技術(shù)進(jìn)步、研發(fā)計(jì)劃啟動(dòng)及政策支持共促中國合成生物學(xué)市場容量加速擴(kuò)張

技術(shù)進(jìn)步、研發(fā)計(jì)劃啟動(dòng)及政策支持共促中國合成生物學(xué)市場容量加速擴(kuò)張合成生物學(xué)是對生物體進(jìn)行有目標(biāo)的設(shè)計(jì)、改造乃至重新合成，這一名詞最早出現(xiàn)于DNA重組技術(shù)發(fā)展的上世紀(jì)70年代。合成生物學(xué)匯聚并融合了生命科學(xué)、工程學(xué)和信息科學(xué)等諸多學(xué)科，在天然產(chǎn)物合成、化學(xué)工業(yè)、生物能源、生物醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。合成生物學(xué)關(guān)鍵技術(shù)圖DeepTech合成生物學(xué)行業(yè)驅(qū)動(dòng)因素一、技術(shù)進(jìn)步1、基因編輯技術(shù)：DNA從頭合成、組裝、測序等相關(guān)技術(shù)飛躍發(fā)展，即科學(xué)家們可以自主設(shè)計(jì)需要的核苷酸序列，并進(jìn)行重新組合，或?qū)ξ粗蛄羞M(jìn)行測序，為后續(xù)其他人工設(shè)計(jì)流程奠定了基礎(chǔ)。2、基因元件的標(biāo)準(zhǔn)化：隨著人們對生物元件、遺傳信息的開發(fā)研究不斷深入，生物序列的不可見、已錯(cuò)配等問題給后續(xù)設(shè)計(jì)基因等操作帶來較大不便。據(jù)此，麻省理工大學(xué)的奈特教授提出了“生物磚（BioBricks）”克隆技術(shù)，促進(jìn)了標(biāo)準(zhǔn)化生物元件的裝配，簡化了設(shè)計(jì)與創(chuàng)造生命系統(tǒng)的過程，使生物合成更加簡易快捷。即如同傳統(tǒng)的機(jī)械制造那樣，這頂技術(shù)使得特定結(jié)構(gòu)和功能的DNA序列可共用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的接口，拼接起來可形成一個(gè)新的生命系統(tǒng)。將DNA看作元件進(jìn)行改造或組裝極大地促進(jìn)了合成生物學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化。3、微生物底盤改造技術(shù)”及“細(xì)胞工廠”：不管是天然產(chǎn)物生產(chǎn)、代謝工程增產(chǎn)還是植物中的藥物、高附加值化學(xué)品生產(chǎn)，都依賴細(xì)胞或微生物作為底盤應(yīng)用的“工廠”。近年來細(xì)胞或生物體基因（組）底盤改造技術(shù)的蓬勃發(fā)展，例如CRISPR/Cas系統(tǒng)可用于調(diào)控基因表達(dá)強(qiáng)度、敲除基因、定點(diǎn)突變等，動(dòng)態(tài)調(diào)控技術(shù)可隨細(xì)胞內(nèi)重要代謝物或熒光指標(biāo)變化而隨時(shí)自我調(diào)整，這些都加快了人工構(gòu)建理想性狀細(xì)胞的進(jìn)程，進(jìn)而已有研究將該技術(shù)拓展到醫(yī)療相關(guān)（如遺傳病改造、修復(fù)等）。隨之涌現(xiàn)了大批公司嘗試將合成生物學(xué)構(gòu)建出的高產(chǎn)菌株開發(fā)落地，2005年Amyris研發(fā)出了可以產(chǎn)生青蒿酸的酵母菌株，隨后又開發(fā)了天然零卡路里甜味劑、法尼烯、大麻二酚等。類似的國外還有Ginkgo、Zymergen、Novozymes等，國內(nèi)有凱賽生物、華恒生物等。4、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)指導(dǎo)下的新突破：人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)可按照“設(shè)計(jì)-構(gòu)建-測試-學(xué)習(xí)（Design-Build-Test-Learn）”的循環(huán)流程，通過從大型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集學(xué)習(xí)系統(tǒng)的行為模式，以預(yù)測復(fù)雜的細(xì)胞代謝、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，模擬分子間相互作用，優(yōu)化啟動(dòng)子等基因元件，大大節(jié)省了理性設(shè)計(jì)時(shí)間，加速合成生物學(xué)的井噴式發(fā)展。中國合成生物學(xué)領(lǐng)域的研發(fā)雖然起步較晚，但也在一定領(lǐng)域取得成就，如在核酸與基因組合成共計(jì)2項(xiàng)專利，在基因治療和細(xì)胞治療有1項(xiàng)專利等。二、研發(fā)計(jì)劃啟動(dòng)1997年，中國重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃啟動(dòng)（“973計(jì)劃”），主要支持國家重大需求驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)研究和重大新興交叉科學(xué)前沿領(lǐng)域。2010年啟動(dòng)部署“合成生物學(xué)”專題研究，其中安排了10個(gè)研發(fā)項(xiàng)目，為中國合成生物學(xué)發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。2018年，在前期發(fā)展計(jì)劃（“973計(jì)劃”）的基礎(chǔ)上，科技部啟動(dòng)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“合成生物學(xué)”重點(diǎn)專項(xiàng)，專項(xiàng)中重點(diǎn)部署“人工基因組合成與高版本底盤細(xì)胞”“人工元器件與基因線路”“人工細(xì)胞合成代謝與復(fù)雜生物系統(tǒng)”以及“使能技術(shù)體系與生物安全評估”等4項(xiàng)主要任務(wù)，涵蓋了11個(gè)任務(wù)模塊、47個(gè)研究方向。

