【本期课题】

生物制造。

【栏目介绍】

在《产业观察》这档专栏里，我们会为你厘清不同产业的历史沿革，希望能够从中找到一些底层的规律。虽然当下变化迭起，但是所有新风口都有迹可循，不同产业的发展其实也有很多相似之处。

【免责声明】

本节目的所有内容并非旨在提供任何形式的建议，包括但不限于投资、税收、会计或者法律上的建议。

【本期嘉宾】

刘天罡，上海交通大学生命科学技术学院特聘教授、合生科技创始人。

【内容索引】

01:01 生物制造主要涉及分子的制造，根据分子量大小可以分为三类：第一类是分子量在100以下的物质，通常是细胞的主要代谢产物，如大宗氨基酸等；第二类是分子量在 100 到 1000 之间的天然产物，主要是生物活性的物质，广泛应用于药物、食品和化妆品等行业；第三类是大分子产品，通常是分子量几千到几万的多肽或蛋白质，比如抗体药物和功能性蛋白。

02:49 从《地图里的人类史》看生物制造与人类历史及文明的关系。

07:25 一个有趣的例子是玻尿酸，最初它是从鸡冠中提取的。但从动物组织中提取这个方法终究不够高效，研究发现，这是一种由特定菌种合成的产物。通过大规模发酵、分离纯化等工艺，才生产出了用于美容的玻尿酸。这种微生物发酵法成本可控、产量高、纯度高。

09:16 生物制造是我们国家重要的未来产业之一，也是全球科技强国争相发展的前沿技术方向之一。今天，我们能够让微生物和细菌定向工作，生产高产率、高精度的产品。这一能力的背后，是如何发展到今天的水平？

10:12 人类最早用到生物制造的其实是酿酒。

12:28 在第二次世界大战期间，伤员们对于抗感染药物的需求极为迫切，青霉素被大规模生物制造出来。这是人类第一次全链条地将微生物产物投入到规模化的生产、提纯和制造，奠定了现代生物制造技术的基础。一些参与青霉素开发的公司也随之发展为现代制药行业的重要企业。

15:50 DNA 双螺旋结构的发现，为基因工程的发展奠定了基础。我们开始能够对微生物、植物甚至动物的基因进行剪切和编辑。

20:19 青霉素刚被研发出来时，生产成本非常高，一支青霉素的价格相当于一根金条。但现在青霉素制剂的成本甚至比输液管还低。

22:11 关于“合成生物学”、“发酵工程”（Fermentation Engineering）和“代谢工程”（Metabolic Engineering）：传统酿酒时，先来筛选天然菌种，然后控制外部条件使其高效生产，这一过程被称为发酵工程；代谢工程，则是当找到一种天生就会做某种事的菌种，改变其代谢途径，使其产量和效率更高；至于合成生物学，可以理解为原来这个菌种不具备某种能力，但现在点石成金，即通过导入某种基因，它就能产生我们想要的物质。

23:19 基因编辑技术的出现，对合成生物行业产生了什么影响？这和之前基因编辑技术对生物制药行业的影响有什么关联吗？

26:21 到今天，人类大约已经发现了 40 万种天然产物。其中，我们日常用到的大约只有 5 千种，包括降血糖、降血脂、抗肿瘤药物，以及抗生素等各种药物，还有一类不常被注意的天然产物，如叶绿素、番茄红素，甚至还有橡胶这种材料类的天然产物。

30:52 现在，基因组大数据、AI 预测算法、自动化实验技术和微生物底盘技术这四大要素，经过多年积累与发展到了一个新高度，成为了新的研究范式的起点。

35:29 今天，在生物制造或合成生物学方面的研究和产业能力方面，中国、美国和欧洲分别处于什么位置和状态？

40:41 未来，生物制造有哪些让人激动的蓝图和大方向？

43:46 合生科技已经已具备量化生产几十种植物来源产品的能力。例如，番茄红素过去只能通过种植番茄提取，但现在可以借助酿酒酵母来实现工业化合成，成本远低于农业提取。这样不仅改变了番茄红素的生产模式，还能更好地利用土地资源，使番茄主要用来食用，而不是浪费在提取上。

46:15 在物质研究与开发进程中，一种物质最初被发现时往往会先考虑其在药物领域的应用。随着研究深入，如果发现有些物质做药物活性不够，但它可能有非常好的气味，那么这些物质会被转而用于香精香料行业。如果再进一步研究，发现它还有杀虫的活性，又可以被用在农药领域。这是一条比较典型的物质利用链条。

51:08 今年诺贝尔奖有两项与 AI 有关的研究成果，比如 AlphaFold 蛋白质结构预测。AlphaFold这类技术被认为是一个基座模型，展现出了广泛的适用性和实用性。那么，在合成生物学或生物制造领域，是否也可能出现类似的基础 AI 计算模型或预测模型？还是说AI 在这个领域更多会被当作一种工具，基于特定的需求、数据和组学结果来使用？

54:35 作为一名创业者，你在做科技成果转化和产业化时，有什么心得体会？特别是从教授到创业者的角色转变中，你有什么特别的感悟？

58:33 国家将生物制造列入未来产业规划，这一政策对你们有什么影响和变化？

59:11 目前，把东西做出来其实不难，难点在于做出来的东西能否形成商业闭环并达到产业化规模。理想状态下，供需能实现匹配，也就是生产多少就能销售多少，但实际上这个通路往往不够畅通。

【本期相关】

生物基化学品代谢全图

【本期福利】

你最期待生物制造技术在哪个领域带来革命性的变化？欢迎大家在评论区留言，我们将为留言最走心的三位用户送上《地图里的人类史》各一本（评论截至2024年12月16日下午17点）。

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