打造現(xiàn)代化的“生物鑄造工廠”
《求是》雜志記者 盛 瑋
“修復(fù)傷口的‘活體膠水’、輔佐藥物應(yīng)用的角鯊烯……今天，這些原料都可以從細(xì)胞工廠里生產(chǎn)出來。這，就是合成生物技術(shù)?！弊哌M(jìn)深圳市光明生命科學(xué)園合成生物研究重大科技基礎(chǔ)設(shè)施（以下簡稱“大設(shè)施”），中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院副院長劉陳立這樣開始介紹，“以‘活體膠水’為例，這是材料合成生物學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)成果。貽貝粘性蛋白是制造‘活體膠水’的主要原料之一，過去獲取1克貽貝粘性蛋白需消耗10000只貽貝，制備繁瑣，產(chǎn)率很低。現(xiàn)在利用經(jīng)過基因改造后的細(xì)菌，用1噸的發(fā)酵罐，兩天時(shí)間就可以獲得2000克貽貝粘性蛋白。”
什么是合成生物學(xué)？合成生物學(xué)是結(jié)合工程學(xué)理念與生物技術(shù)手段來精確地修改生物體的遺傳信息，創(chuàng)造出具有特定功能的生物體，為食品、健康、材料等領(lǐng)域提供創(chuàng)新方案的新興交叉學(xué)科。合成生物學(xué)最直接的作用就是研究生命的底層規(guī)律，構(gòu)建預(yù)期的人造生命系統(tǒng)。
當(dāng)前，合成生物制造作為一種全新的“造物”技術(shù)，被視作新質(zhì)生產(chǎn)力非常重要的新賽道和新業(yè)態(tài)，成為各方競相搶占的科技高地。習(xí)近平總書記高度重視以合成生物制造為代表的未來產(chǎn)業(yè)，強(qiáng)調(diào)“以合成生物學(xué)、基因編輯、腦科學(xué)、再生醫(yī)學(xué)等為代表的生命科學(xué)領(lǐng)域孕育新的變革”，“要瞄準(zhǔn)世界科技前沿，抓住大趨勢，下好‘先手棋’”。深圳市遵循總書記的指引，以定量合成生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和大設(shè)施為創(chuàng)新源頭，以國家生物制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心為轉(zhuǎn)化引擎，著力打造合成生物制造領(lǐng)域的原始創(chuàng)新策源地。
光明生命科學(xué)園，位于深圳市光明區(qū)，總建筑面積23萬平方米，合成生物研究大設(shè)施就坐落其中。在大設(shè)施4樓，玻璃間隔開的自動(dòng)化功能島區(qū)集成排列，科研人員只需下單，智能機(jī)器人就能把所需的物料配送至自動(dòng)化功能島區(qū)，機(jī)械臂按照預(yù)先設(shè)定快速運(yùn)作，熟練、準(zhǔn)確無誤地將多個(gè)生物試劑和樣品放進(jìn)微孔板中，整個(gè)過程流暢、高效，無需人工參與。深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所副所長袁海介紹，去年11月大設(shè)施啟動(dòng)試運(yùn)行，它將先進(jìn)自動(dòng)化工程技術(shù)與核酸合成、基因組編輯等生物技術(shù)結(jié)合，能實(shí)現(xiàn)人工生命體快速、低成本合成，相當(dāng)于一座智能化的“生物鑄造工廠”。
這個(gè)高度自動(dòng)化的“生物鑄造工廠”，解決了長期困擾合成生物實(shí)驗(yàn)、生物研究的兩大難題。首先是標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，不同實(shí)驗(yàn)室、不同人做出來的實(shí)驗(yàn)結(jié)果很難比較。大設(shè)施能消除許多因素帶來的誤差，源源不斷地產(chǎn)生高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)，將原來作坊式的、散在式的研究方式，變成中心化、平臺(tái)式的方式，形成數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的研究范式，進(jìn)而形成理性設(shè)計(jì)的能力，推動(dòng)整個(gè)學(xué)科快速向前發(fā)展。其次是繁瑣的實(shí)驗(yàn)需要耗費(fèi)大量的人工和時(shí)間。大設(shè)施能把研究人員從繁重的實(shí)驗(yàn)工作中解放出來，提高研究效率，縮短研發(fā)周期?！按笤O(shè)施投入運(yùn)行以來，原來可能需要8個(gè)月的研究，現(xiàn)在兩周就可以搞完?！惫こ處焺⑤x形象地說，“大設(shè)施就像高速公路，讓實(shí)驗(yàn)像坐上跑車一樣進(jìn)行，而且實(shí)驗(yàn)成本大幅降低?！?/p>
