一場顯微鏡下的萬億產(chǎn)業(yè)風(fēng)暴，正在南京蓄勢待發(fā)！

300多年前，安東尼·范·列文虎克第一次把顯微鏡對準(zhǔn)水，微生物世界由此進(jìn)入人類視野。

50多年前，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)被破譯，生命密碼從“天書”變成了可讀的“字母表”。

今天，我們已能親手改寫這些“字母”：讓藻類像油田一樣“流出”航空燃料，讓酵母像釀酒一樣“釀”出抗瘧藥青蒿素，讓二氧化碳在發(fā)酵罐里“長”成淀粉——空氣直接變糧食。

這一切并非魔法，而是合成生物學(xué)——被公認(rèn)為繼分子生物學(xué)、基因組學(xué)之后的“第三次生物技術(shù)革命”。它把生命視為可編程的硬件，正在重塑工業(yè)制造、醫(yī)療健康、食品、農(nóng)業(yè)和能源的底層邏輯。

全球合成生物產(chǎn)業(yè)尚在襁褓中，市場卻給出驚人預(yù)期：麥肯錫報告預(yù)測，到2025年全球合成生物學(xué)與生物制造產(chǎn)值將達(dá)1000億美元;2030—2040年，其年度經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)有望達(dá)到1.8萬億至3.6萬億美元，屆時全球60%的實物產(chǎn)品有望通過生物制造方式獲得。

中國已在系統(tǒng)布局。2024年工信部等七部委聯(lián)合發(fā)文要求“加快合成生物產(chǎn)業(yè)化”，江蘇省早在2023年11月就將合成生物列入十大成長型未來產(chǎn)業(yè)。南京在“2+6+6”產(chǎn)業(yè)藍(lán)圖中將基因與細(xì)胞產(chǎn)業(yè)明確為未來產(chǎn)業(yè)新賽道，目標(biāo)產(chǎn)業(yè)規(guī)模到2025年達(dá)到100億元，目前擁有金斯瑞、諾唯贊、馴鹿生物、傳奇生物、軒凱生物等全球和國內(nèi)頂尖的行業(yè)龍頭企業(yè)，以及一批高速成長的初創(chuàng)公司，為南京合成生物產(chǎn)業(yè)奠定起步基礎(chǔ)。

一場從顯微鏡下掀起的產(chǎn)業(yè)風(fēng)暴，正在南京蓄勢待發(fā)。

細(xì)胞工廠：

重寫生命制造法則

生命，竟然可以壓縮成一串?dāng)?shù)字。

一個酵母的數(shù)據(jù)大小約13M，相當(dāng)于一首MP3歌曲的大小;一個人的全基因組加多組學(xué)數(shù)據(jù)總量約30GB，相當(dāng)于一部4K藍(lán)光電影。

這一切始于1977年。諾貝爾化學(xué)獎得主弗雷德里克·桑格創(chuàng)立了第一代DNA測序法，使人類第一次能像掃碼一樣逐字閱讀DNA，并直接存成計算機(jī)可識別的符號。

這意味著，生命信息不再是“黑箱”。此后，每一次“讀得更長、測得更準(zhǔn)、算得更快”的躍遷，都把生命再向數(shù)字世界推進(jìn)一步。生物體由此可被存儲、復(fù)制、改寫——“數(shù)據(jù)化”的大門正式開啟。

合成生物學(xué)則把這份數(shù)字藍(lán)圖變成可執(zhí)行的“生命程序”。它用工程思維對生物體進(jìn)行重新設(shè)計、改造與合成，構(gòu)建具有全新功能的細(xì)胞工廠。與傳統(tǒng)的化學(xué)合成不同，合成生物把活細(xì)胞當(dāng)作可編程的硬件，把“稀缺”變?yōu)椤鞍葱柚圃臁?，將大自然的“限量款”升級為人類的“量產(chǎn)款”。

而新技術(shù)的落地，會帶來指數(shù)級增長，為醫(yī)療、能源、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等多個領(lǐng)域帶來顛覆性變化。

8月14日上午9點，記者走進(jìn)江北新區(qū)企業(yè)軒凱生物時，兩位從河南專程趕來的老客戶正拉著企業(yè)董事長馮小海商量接下來的新合作。作為農(nóng)資經(jīng)銷商，他們想要帶回去的產(chǎn)品“谷樂豐”特種肥料有奇用：一畝田多花390元，就能為每畝大蒜田帶來4500斤的干蒜產(chǎn)量，比原先增產(chǎn)30%以上。

