第十七届上海国际淀粉及淀粉衍生物展览会

2022年11月8-10日 上海新国际博览中心(浦东)

距2022年展会还剩

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人工合成淀粉、蛋白质,合成生物技术如何改变农业,谁能分食万亿级增量市场红利?

022年5月10日,国家发展改革委印发了《“十四五”生物经济发展规划》(以下简称:《规划》),这一部生物经济五年规划的提出,也引起了人们的热议。《规划》将以医疗健康、食品消费、绿色低碳、生物安全这四大领域为重点,进行优先发展,这一系列举措也对当前存在的粮食安全、关键医疗技术“卡脖子”技术等问题提供了助力。未来,以合成生物学为工具,一幅绚烂的明日画卷,正徐徐展开。
作为近年来最炽手可热的一个产业,合成生物学赛道大火,各投资人和企业也纷纷入局,抢占先机,除此之外,各大省市也将合成生物学写入了政策与文件中,予其政策支持和保障,构建合成生物创新技术平台,推动技术应用,大力发展该产业。
在《规划》发布之前,我国部分省市也纷纷在合成生物学这一领域进行了布局,35斗统计梳理了部分地区发布的政策。

当然,各地发布的政策中也各有侧重,具有明显的差异和不同。例如海南,重点聚焦合成生物、新型治疗、再生医学等专注于医学领域的前沿技术研发;广东和天津则是在合成生物学的基础研究、应用攻关等“遍地开花”……各省市因地制宜,打造出具有不同特色的合成生物学品牌,壮大合成生物学及其衍生行业,由点及面,由表及里,定能让其惠及广大消费者,为诸多前景广阔的应用带来希望。
全球范围内,许多国家也高度重视合成生物学发展。近年来,美国连续发布了多份科技路线图,2021年6月,美国参议院通过的《2021美国创新与竞争法案》中,就将合成生物学列为关键竞争技术。2012年,英国也制定了合成生物学国家路线图,2016年又发布合成生物学战略计划。35斗梳理了部分国家有关合成生物学的政策。

从上图中,不难看出,全球各国都在加快部署战略规划的脚步,将其提到了很高的战略地位,并大力提供政策支持,驱使合成生物研究及应用不断深入,各方的参与和政策的保障也会使得合成生物学的发展进入“快速路”。

未来,合成生物学真能让我们“吃西北风”就能填饱肚子、过好日子 ?

《规划》中明确指出:推动生物农业产业发展——提高粮食等重要农产品生产能力和质量,发展合成生物学技术,探索研发“人造蛋白”等新型食品,实现食品工业迭代升级,降低传统养殖业带来的环境资源压力。 未来,农业也会因为合成生物学的技术发展和迭代发生变革,合成生物学的发展也势必会对未来农业的走向造成影响,并展现出广阔的发展空间。
那么,合成生物学将施展怎样的“魔法”,“凭空”变出粮食,真正实现让广大人民群众“吃西北风”就能不饿肚子的愿景呢?35斗统计了当前部分研究机构、科研院所及企业运用合成生物学取得的成果。

2021年9月23日,中国科学院召开新闻发布会,介绍了在人工合成淀粉方面取得的进展和突破。尽管淀粉是日常生活中司空见惯的事物,但用二氧化碳人工合成淀粉的成功创举,仍是在合成生物学的历史上留下了浓墨重彩的一笔。 根据报道,通常情况下,淀粉大多从玉米、薯类、土豆等作物中提取,但通过上述方法,合成淀粉的速率比玉米植物提取加快了8.5倍。
“按照目前的技术参数,在充足能量供给的条件下,理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量,相当于我国5亩土地玉米种植的平均年产量。”论文第一作者、中科院天津工业生物所副研究员蔡韬表明。 这一技术的诞生不仅能提高农业作业的效率,也能将“靠天吃饭”“经验为王”的传统种植方式向着工业化、集中化发展,在多个方面助力农业高效发展,让“饭碗”中的一大品类能够大大减少进口的需求。
除此之外,这一技术所自带的“减碳”属性,也让其备受青睐,用二氧化碳作为生产原料,对实现碳中和有着重要意义,不仅绿色、环保,也实现了二氧化碳到“金疙瘩”的奇幻转变。 
蛋白质、维生素、葡萄糖……这些人体所必须的物质,已经在众多从业者孜孜不倦的努力下,运用合成生物学这一工具实现了人工合成多种物质的跨时代突破,相信在不久的将来,随着核心技术不断更迭,更多的成果也将更迭出来。 
除上述研究机构外,企业也在为合成生物学的发展贡献力量,35斗统计了当前部分农业相关的企业在合成生物学上取得的成果。

生物技术可应用的领域包罗万象,企业也可谓是“百家争鸣”,比如,于1993年正式成立,2008年7月在深交所挂牌上市的利尔化学股份有限公司(以下简称:利尔化学)也开始研究合成生物技术在农业的应用,其通过Lambda-Red等的重组和CRISPR/Cas9技术,对野生大肠杆菌进行基因“加工”,以求能够利用葡萄糖和少量氮源代谢产出目标产物。

