30GB,这是一个人的全基因组加多组学数据总量,相当于一部4K蓝光电影。也就是说,包括人类在内的生物体将如数据一般,可被存储、复制,甚至改写。何为改写?让酵母菌放弃酿酒的本行,转而“编写”出抗疟疾的青蒿素;让藻类忘记光合作用,专心“酝酿”航空燃油;甚至让普通的细菌学会“剪辑”二氧化碳,直接输出人造淀粉。
这早已不是科幻想象。

合成生物学将生命转化为可编程的系统,用工程化的方式重新设计生命体。当基因成为可编辑的代码,细胞变成可组装的硬件,重新编写“生命剧本”的能力将赋能各行各业。作为国内最早布局合成生物的省份之一,一场关于生命制造的认知革命正在江苏土地悄然发生。
生命“代码”,破界而出

7月2日,国家卫生健康委员会正式公告,批准将微康益生菌动物双歧杆菌乳亚种 BLa80列入《可用于婴幼儿食品的菌种名单》,标志中国自主研发的婴幼儿菌种领域实现“新的突破”。
益生菌本是“肠道原住民”,合成生物学的到来像是为它穿上特制的功能盔甲,使其化身“智能管家”。“我们从中国四川高原牧区健康母乳样本分离出双歧杆菌,历经10余年科研攻关,研发出 BLa80。”微康益生菌研究院应用技术总监赵云蛟介绍,团队已开展20余项临床研究,覆盖2500多名受试者,其中包括1100名婴幼儿,全面验证菌株的安全性、耐受性和有效性。结果显示,BLa80在婴幼儿人群中不仅具有良好的安全性,还能改善婴幼儿腹泻,降低婴幼儿过敏发生率,缓解湿疹、胃肠道及呼吸道症状,促进营养代谢。“BLa80的获批将有效减少我国婴幼儿益生菌市场对进口菌株的依赖,推动国产益生菌产业升级。”
几乎同一时间,200多公里外,两位从河南专程赶来的老客户抵达了南京市江北新区企业轩凯生物。作为农资经销商,他们想要带回去的是产品“谷乐丰”特种肥料,一亩田多花390元,就能为每亩大蒜田带来4500斤的干蒜产量,比原先增产30%以上。

产生神奇作用的是聚谷氨酸——于近日入选工业和信息化部消费品工业司公示的首批生物制造标志性产品名单,是全省唯一入选产品。这是一种通过微生物发酵制备得到的生物高分子材料,有保水保肥、促进根系生长、提高肥料利用率、增强抗逆性等作用。目前,该公司的聚谷氨酸产品国内市场占有率超过60%。

从苏州到南京,从医疗到农业,这场从显微镜下掀起的产业风暴,在全省多领域加速蔓延。南京工业大学携手英国剑桥大学研发出活体功能材料,通过3D打印技术实现高效生物合成,预示未来手机屏幕、日常衣物乃至其他无数可能的应用场景,都将拥有自我修复与感知的能力;南京周子未来研制出我国第一块细胞培养肉产品,相比传统猪育肥,其生产周期缩短了5倍有余;江南大学组织攻克“芳香族化学品细胞工厂”关键技术,让这一重要化工原料的绿色生物制造有了更为清晰的路径……一系列关键领域核心技术的突破让合成生物的“门槛”急速下探,需求端随即沸腾,产业与规模化发展已现雏形。
产业新链,成势而起
当前,合成生物技术现已成为世界各国抢占的新科技战略制高点,全球50多个国家和地区发布合成生物相关战略部署和支持计划。根据世界经济合作与发展组织(OECD)预测,到2030年,全球超20%的石化产品将被生物基产品替代,生物制造的经济贡献率将达39%。
敢闯敢试的常州,亲身感受着合成生物国际市场的活跃。
2024年年底,昊禾生物首批10吨L-苹果酸发运美国,不仅实现长三角合成生物产业创新园的首单“出海”,更创下“当年建设、当年投产、当年出海”的高新速度。这座于2023年开园的长三角合成生物产业创新园,现已聚集60余家合成生物企业,平均每15天落地1个优质项目、产值超百亿元、多项技术突破实现“第一”“唯一”。

