中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院消費品工業(yè)研究所二O二五年四月十五五"時期u中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所在淀粉的人工合成方面取得重大突破

性進(jìn)展

，相關(guān)工作于2021年9月24日

發(fā)表于國際頂尖雜志《科學(xué)》

。u首次實現(xiàn)了二氧化碳到淀粉的從頭合成，

生產(chǎn)淀粉不再依賴光合作用。

背景

隨著基因檢測成本“超摩爾定律

”般下降，

以及基因編輯技術(shù)

快速發(fā)展，

可以低成本優(yōu)化或重塑生物生產(chǎn)過程

，合成生物等先進(jìn)生物制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用成為可能。

未來

，生物制造技術(shù)將進(jìn)一步與工程技術(shù)、信息技術(shù)、材料科

學(xué)等深度交叉融合

，是全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革戰(zhàn)略制

高點。700060005000400030002000100006227533752012020年

，基因編輯技術(shù)研究在6200多份科學(xué)出版物中被廣泛提及，

而十年前還不到100份。3252229113466973301

1

1

5

7

17

28

39

5487

145120000000100000000800000006000000040000000200000000基因測序成本從21世紀(jì)初的數(shù)億美元降到今天的數(shù)

百美元，

下降了大約100

萬倍。

單個基因成本——摩爾定律

生物制造是科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵領(lǐng)域

以葡萄糖為例

，傳統(tǒng)生產(chǎn)方式只能通過擴(kuò)產(chǎn)能來提

升產(chǎn)量

，未來生物制造方式可以主要通過提升生產(chǎn)

效率來提升產(chǎn)量

，有效突破擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模瓶頸

，大

幅降低成本

，對現(xiàn)有生產(chǎn)方式產(chǎn)生顛覆性影響。圖

：基因測序成本變化趨勢圖

：基因編輯技術(shù)研究逐年增長200120022003200420052006200720082009201020112012201320142015201620172018201920204311國家生物制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模（元）占工業(yè)增加值比重數(shù)據(jù)來源中國1萬億2.4%根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)整理美國3萬億11%《2023年美國商務(wù)部生物經(jīng)濟(jì)有關(guān)

報告》歐盟

（含英國）5萬億6.2%《2008-2018年歐洲生物經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)》日本0.3萬億3.2%日本經(jīng)某省市數(shù)據(jù)

1998年，“

21世紀(jì)制造業(yè)挑戰(zhàn)展望委員會

”主席勃林格（

J.Bollinger）

首次提出“生物

制造”的概念。

2005年

，世界經(jīng)合組織（

OECD）在其《生物技術(shù)在工業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的應(yīng)用》報告中提

出至2030年

，生物制造產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益將在生物經(jīng)濟(jì)中的貢獻(xiàn)率達(dá)到60%以上。

2012年

，美國《國家生物經(jīng)濟(jì)藍(lán)圖》將以基因組學(xué)、合成生物學(xué)為代表的生物制造技術(shù)作為重點發(fā)展領(lǐng)域加以支持。

2014年，

歐盟《工業(yè)生物技術(shù)工業(yè)路線圖》提出生物制造技術(shù)的主要研究與發(fā)展方向，并提出在2030年將生物基產(chǎn)品或可再生原料替代份額增加到25%的發(fā)展目標(biāo)。

2019年，

日本《生物戰(zhàn)略2019》強(qiáng)調(diào)“力爭通過發(fā)揮日本的生物制造優(yōu)勢并融合IT技術(shù)，為開拓某省市場、解決社會問題及實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)等做貢獻(xiàn)”。

生物制造是以前沿生物科學(xué)為基礎(chǔ)

，以先進(jìn)工業(yè)

生物技術(shù)為核心

，利用生物體機(jī)能改造現(xiàn)有制造

過程

，或利用生物質(zhì)資源進(jìn)行能源、材料與產(chǎn)品

生產(chǎn)的新型制造方式。

生物制造是制造業(yè)做大做強(qiáng)的重要抓手生物制造示意圖生物制造可以看作是“

DNA層面的編程”

，前端為細(xì)胞的改造

，后端為生物發(fā)酵生產(chǎn)。注

：現(xiàn)代生物制造包括氨基酸

、有機(jī)酸

、多元醇等食品原料及添加劑行業(yè)

、基因工程藥物

、合成天然產(chǎn)物等醫(yī)藥行

業(yè)

、生物基再生纖維

、生物基合成纖維

、微生物纖維紡織等化纖行業(yè)

、生物基化學(xué)品

、生物基塑料

、生物基橡膠等

化工行業(yè)

、燃料乙醇

、生物柴油

、生物天然氣等燃料行業(yè)以及酶制劑等其他行業(yè)。

生物制造是實現(xiàn)碳中和的重要支撐

通過基因工程藥物、疫苗、生物診斷試劑等生物產(chǎn)品的創(chuàng)制

，提升疾病預(yù)防和

治療水平

，進(jìn)一步提高生命質(zhì)量。

通過生物制造方法提高藥物、藥材的生產(chǎn)效率

，進(jìn)一步降低藥品成本

，實現(xiàn)稀

缺藥材的人工合成。

基于基因工程、干細(xì)胞培養(yǎng)、

3D打印的動物蛋白人工合成技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)富營養(yǎng)

的肉、蛋、奶制品的連續(xù)供應(yīng)

，一碳轉(zhuǎn)化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)淀粉的人工合成

，顛覆

性重構(gòu)人類食物鏈。

農(nóng)業(yè)產(chǎn)品和食品一旦實現(xiàn)工業(yè)生物制造

，將有效緩解糧食安全壓力。

為國家生物安全治理、應(yīng)對重大新發(fā)突發(fā)傳染病、動植物疫情以及潛在的生化武器威脅提供技術(shù)、產(chǎn)品、裝備和解決方案。

生物制造是國家發(fā)展安全的重要保障生物安全糧食安全健康安全

全球生物制造產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向及分布

全球主要國家生物制造技術(shù)體系及應(yīng)用案例

我國生物制造產(chǎn)業(yè)應(yīng)用和發(fā)展概況