“973

計(jì)劃”合成生物學(xué)項(xiàng)目項(xiàng)目名稱首席科學(xué)家立項(xiàng)年份人工合成細(xì)胞工廠馬延和2011~2015光合作用與人工光合葉片常文瑞2011~2015新功能人造生物器件的構(gòu)建與集成趙國屏2012~2016微生物藥物創(chuàng)新與優(yōu)產(chǎn)的人工合成體系馮雁2012~2016用合成生物學(xué)方法構(gòu)建生物基材料的合成新途徑陳國強(qiáng)2012~2016抗逆元器件的構(gòu)建和機(jī)理林章凜2013~2017合成微生物體系的適配性張立新2013~2017微生物多細(xì)胞體系的設(shè)計(jì)與合成元英進(jìn)2014~2018合成生物器件干預(yù)膀胱癌的基礎(chǔ)研究蔡志明2014~2018生物固氮及相關(guān)抗逆模塊的人工設(shè)計(jì)與系統(tǒng)優(yōu)化林敏2015~2019中國合成生物學(xué)發(fā)展回顧與展望國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“合成生物學(xué)”重點(diǎn)專項(xiàng)任務(wù)及資助情況研究任務(wù)申請數(shù)立項(xiàng)數(shù)資助經(jīng)費(fèi)/億元資助率（資助經(jīng)費(fèi)/申請經(jīng)費(fèi)）基因組人工合成與高版本底盤細(xì)胞44204.1946.9%人工元器件與基因線路55194.0434.2%人工細(xì)胞合成代謝與復(fù)雜生物系統(tǒng)57244.4840.3%使能技術(shù)體系與生物安全評估940.953.0%中國“合成生物學(xué)”項(xiàng)目立項(xiàng)概況與實(shí)施管理建議三、政策推動(dòng)\t"/market/202203/_blank"顯示，隨著合成生物學(xué)重要性日益凸顯，國內(nèi)對于合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)的支持力度也在不斷加大。當(dāng)前國內(nèi)諸多省份已出臺(tái)并頒布重點(diǎn)鼓勵(lì)和支持合成生物學(xué)行業(yè)的政策，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，助推行業(yè)更快發(fā)展。如2021年10月，深圳市光明區(qū)政府頒發(fā)的光明區(qū)關(guān)于支持合成生物創(chuàng)新鏈產(chǎn)業(yè)鏈融合發(fā)展的若干措施中提出，支持合成生物戰(zhàn)略科技力量建設(shè)、創(chuàng)新鏈建設(shè)、產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)、生態(tài)鏈建設(shè)以及合成生物界定等，其中對承接國家省市重點(diǎn)科技專項(xiàng)、新建改造GMP廠房、用房租金、建設(shè)產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)臺(tái)燈四個(gè)方面的合成生物企業(yè)最高給予1000萬元支持。我國生物合成學(xué)相關(guān)政策匯總公布時(shí)間頒布部門政策名稱合成生物學(xué)相關(guān)內(nèi)容2020.09.18發(fā)改委《關(guān)于擴(kuò)大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)投資培育壯大新增長點(diǎn)的指導(dǎo)意見》系統(tǒng)規(guī)劃國家生物安全風(fēng)險(xiǎn)防控和智利體系建設(shè)，加大生物安全與應(yīng)急領(lǐng)域投資，加強(qiáng)國家生物制藥檢驗(yàn)檢定創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)，促進(jìn)生物技術(shù)健康發(fā)展。2020.09.27江蘇省發(fā)改委《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的實(shí)施意見》聚焦產(chǎn)業(yè)應(yīng)用推廣需求，圍繞低成本聚乳酸、生物基合成材料、新一代生物醫(yī)用塑料等可降解塑料相關(guān)技術(shù)方向，加快突破技術(shù)瓶頸，為后續(xù)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣提供技術(shù)儲(chǔ)備和支撐。2021.01.19北京市發(fā)改委《中國（北京）自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)科技創(chuàng)新片區(qū)海淀組團(tuán)實(shí)施方案》結(jié)合人工智能技術(shù)以及臨床研究優(yōu)勢，重點(diǎn)圍繞細(xì)胞基因治療、合成生物學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、高端醫(yī)療器械、智能醫(yī)療服務(wù)布局重大產(chǎn)業(yè)平臺(tái)和重點(diǎn)項(xiàng)目；圍繞“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”，為互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療、智能醫(yī)院建設(shè)提供科技支撐。