技術(shù)進(jìn)步、研發(fā)計劃啟動及政策支持共促2022年我國合成生物學(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、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)圖合成生物學(xué)行業(yè)驅(qū)動因素一、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、已錯配等問題給后續(xù)設(shè)計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序列可共用一個標(biāo)準(zhǔn)的接口，拼接起來可形成一個新的生命系統(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-構(gòu)建-測試-學(xué)習(xí)（Design-Build-Test-Learn）”的循環(huán)流程，通過從大型實驗數(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)化啟動子等基因元件，大大節(jié)省了理性設(shè)計時間，加速合成生物學(xué)的井噴式發(fā)展。我國合成生物學(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2項專利，在基因治療和細(xì)胞治療有1項專利等。二、研發(fā)計劃啟動1997年，我國重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃啟動（“973計劃”），主要支持國家重大需求驅(qū)動的基礎(chǔ)研究和重大新興交叉科學(xué)前沿領(lǐng)域。2010年啟動部署“合成生物學(xué)”專題研究，其中安排了10個研發(fā)項目，為我國合成生物學(xué)發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。2018年，在前期發(fā)展計劃（“973計劃”）的基礎(chǔ)上，科技部啟動國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“合成生物學(xué)”重點(diǎn)專項，專項中重點(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項主要任務(wù)，涵蓋了11個任務(wù)模塊、47個研究方向。

“973計劃”合成生物學(xué)項目

項目名稱

人工合成細(xì)胞工廠

光合作用與人工光合葉片

新功能人造生物器件的構(gòu)建與集成

微生物藥物創(chuàng)新與優(yōu)產(chǎn)的人工合成體系

用合成生物學(xué)方法構(gòu)建生物基材料的合成新途徑

抗逆元器件的構(gòu)建和機(jī)理

合成微生物體系的適配性

微生物多細(xì)胞體系的設(shè)計與合成

合成生物器件干預(yù)膀胱癌的基礎(chǔ)研究

生物固氮及相關(guān)抗逆模塊的人工設(shè)計與系統(tǒng)優(yōu)化

國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“合成生物學(xué)”重點(diǎn)專項任務(wù)及資助情況

研究任務(wù)

基因組人工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)

使能技術(shù)體系與生物安全評估

三、政策推動

根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國合成生物學(xué)行業(yè)發(fā)展趨勢分析與未來前景預(yù)測報告（2022-2029年）》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)諸多省份已出臺并頒布重點(diǎn)鼓勵和支持合成生物學(xué)行業(yè)的政策，加強(qiáng)頂層設(shè)計，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、新建改造GMP廠房、用房租金、建設(shè)產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)臺燈四個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

公布時間

2020.09.18

2020.09.27

2021.01.19

2021.06.09

2021.06.23

2021.06.26

2021.07.09

2021.08.04

2021.09.01

2021.09.02

2021.10.15

2021.11.12

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