合成生物科技赋能原料创新,华熙生物推动产业升级

时间 2024-06-19 14:36力矩中国

随着生物科技的快速发展,合成生物技术作为其中的一支重要力量,正在全球范围内引领生物活性物原料获取的全新变革。这一变革不仅体现在技术创新与突破上,更体现在全链路发展与产业转化的加速、绿色高效生产方式的兴起以及政策与市场环境的双重支持上。

6月2日,第二届中国(济南)透明质酸产业大会暨中国生命健康产业科技创新大会在济南召开。其中,由华熙生物及江南大学联合主办的“合成生物学与原料创新可持续发展暨第五届生物活性物高峰会议”是本次大会最为重要的分会议之一,聚焦“合成生物学、可持续发展、生物活性物”等关键议题。

来自中国科学院天津工业生物技术研究院、清华大学、山东大学、北京化工大学、美国纽约大学等国际知名科研院所的百余名教授、专家、研究员济济一堂,就合成生物所涉及的多个学科、产业领域展开深度交流与探讨。

华熙生物董事长兼总裁赵燕表示,华熙生物希望通过本次会议,把脉未来合成生物的发展方向,为承接科学家的发现、发明,真正做好产业转换,实现科研院所与企业的良好合作奠定基础。

合成生物革新原料获取

合成生物(Synthetic Biology)是一门交叉学科,它结合了生物学、化学、工程学等多个学科的知识和技术,采用高通量筛选、基因合成、基因编辑、网络调控等新技术来改写[1] 。

合成生物技术的***性意义在于它极大地扩展了物质获取的边界[2] ,人们能够创造或生产出传统方法难以或无法获取的物质。

赵燕表示,传统上,人类依赖于动物提取、植物提取、石化基来源等方式来获取各种人类所需要的物质。然而,这种方式不仅消耗大量资源、能源,而且在各个环节中增加了大气二氧化碳的排放。而生物制造,正是减少碳排放的一种新路径。[3] 现在,很多物质都可以通过合成生物细胞工厂来生产获得。

她表示:

“生物制造利用自然界中易获取的植物基资源,如粮食副产物、秸秆、玉米纤、各种纤维素和芦苇等,以及树皮和树屑等,作为碳源。通过细胞工厂——改造后的细胞,如大肠杆菌、谷棒杆菌和毕赤酵母菌等,在发酵罐中进行高效生产。这种方式不仅能够大大提高生产效率、降低成本,更减少了对资源、能源的依赖,降低二氧化碳的排放。”

以透明质酸为例,赵燕称,传统的提取方法依赖于鸡冠等动物组织,不仅效率低下且成本高,还存在异源污染的风险。而通过微生物发酵和细胞工厂技术,不仅可以高效生产透明质酸,还能准确控制其分子量,以适应不同的应用需求。这一进步在多糖类复杂分子[4] 的获取上尤为显著,为生物制造行业提供了强大的技术支撑。

在其看来,发展合成生物技术支撑的生物制造,培育新质生产力,不仅符合国家战略需求,也是应对当前全球挑战的重要途径。

此外,合成生物技术还能够实现物质的定制化生产,根据具体需求设计和优化生物系统,生产出符合特定要求的生物活性物,进一步提高了物质获取的效率和灵活性。

合成生物学的三大底层技术——基因测序、基因合成、基因编辑日趋成熟,这些技术的进步极大地推动了生物活性物原料的获取效率与精度。

同时,AI、计算机、工程学等跨学科技术的融合应用,使得合成生物基础研究成果持续爆发,为生物活性物原料的获取提供了源源不断的创新动力。

值得关注的是,合成生物技术在生物活性物原料获取中的应用,不仅提高了生产效率,更在原料安全和环保方面表现出色。相较于传统的化学合成方法,合成生物技术通过构建细胞工厂,实现了生物活性物原料的绿色高效生产。这种生产方式在减少环境污染、提高产品质量等方面具有显著优势。

华熙生物生物活性物研发管理总监王瑞妍指出,合成生物技术的迭代更新以及成本的降低,正在驱动生物制造产业的全面升级,预示着合成生物领域将迎来技术革新的加速期。

华熙生物“聚焦”合成生物

在生物制造领域,合成生物学正以其独特的优势,推动产业向多元化、高效化、绿色化方向发展。从农业、材料、能源到化工,合成生物学都展现出巨大的应用潜力。

公开资料显示,华熙生物作为生物制造领域的领军企业,早于2018年起就开始积极布局合成生物技术,并将关注点聚焦在提高生命质量和延长生命长度的活性物原料研发上。

王瑞妍指出:

“以合成生物学为核心技术,华熙生物通过微生物细胞工厂或酶催化等方法,生产具有特定功效的生物活性物。不仅解决了传统提取方法成本高、环境污染等问题,还大大提高了产物的纯度和生产效率。”

例如,麦角硫因这一活性物质,原本通过松蕈发酵提取,产量低且纯度难以保证。而华熙生物通过构建微生物细胞工厂,实现了麦角硫因的高效生产,纯度高达99%,为消费者提供了更加纯净、高效的健康选择。

在活性物原料研发方面,华熙生物不断推陈出新,涵盖人母乳寡糖、胶原蛋白、依克多因等多个领域。

其中,人母乳寡糖作为母乳中的重要成分,对婴儿肠道发育具有重要作用。而人乳寡糖的获取困难重重,华熙生物通过合成生物学方法成功实现了其高效生产。

华熙生物在研发投入持续加大。2023年,华熙生物的研发投入达到4.46亿元,同比增长14.98%,占营业收入的7.35%。而到了2024年一季度,公司研发费用达到9574.13万元,同比增长0.67%,占营业收入的7.04%。

王瑞妍表示,华熙生物不仅在合成生物技术的研发上具有优势,更通过打造闭环产业链,成为国内为数不多集“合成生物”研发创新能力、中试及产业转化能力、市场转化能力三大能力为一体的合成生物全产业链企业,实现了从原料创新到终端产品的全链条覆盖。

截至目前,华熙生物已经成功搭建起合成生物研发平台,建设了合成生物技术国际创新产业基地,并建成了全球最大的中试转化平台。

在研发人才队伍建设上,华熙生物打造了一支由国际领先合成生物学人才组成的青年研发团队,覆盖从DNA合成、DNA设置到路径改造、生产制造、转化,以及应用开发全流程。

在产学研方面,华熙生物积极与国内外20余家知名科研院校展开合作,承担国家级、省市级的重点研发项目,实现科技创新突破,推动我国生物科技的自主研发创新及产业发展。

2023年全年,生物活性物方面共与19家单位开展54项(新增27项)合作项目,截至去年年末,共计32个项目进入中试、功效测试或应用研究、试产及商业化阶段。

展望未来,王瑞妍透露,华熙生物将继续围绕生命健康相关的生物活性物进行研发,短期将结合市场需求快速转化产品,中期将融合其他技术突破现有难题,长期则着眼于交叉学科下的颠覆性技术创新。

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