產(chǎn)生神奇作用的是聚谷氨酸——近日入選了工業(yè)和信息化部消費品工業(yè)司公示的首批生物制造標(biāo)志性產(chǎn)品名單，是全省唯一入選產(chǎn)品。這是一種通過微生物發(fā)酵制備得到的生物高分子材料，有保水保肥、促進(jìn)根系生長、提高肥料利用率、增強(qiáng)抗逆性等作用。目前，該公司的聚谷氨酸產(chǎn)品國內(nèi)市場占有率超過60%。

合成生物在醫(yī)藥界已經(jīng)造福了人類。傳奇生物把CAR基因插入患者自體T細(xì)胞，制成“活細(xì)胞藥物”。目前已上市產(chǎn)品實現(xiàn)復(fù)發(fā)/難治多發(fā)性骨髓瘤患者的總體緩解率高達(dá)98%。2024年全球銷售額9.6億美元，峰值預(yù)期50億美元，意味著數(shù)萬患者獲得長期生存。

南京周子未來則是未來食品的探路者之一。企業(yè)研制出我國第一塊細(xì)胞培養(yǎng)肉產(chǎn)品。從60斤到120斤的豬育肥周期需要至少五六個月，但一塊細(xì)胞培養(yǎng)肉的生產(chǎn)差不多只需一個月?！昂铣缮镉梦⑸镞@樣很小的單位，來做物質(zhì)和能量最高效的轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)出人類社會需要的東西?！敝茏游磥砜偨?jīng)理丁世杰說。

江蘇僅三生物在日化界闖出一條路。麥角硫因一直備受高端護(hù)膚品品牌追捧，被稱為“抗氧化黃金”?！昂铣缮锛夹g(shù)有效提高麥角硫因產(chǎn)量，麥角硫因生產(chǎn)成本直降九成，變?yōu)槠栈菪徒】党煞??！眱H三生物創(chuàng)始人兼董事長丁威說。

這種跨界的影響還在擴(kuò)展——合成生物學(xué)的魅力在于它的無限可能，萬物皆可合成。它被研究者譽為“未來的上帝之手”，未來人類不再受限于自然界的限制，可以通過設(shè)計和改造生物體，生產(chǎn)傳統(tǒng)制造業(yè)難以高效制造的、產(chǎn)量極低的甚至自然界稀有的或不存在的特殊產(chǎn)品。

這是人類史上的一次跨越。合成生物學(xué)讓我們從“格物致知”走向“造物致知”，從認(rèn)識生命、改造生命走向合成生命、設(shè)計生命，成本更低、功效更準(zhǔn)。

南京理工大學(xué)副教授耿紅軍認(rèn)為，與傳統(tǒng)的化學(xué)方法相比，以合成生物為核心的生物制造可以從根本上改變化工、醫(yī)藥、能源、農(nóng)業(yè)等傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)高度依賴化石原料和不可持續(xù)的高污染、高排放加工模式，推動制造業(yè)向高端化、綠色化轉(zhuǎn)型。

新芽破土：

萬億藍(lán)海初啟航

合成生物學(xué)一路高歌猛進(jìn)，首要功臣是“讀、寫、改”三大底層技術(shù)的成本跳水。

基因測序是“讀”基因的程序，一個人類全基因組測序從2001年需30億美元降到2024年200美元左右?；蚝铣墒恰皩憽钡某绦?，每個堿基對合成成本已從2003年的1美元降至0.001美元。基因編輯是“改”的過程，成本已經(jīng)從10萬美元降到1000美元以內(nèi)。

技術(shù)門檻的急速下探，讓合成生物從“象牙塔”走進(jìn)車間、農(nóng)田和藥房。需求端隨即沸騰，企業(yè)如雨后春筍般涌現(xiàn)。醫(yī)藥行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，截至2024年6月，全國合成生物相關(guān)企業(yè)已超680家，其中上市公司占17%，初創(chuàng)企業(yè)占82%以上;超過九成企業(yè)聚焦下游應(yīng)用，醫(yī)藥健康領(lǐng)域覆蓋率達(dá)88%。

擎科生物副總裁趙春德明顯感受到合成生物市場上的活躍。作為一家平臺型企業(yè)，擎科生物將自己定位為“底座型基礎(chǔ)設(shè)施提供者”，從上游的設(shè)計與算法、中游的核酸制造與遞送，到下游的檢測與應(yīng)用轉(zhuǎn)化，提供解決方案和規(guī)模化產(chǎn)品。在全國34家子公司中，南京公司的規(guī)模位于第二。“目前企業(yè)的收入相較于2018年翻了3倍?！?/p>