“下一步，大設(shè)施將繼續(xù)吸引全球創(chuàng)新要素落地深圳?！痹１硎?，大設(shè)施將打造用戶“云端實(shí)驗(yàn)室”和運(yùn)營者“智能實(shí)驗(yàn)室”二位一體合成生物研究平臺(tái)，對(duì)學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界甚至全球都實(shí)行開放。未來，這里將吸引全球合成生物資源集聚，成為全球領(lǐng)先的智能化生命系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造平臺(tái)，為全國合成生物學(xué)研究提供強(qiáng)有力的支撐。
圖為深圳市光明生命科學(xué)園合成生物研究重大科技基礎(chǔ)設(shè)施外景。 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院供圖
習(xí)近平總書記指出，科技創(chuàng)新絕不僅僅是實(shí)驗(yàn)室里的研究，而是必須將科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)動(dòng)力。據(jù)研究機(jī)構(gòu)預(yù)測，到2035年，合成生物學(xué)賦能應(yīng)用將占全球制造業(yè)產(chǎn)出的1/3以上，價(jià)值接近30萬億美元。
為促進(jìn)合成生物產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，深圳市光明區(qū)依托光明生命科學(xué)園包括大設(shè)施在內(nèi)的重大科技創(chuàng)新載體，以及深圳市工程生物產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心，在15億元規(guī)模的產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)基金支持下，打造“科研—轉(zhuǎn)化—產(chǎn)業(yè)”的全鏈條企業(yè)培育模式，助力科研與產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙向奔赴”。
國家生物制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心總經(jīng)理羅巍說，大設(shè)施的投入使用，促使很多企業(yè)快速發(fā)展，森瑞斯生物就是一個(gè)典型案例。森瑞斯生物今年投向市場的新產(chǎn)品，就是使用大設(shè)施的自動(dòng)化功能島完成了高通量的酶的定向進(jìn)化實(shí)驗(yàn)，并擁有了量產(chǎn)的能力。據(jù)介紹，深圳先進(jìn)技術(shù)研究院以技術(shù)入股的方式將科研成果轉(zhuǎn)移給森瑞斯生物科技公司，雙方成立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，研究資源共享、研發(fā)人才共用，推進(jìn)創(chuàng)新鏈產(chǎn)業(yè)鏈資金鏈人才鏈深度融合。這家創(chuàng)業(yè)時(shí)只有兩三個(gè)人的團(tuán)隊(duì)，不到5年時(shí)間，就發(fā)展成為估值超10億元、員工近200人的合成生物產(chǎn)業(yè)“創(chuàng)業(yè)新星”。
大設(shè)施的投入使用，推動(dòng)深圳市合成生物科技與產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步深度融合，當(dāng)?shù)睾铣缮锂a(chǎn)業(yè)從無到有、集聚成勢。數(shù)據(jù)顯示，近3年，國內(nèi)新成立的合成生物企業(yè)約有40%落戶深圳；光明區(qū)集聚合成生物企業(yè)107家，總估值約300億元。
記者手記：
習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，要前瞻布局戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，培育發(fā)展未來產(chǎn)業(yè)。深圳市緊抓合成生物等未來產(chǎn)業(yè)新增長點(diǎn)，大力推進(jìn)科技創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化，加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，為高質(zhì)量發(fā)展提供了源源不斷的新動(dòng)能。