2021.06.09深圳市人民政府《深圳市國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》生物育種方面，重點(diǎn)圍繞組學(xué)技術(shù)、合成生物學(xué)、植物基因?qū)W、動(dòng)物基因?qū)W、生態(tài)基因?qū)W、食品科學(xué)等領(lǐng)域開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。2021.06.23上海市人民政府辦公廳《上海市戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》基因編輯、拼裝、重組技術(shù)以及人工組織器官構(gòu)建等合成生物學(xué)技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，以推動(dòng)合成生物學(xué)工業(yè)應(yīng)用以及相關(guān)急速臨床應(yīng)用。2021.06.26天津市人民政府《制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展“十四五”規(guī)劃》為發(fā)展生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)，將布局建設(shè)合成生物學(xué)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施和國家合成生物技術(shù)創(chuàng)新中心等創(chuàng)新平臺(tái)，加快“生物制造谷”、“細(xì)胞谷”建設(shè)。2021.07.09上海市人民政府辦公廳《上海市衛(wèi)生健康發(fā)展“十四五”規(guī)劃》支持醫(yī)學(xué)與新興學(xué)科交叉融合發(fā)展，推進(jìn)工程生物學(xué)、半導(dǎo)體合成生物學(xué)等在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，發(fā)展智能細(xì)胞、腦機(jī)融合等前沿技術(shù)。2021.08.04山西省人民政府《山西省“十四五”14個(gè)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》開展合成生物學(xué)基礎(chǔ)研究和生物基高分子新型材料、仿生材料等應(yīng)用技術(shù)開發(fā)，加速合成生物產(chǎn)業(yè)生態(tài)園、生物降解聚酯等重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)，重點(diǎn)發(fā)展生物基聚酰胺、生物降解聚酯、生物炭纖維復(fù)合材料等產(chǎn)品，推動(dòng)人源化膠原蛋白產(chǎn)業(yè)化。2021.09.01上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)《上海市重點(diǎn)領(lǐng)域（科技創(chuàng)新類）“十四五”緊缺人才開發(fā)目錄》在發(fā)布的緊缺人才目錄中，生命科學(xué)領(lǐng)域人才十分緊缺。包括代謝組學(xué)研究人才、微生物菌群和健康評估人才、合成科學(xué)和生命創(chuàng)制研究人才、細(xì)菌學(xué)研究人才等。2021.09.02江蘇省人民政府《江蘇省“十四五”科技創(chuàng)新規(guī)劃》超前部署生物表型、農(nóng)業(yè)合成生物、智慧農(nóng)業(yè)等農(nóng)業(yè)前沿技術(shù)和關(guān)鍵共性技術(shù)，加快發(fā)展農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)，推進(jìn)農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)建設(shè)，完善農(nóng)業(yè)科技社會(huì)化服務(wù)體系，為我省鄉(xiāng)村全面振興和農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化提供堅(jiān)實(shí)的科技支撐。2021.10.15深圳市光明區(qū)政府《光明區(qū)關(guān)于支持合成生物創(chuàng)新鏈產(chǎn)業(yè)鏈融合發(fā)展的若干措施》支持合成生物戰(zhàn)略科技力量建設(shè)、創(chuàng)新鏈建設(shè)、產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)、生態(tài)鏈建設(shè)以及合成生物界定等，其中對承接國家省市重點(diǎn)科技專項(xiàng)、新建改造GMP廠房、用房租金、建設(shè)產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)臺(tái)燈四個(gè)方面的合成生物企業(yè)最高給予1000萬元支持。2021.11.12發(fā)改委&工信部《關(guān)于推動(dòng)原料藥產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案的通知》加快合成生物技術(shù)、連續(xù)流微反應(yīng)、連續(xù)結(jié)晶控制等先進(jìn)技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用。