打造合成生物學制造“夢工廠”,藍晶生物要從低成本PHA入手

應用傳統的製作方法,一瓶香味四溢的玫瑰精油可能需要1000多朵玫瑰的花瓣。現在我們可以省下這1000多朵玫瑰花瓣,製造出同樣效果的玫瑰精油,其背後依託的就是合成生物學技術。首先從玫瑰花中提取基因,然後將其克隆到酵母細胞中,就可以在生物反應器中利用酵母合成玫瑰精油。

通過上述的例子,可以感受到合成生物學其實和我們的生活非常貼近。科學家可以利用不同的微生物釀造出不同的產品,比如精細化工產品、食品和食品添加劑、化妝品原料、藥物和保健品等,這一過程和釀酒類似。

合成生物學技術的商業化目前還處於襁褓中,狀況與計算機在上世紀50到60年代的處境比較類似。不過其快速發展的趨勢是可以預見的。到2018年,該領域的產值可能達到56億美元,而2013年的產值僅為19億美元。

國內外的院校從未停止對合成生物學的研究進程,美國的MIT和中國的清華大學算得上是其中研究成果較為突出的科研機構。2016年,清華大學也孵化出了專注合成生物學技術的初創企業——藍晶微生物科技,並在2017年2月獲得峰瑞資本(FreeS VC)領投的500萬元天使輪融資。不過從做科研到做生意,總要尋求一個有效的市場切入點,藍晶決定從有巨大市場空間的PHA低成本合成技術入手。

首先來科普下PHA,就像植物用澱粉貯藏糖分一樣,自然界中許多微生物都使用一種叫做PHA(聚羥基烷酸酯)的聚酯來貯藏能量。PHA是一種新型的可完全生物降解的熱塑性塑料,替代了造成白色汙染的傳統不可降解塑料。通過調整單體配比,PHA產品的應用領域已不侷限在單一的塑料製品,還可以在農藥緩釋劑、高性能生化濾膜、醫藥緩釋長效藥物載體以及骨釘、手術縫合線、人體整形填充材料等方面大顯身手。

簡言之PHA是一種可降解的環保生物材料,可以代替對土壤危害嚴重的傳統塑料。而PHA的生物親和特性使之也可以應用在醫療領域。不過PHA的生物合成過程也面臨著原料成本高、設備運行成本高、產物純化成本高的“三高”問題,這大大延緩了PHA的商業化進程。

藍晶就是要用合成生物學技術開發低成本的PHA生產技術。藍晶創始人李騰告訴36氪,這項技術的關鍵在於微生物菌種的優化和以此為基礎對整個生產工藝的重構,這正是合成生物學的力量所在。2010年,李騰所在的清華實驗室研究人員從新疆艾丁湖邊的鹽鹼地分離出了一株特殊的細菌,獨特的性能使得它成為低成本合成PHA的理想微生物。隨後研究人員利用合成生物學技術對這株微生物進行了一系列優化,通過DNA水平的“編程”控制微生物的行為,從而重構了整個生產工藝。

在將這項技術產業化時,李騰認為“專業的事要交給專業的人做”,因此藍晶選擇專注於菌種選擇+菌株改造的上游技術,並以技術授權的形式和下游生產工廠合作,共同生產不同類型的PHA以應用於不同產品。藍晶的PHA塑料將主要面向農用地膜、醫用植入材料和可降解包裝材料三個領域。

國外專注PHA業務的企業主要有Metabolix和Meredian Holdings Group Inc,國內專注PHA業務的企業有天津國韻和寧波天安,這些企業已在PHA技術領域深耕多年,並有穩定量產。李騰說相比這些行業前輩,藍晶的PHA成本會更低,而且他們還在不斷優化生產工藝、原料轉換率、純化過程等,從而持續降低PHA的生產成本。李騰預期樂觀估計量產後的PHA成本會比國外量產的PHA低30%左右,他們也會努力依託成本優勢在行業內立足並壯大。

不過正如開頭所講,PHA只是藍晶進入合成生物學行業的切入點,在李騰看來,眾多成熟的生物製造企業目前正面臨著轉型升級的壓力,特別希望有新的產品出來,而新產品的核心就是新的菌種和新的細胞工廠,合成生物學技術將在未來釋放巨大的潛力

藍晶想做的是一個標準化的研發流程商業實驗室,通過高效率的開發和優化不同種類的菌種,以技術支持的形式幫助下游企業生產不同的生物製造產品,並應用在不同的領域。類似美國合成生物學平臺Zymergen 和 Ginkgo Bioworks在做的事。不過在國內,尚沒有有足夠先進技術和實力的公司來做這件事。Zymergen創立於 2013 年的,是利用機器學習等技術,重新設計微生物的基因組成。之後,得到強化的微生物則可用於包括生產仿製藥在內的現有工業流程。2016年10月,Zymergen宣佈獲得1.3億美元B輪融資。這輪融資由軟銀領投,參投者包括現有投資者 DCVC、True Ventures、 AME Cloud Ventures等。諾貝爾獎物理獎得主朱棣文也將擔任該公司董事。

不過李騰表示這是未來的想象空間也是他們努力的方向,現階段藍晶還是會立足PHA的菌種優化以及合作生產。

藍晶的核心成員包括CEO 李騰,清華大學生物材料博士生。CTO張浩千,北京大學物理學院博士生,合成生物學領域10篇相關領域文獻。首席科學家陳國強,清華大學教授,國際PHA領域權威專家。有意思的是在團隊方面,藍晶也顯示出了互補的特性。關注基礎研究的CTO張浩千展現了在合成生物學領域極強的科研能力,而CEO李騰則對合成生物學技術的商業化更感興趣。

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