江蘇是國內(nèi)最早布局合成生物的省份之一。江南大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)在國內(nèi)外的植物蛋白、細(xì)胞肉領(lǐng)域有重要影響;江南大學(xué)的工業(yè)菌種與酶工程更是全球領(lǐng)先。

2023年12月，江蘇省科技咨詢協(xié)會牽頭，聯(lián)合省科技發(fā)展戰(zhàn)略研究院、江南大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)等共同完成《江蘇合成生物產(chǎn)業(yè)培育與創(chuàng)新發(fā)展的路徑與政策研究》。記者從這份報告中獲悉，江蘇合成生物產(chǎn)業(yè)總體上處于初創(chuàng)期的快速發(fā)展階段，主要是小規(guī)模開發(fā)與應(yīng)用，大部分創(chuàng)業(yè)公司還沒進(jìn)入到產(chǎn)品落地的階段，市場格局尚未形成。

目前，全省合成生物產(chǎn)業(yè)以南京、蘇州、常州為主。南京超前布局合成生物的上游分支——基因與細(xì)胞產(chǎn)業(yè)，這是合成生物產(chǎn)業(yè)的“底層技術(shù)+核心載體”，像“芯片廠”之于手機(jī)行業(yè)——它決定了合成生物能造什么、造多快、造多便宜。

按照目標(biāo)，全市基因與細(xì)胞產(chǎn)業(yè)規(guī)模今年要達(dá)到100億元。目前，南京形成了以基因檢測、基因編輯、基因合成、診斷試劑、細(xì)胞精準(zhǔn)醫(yī)療為特色優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)體系，江北新區(qū)、江寧區(qū)、棲霞區(qū)三區(qū)集聚發(fā)展初步形成，擁有全球最大的基因合成供應(yīng)商金斯瑞，世和基因、馴鹿生物等基因與細(xì)胞行業(yè)二十強(qiáng)企業(yè)。南京江北新區(qū)生物醫(yī)藥谷集聚著生物醫(yī)藥企業(yè)1300余家，正在打造具有全球影響力的“基因細(xì)胞城”。

在棲霞仙林片區(qū)，南京(仙林)合成生物創(chuàng)新谷也在緊鑼密鼓地建設(shè)中。該創(chuàng)新谷一期投資約3億元，建設(shè)江蘇省合成生物基礎(chǔ)研究中心和南京師范大學(xué)國際合成生物學(xué)研究中心?！芭c傳統(tǒng)學(xué)科的基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)之間跨度有很大不同，合成生物往往在概念或?qū)嶒炇覙悠返臅r候就開始商業(yè)化開發(fā)，協(xié)同遞進(jìn)中尤其需要我們?yōu)楫a(chǎn)業(yè)加速提供技術(shù)服務(wù)。”南京師范大學(xué)食品與制藥工程學(xué)院黨委書記吳麗娜說。

“剛破土”的合成生物產(chǎn)業(yè)尚小，短期內(nèi)難見茂密森林。業(yè)內(nèi)受訪人士普遍表示，目前合成生物產(chǎn)業(yè)化才剛剛起步，企業(yè)數(shù)量少、規(guī)模小，大部分為初創(chuàng)企業(yè)，而且分布零散，難以形成產(chǎn)業(yè)鏈上下游的良性互動，相互促進(jìn)整體發(fā)展的驅(qū)動力不強(qiáng)。

時間軸上，2030年之前合成生物技術(shù)應(yīng)用都將以散點突破為主，2030—2035年有望迎來多點規(guī)模化。盡管目前合成生物產(chǎn)品在總生產(chǎn)規(guī)模中的占比較小，但行業(yè)正跨越奇點，后續(xù)增速或?qū)⑦h(yuǎn)超線性預(yù)期，甚至重塑多個傳統(tǒng)行業(yè)。

人類對這片疆域的想象，才剛剛開始。

熱潮之后：

如何穿越量產(chǎn)“死亡谷”

“其實沒幾家現(xiàn)在在過好日子?！瘪T小海的話，掀開了合成生物熱潮的B面。在這個充滿前景的領(lǐng)域，企業(yè)能否真正立足，核心在于兩大關(guān)鍵考驗：選品是否切中市場剛需，以及能否跨越規(guī)?；慨a(chǎn)的鴻溝。