在农业和食品领域中,用合成生物学产出肉类食品、乳制品、虫害防治产品等这些令人惊叹的技术,不过是合成生物学强大能力的冰山一角,未来,在基因编辑技术的不断进步下、在相关配套设施的完善以及该领域涌现出各类人才的加持下,合成生物学还会将“造物”进行到底。从无到有,合成生物学正在由量变引起质变,一个属于合成生物学技术的时代拐点,似乎已经悄然来临。

万亿级市场,目前只是“小荷微露”

2020 年5 月,麦肯锡全球研究院发布了《生物革命:创新改变经济、社会和人们的生活》,这份报告从人类健康和机能、农业、水产养殖等多方面阐述了合成生物学及相关生命科学技术进步带来的经济影响。报告中提到,在全球经济活动中,有将近60%的物质和产品能够由生物技术进行生产,其中,有三分之一的材料来自于天然生物,余下的三分之二来自于非生物;在未来的十年到二十年间,合成生物学技术将为全球每年带来二至四万亿的直接经济效益。
前段时间加入西湖大学美国医药和生物工程学院(AIMBE)会士(Fellow)、德国工程院院士、著名合成生物学家曾安平,在一场面向公众的科普讲座中也曾提及合成生物学的潜力,他指出:理论上,全球60%以上的重要化学品、燃料、天然产物及原材料等,都可以采取生物合成的方法得到,这是从零到一的基础研究角度;但事实上,目前真正实现的生物合成制造只有不到6%,这是从一到一百的工程研究角度。
《生物革命:创新改变经济、社会和人们的生活》的发表以及业界泰斗对该行业的肯定,为当前观望合成生物学的投资者无疑打了一剂强心针,如今蓬勃发展的这一赛道和现有的成果,似乎明示着合成生物学光明的未来,但尽管合成生物学目前发展的态势一路向好,其存在的部分缺点我们仍然不能忽视。
首先,合成生物学在合成目标产物的过程中步骤繁琐、成本高昂,且产物量产存在一定困难。拿前文提到的合成淀粉举例,研究人员需要经过“设计-合成-测试-学习”的反复尝试,其间,不仅需要耗费大量的资金,还需要众多的人力资源和人才进行“接力”,费时费力;此外,获取目标产物只是第一步,从实际出发,实现目标产物的量产,目前仍存在一定技术壁垒,众多“疑难杂症”还未攻克;而且,相对于作物自然生长产出“果实”,用这种方法转换淀粉的成本尚不能与农业种植竞争,优势立判。
其次,合成生物学需要用到基因编辑等技术,目前来说,国家层面对于转基因或涉基因编辑仍存在政策的不确定性。作为一项变革性的新兴技术,对于基因编辑,各国和地区普遍缺少现成的、可借鉴的、行之有效的监管经验,在技术监管和风险防控上均保持较高的谨慎态度,在进行创新的同时,“回头望”潜在的技术和伦理风险是当前合成生物学发展所必须面对的现实难题。 目前,各国已经针对基因编辑这一领域做出了应对,未来,在更多人的努力和推动下,相信针对这一技术的更加完善的法律和政策也会成功颁布并被应用和遵守,规避风险与造福人类并不冲突,前提是有对应的限制之策和法律法规。
最后,消费者的接受度也是目前存在的一大难点,人们对于陌生或不熟悉的事物总会有着或多或少的担忧和顾虑。人工合成的自然界已存在的物质,对于消费者来说,其“非天然”的属性会对产物的推广存在一定阻碍,“接受无能”是部分消费者的真实写照。
正如老话所说——“万事开头难”。一项新技术的进步如同刚出生的婴孩一般,开头总是跌跌撞撞,一定时间后,在众人以及各方的努力下,通过技术迭代、流程优化等方式,合成生物学定能突破工业化量产这一瓶颈,真正实现全方位的降本增效,现在,在规模化发展上着墨正当时。 至于人们接受度的问题,则是需要各方拧成一股绳的“合力”去打消消费者的顾虑。
首先,政府和科研机构等需要加强宣传力度,入耳、入心,才能让消费者全然接受;其次,相关部门需要制定相应的安全标准,企业和机构需依法依规开展试验、研究及商业化活动,在商品于市场流动之前,进行充分的验证和安全评价。当然,消费者的接受度就如同技术的进步一样,同样需要时间去沉淀。
风起于青萍之末,浪成于微澜之间。一点一滴的不断进步才能造就一项惊骇世人的成就,不论是合成生物学或是任何领域的发展,打好地基、建好基础,才能让辉煌的万丈高楼从平地而起。

 

资料来源:
1.《多省(市)发布科技创新“十四五”规划力推合成生物学发展》
2.《写入生物经济“十四五”!合成生物迎高光时刻 未来靠“西北风”也能吃饱饭?》
3.《合成生物纳入生物经济“十四五”,未来不用种庄稼也有饭吃?》
4.《诺贝尔奖级成果!人工合成淀粉将给世界带来4大极其深远的影响》
5.《中科院天津工业生物所人工合成淀粉,TikTok网友:期待值拉满》
6.《上海合成生物学下一个“重磅”成果会是什么?》
7.《深度丨一窥他国政府战略中的合成生物学,未来大国博弈的战略制高点?》

本文来源:35斗 作者:陈雨欣
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