视线外延。相隔不远的金坛,已成为合成生物产业化发展的重要承载区、集聚区。近年来,华大集团、创健医疗等龙头企业先后落户金坛合成生物产业园,华大集团在金坛建成国际领先、国内最大的高通量合成平台;创健医疗在中国重组胶原蛋白行业中的原料销售额连续两年位列第一。江苏省合成生物标准化技术委员会2024年落地金坛,为全国首家。
常州合成生物产业的发展,是全省多地加快打造合成生物产业高地的精彩剪影。南京、苏州、常州、无锡等地各地因地制宜推动产业集群化特色化发展,涌现出一系列具有领先意义的产业案例。
在无锡,江南大学借助微生物发酵生产普通分子量的透明质酸,把成本从每公斤几万元降低至每公斤仅几百元,实现透明质酸大产量推广应用,我国也成为第一个有能力生产全部类型透明质酸的国家。在泰州,泰州常青树科技生物基高分子材料项目建设现场即将开挖基础,该项目产品应用端可实现大健康产业的延链补链强链。“一期投资30亿元,达产后,有望成为国内首个实现从生物基础原料到生物基高分子材料,并制作下游产品的生物基全产业链标杆项目。”常青树科技泰州项目现场负责人丁孟林说,项目中有产品名叫间二异丙烯基苯,既领先于世界,也打破了欧美国家的技术封锁。
新技术落地带来的指数级增长,正在医疗、能源、工业、农业等多个产业领域掀起颠覆性变化。
跨越奇点,颠覆未来
“如今的合成生物学与生物制造,正处于爆发前夜。”
中国工程院院士、生物制药工程专家、南京工业大学国家生化工程技术研究中心主任应汉杰将合成生物视作二三十年前的信息技术,它将重塑全球产业格局,推动人类从“化工文明”迈向“生物文明”。
前夜将至,一个核心问题随之浮现:前沿技术的“指数级增长”与市场应用的“线性爬坡”之间,横亘了一道必须跨越的鸿沟,关系着创新链“基因”奔向产业链“蓝海”的惊险一跃。
中试平台,是这一转换链条上的关键枢纽。南京师范大学常州合成生物产业研究院的概念验证与中试平台、创健医疗的全省最大合成生物蛋白智造中试平台、以及入选工信部名单的华泰疫苗中试平台,科创资源加速集聚,共同构成全省合成生物技术转化的基础设施网络,旨在降低创新成果跨越“死亡谷”的风险与成本。

硬件与平台的完善仅是破题一环。产业的纵深发展,更深层次地依赖于“人才供给侧”。
今年5月,南京师范大学食品与制药工程学院和工业生物催化教育部重点实验室(清华大学)正式达成战略合作,共同创建“欧阳平凯班”,开启合成生物学拔尖人才培养新纪元。
在栖霞仙林片区,南京(仙林)合成生物创新谷也在紧锣密鼓地建设中。该创新谷一期投资约3亿元,建设江苏省合成生物基础研究中心和南京师范大学国际合成生物学研究中心。“与传统学科的基础研究与产业之间跨度有很大不同,合成生物往往在概念或实验室样品的时候就开始商业化开发,协同递进中尤其需要我们为产业加速提供技术服务。”南京师范大学食品与制药工程学院党委书记吴丽娜说。
当人才、资源、平台在此汇聚,意味着行业即将跨越奇点,创造更具颠覆性的未来。

“我们的合成生物学与生物制造要立足自身资源禀赋,从非粮资源开发、微生物底盘构建到绿色分离提纯等关键环节着力攻坚。”应汉杰表示,未来,相关技术攻坚与产业发展要聚焦粮食安全、清洁能源、医疗健康、绿色环保等重点领域,构建与国家战略需求深度契合的技术路线图。“只有政府、学界、企业多方协同,才能让它真正从实验室走进生产线,成为支撑高质量发展的硬核力量。”
新华日报·交汇点记者 柏丽娟