设计和改造，合成生物打开了从非生命物质向生命物质转化的大门，并实现“造物致用”。

从投资内涵看，合成生物将科技赋能传统产业，符合新质生产力的特征。合成生物的“工程学”本质，使其可以应用于医疗健康、食品农业、化学工业、消费品等行业，在改善人类健康，解决资源、能源、环境等重大问题上提供绿色、高效的解决方案。如番茄红素是人类合成的第一种类胡萝卜素，1000m2车间番茄红素的合成能力相当于4×107 m2的农业种植。对番茄红素、天麻素、红景天苷等物质的合成，颠覆了传统的植物药物、营养品原料获取模式，并实现了规模化生产。

   二、合成生物学战略与商业意义

1、负碳

合成生物的路线绿色、低碳，符合“碳中和”思路和经济可持续发展的战略方向。5月29日，国务院印发《2024-2025年节能降碳行动方案》，要求尽最大努力完成“十四五"节能降碳约束性指标。生物制造本身具有原料可再生、过程清洁高效等特征，降低了传统制造业高度依赖化石原料和高污染的加工模式。

（1）生物能源，通过生物质生产生物乙醇、生物柴油、生物航煤等生物燃料，替代高污染的化石原料。如生物制氢使用生物质为原料，替代化石燃料制氢、工业副产物制氢等传统制氢方式。此外，生物光伏（BPV）利用光合微生物（如蓝藻）捕捉太阳能生产电能（尚处实验室开发阶段）。《2024-2025年节能降碳行动方案》提出合理调控石油消费，推广先进生物液体燃料、可持续航空燃料……因地制宜发展生物质能，统筹推进氢能发展。

(2)采用非化石、非粮、可再生原料，打造绿色工业经济。如国投生物采用秸秆生产糖，再生产乙醇，替代粮-糖-乙醇传统方式。《“十四五”生物经济发展规划》预计未来十年，35%石油化工、煤化工产品可被生物制造产品替代。《2024合成生物白皮书》表示，如酶制剂生物制品相比石化路线能实现平均节能减排30%-50%，未来潜力将达到50%-70%。

（3）减碳，合成生物学在人工固碳、利用二氧化碳方面取得进展比如将二氧化碳转化为生物燃料和高价值化合物。

（4）环境治理，“微生物固氮”技术，或微生物去除难降解的有机污染物。

2、安全

国际形势复杂化，粮食、能源资源供应不确定性增加，合成生物提供了不被“卡脖子”的能力，兼顾国计民生需求。

（1）能源安全，我国是油气进口第一大国，石油对外依存度70%以上。为降低能源对外依存度，保障能源安全，《“十四五”现代能源体系规划》要求推动生物质能的多元化应用，因地制宜发展生物质能。生物能源目前发展还在初期阶段，合成生物在能源、电力领域的潜在应用场景，如无人机、微生物燃料电池等，且有潜力通过材料的可持续性和循环利用解决太阳能、风能间歇性问题。

（2）粮食安全，生物工程化设计可重塑植物的光合、抗逆、生长等特征，帮助提高粮食产量，并帮助农作物培育和研发，保障粮食供给；人造肉、人造蛋白和人造油脂等食品制造也能形成新的生产模式。

（3）国家安全，合成生物学在国防领域的应用前景受到高度关注，包括新装甲材料、疫苗与药品、军用新能源/火箭燃料、生物传感器等。

（4）生命安全，合成生物帮助人类破解了疾病难题，青蒿素已成为重要的抗疟疾药物。

(5)供应链安全，在某些领域赋予了反“卡脖子”的能力，如我国在长链二元酸合成技术的突破,使我国从依赖进口转向主要供应国。

3、新质生产力

合成生物有望建立成本更低、更绿色的新生物技术路线，将引领产业技术变革，增强中国企业的全球竞争力。麦肯锡全球研究院估计，到2030-2040年，生物应用每年将对全球经济产生2-4万亿美元直接影响。《“十四五”生物经济发展规划》指出，到2025年，生物经济总量有望达到22万亿元，其中核心产业总量超过7.5万亿元，从而使生物经济成为推动我国经济高质量发展的强劲动力。如大宗化学品可通过合成生物学实现20-40%的降本，从而快速占据市场份额。如Amyris垄断了全球法尼烯，国内华恒生物是全球首家实现发酵法生产丙氨酸，打破了传统路线对石油基原料的依赖，全球市场占有率超过50%。凯赛生物以生物法生产长链二元酸全面替代化石基尼龙材料，长链二元酸的全球供给超过80%。