軒凱生物的經(jīng)歷堪稱行業(yè)標(biāo)桿。其王牌產(chǎn)品聚谷氨酸，不僅助推年產(chǎn)值達(dá)到3.5億元，更累計服務(wù)180家大型肥料企業(yè)，年供應(yīng)肥料超1000萬噸。公司宣稱，目前國內(nèi)每5噸增效復(fù)合肥中，就有1噸是其產(chǎn)品，直接帶動農(nóng)民增收百億元。

這份難得的成功，源于長達(dá)26年的接力長跑：2000年南工大教授徐虹在國內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)聚谷氨酸，中國工程院院士歐陽平凱前瞻性地斷定其具有重要價值，2010年軒凱生物成立、將實驗室成果推向工業(yè)化，凝聚了三代師生堅持不懈的努力。

然而，從研發(fā)到市場的征途充滿荊棘。消費品生命周期通常僅3—4年，而合成生物學(xué)新產(chǎn)品的開發(fā)周期長達(dá)約5年，投入高達(dá)5000萬美元。選品錯誤或市場突變，隨時可能導(dǎo)致商業(yè)化折戟?！凹夹g(shù)達(dá)到一定水平、實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)后，應(yīng)用產(chǎn)品最終比拼的必然是價格?！瘪T小海一語道破競爭本質(zhì)。

軒凱生物的應(yīng)對策略是雙管齊下：一方面，持續(xù)投入研發(fā)(占營收7%—8%)，瞄準(zhǔn)聚谷氨酸的“升級版”泛菌多糖，布局下一代產(chǎn)品;另一方面，深挖現(xiàn)有產(chǎn)品價值，從單純賣原料轉(zhuǎn)向創(chuàng)立品牌、提供制劑產(chǎn)品，以維持溢價空間。同時，積極拓展應(yīng)用場景——隨著成本下降，產(chǎn)品在食品、化妝品、日用品等領(lǐng)域的潛力被不斷挖掘，打開了“無數(shù)種可能”。

規(guī)?；慨a(chǎn)，則是橫亙在眾多企業(yè)面前的更大難關(guān)。工藝放大絕非簡單的等比例縮放?！敖湍高@些生物體沒那么‘乖乖聽話’?！苯透粚嶒炇邑?fù)責(zé)人潘登解釋道，“大規(guī)模反應(yīng)器的混合均勻度和參數(shù)一致性往往不如小試設(shè)備，生物體反應(yīng)存在變數(shù)，實際效果常低于理論預(yù)期?！边@使得理論可行的生物合成路徑，真正能在成本上超越化學(xué)合成且規(guī)模達(dá)到十萬噸級的材料屈指可數(shù)。

這直接導(dǎo)致了困擾初創(chuàng)公司的“規(guī)?！杀俱Ｕ摗保荷镏圃焓琴Y本密集型行業(yè)，研發(fā)和商業(yè)化需巨額資金。初創(chuàng)企業(yè)缺乏規(guī)模優(yōu)勢，被迫小批量運行，結(jié)果成本居高難下。若無法顯著降本增效，生物合成產(chǎn)品將難以撼動成熟且成本優(yōu)化的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈，市場立足無從談起。

資本市場的反應(yīng)清晰印證了這一困境。盡管2021年全球合成生物學(xué)融資曾沖上近218億美元的高峰，但2022年迅速回落至103億美元，投資趨向理性和精準(zhǔn)化。

然而，長遠(yuǎn)前景依然被廣泛看好。眾多券商認(rèn)為，當(dāng)前產(chǎn)業(yè)仍處爆發(fā)前的初期階段。憑借在產(chǎn)品創(chuàng)新與成本控制方面的潛力，中國企業(yè)有望在全球競爭中嶄露頭角，成為領(lǐng)軍力量。

“新技術(shù)的革新發(fā)展，最終將為患者、為大眾帶來切實福利，對人類社會的進(jìn)步至關(guān)重要。”前沿生物首席商務(wù)官王昌進(jìn)說。

前路漫漫，未知猶存。但企業(yè)家們?nèi)缤醪M(jìn)一樣，依舊對行業(yè)未來充滿信心。他們深知，合成生物的春天不會憑空降臨，唯有在長路上埋頭深耕，靜待產(chǎn)業(yè)真正成熟時刻的到來。

新華日報·交匯點記者 王麗華 實習(xí)生 費暢