合成生物学作为21世纪的前沿交叉学科,正推动着生命科学的革命性突破。科学家们利用基因编辑、模块化生物元件设计等工程化手段,突破自然进化限制,实现对生命系统的精准设计与再造,其催生出的生物制造技术已深度融入医药、能源、农业等关键领域,成为重构产业链的重要驱动力,与杭州“5+X”未来产业布局形成战略协同。
4月16日下午,杭州科学大讲堂第221讲在杭州医药港小镇和达药谷举办。本次讲座特邀西湖大学合成生物学与生物智造中心创始主任、浙江省智能低碳生物合成重点实验室主任曾安平,以“合成生物学与生物制造:从实验室到产业化”为主题,与100余位医药相关领域的科技工作者展开一场科学探索与产业变革的深度对话。杭州市科协相关负责人为曾安平颁发大讲堂铭谢牌。
权威专家领航 聚焦前沿热点
曾安平长期致力于合成生物学、生物制造及工业生物技术研究,在相关领域取得了多项突破性成果,尤其在二元醇及氨基酸生物合成中实现多项成果的工业应用。此次讲座,他主要围绕合成生物学颠覆性技术如何重塑生物制造范式,从实验室研究到规模化生产的核心挑战与突破路径,生物智造在新生物医药、未来食品、新材料开发等领域的应用前景,以及结合德国工业生物技术经验与中国创新生态的战略思考等方面展开了分享。
讲座伊始,曾安平结合自身跨学科研究背景与跨国学术经历,系统阐释了合成生物学与生物制造的科学内涵、战略价值及发展潜力。他强调,生物合成技术具备原料可再生、生产过程低碳环保、应用场景多元拓展、赋能农业产业升级等显著优势,其发展不仅契合国家重大战略需求,更与粮食安全、能源转型及生态保护紧密相关。我国虽是生物制造领域产能规模领先的大国,但在核心技术攻关、产业链高端布局等方面仍存短板,亟待释放从“制造大国”向“技术强国”跃迁的潜能。
曾安平详细介绍了其团队在合成生物学与工业生物技术等研究方向的最新进展。例如,在国际上率先将系统生物学及基于蛋白质结构的合成生物学应用于工业生物过程研究,特别是在二元醇及氨基酸生物合成领域,从基础研究到生化工程及工艺过程开发进行了系统的创新性工作,相关成果已实现工业应用。他以1,3-丙二醇(PDO)这一重要工业生物过程为例,介绍了从代谢途径的定量分析、设计、调控到生物反应器与产品分离过程的系统性研究,以及开发的原创工艺过程,为这一生物过程的工业化奠定了基础。
产业机遇凸显 低碳未来可期
随着全球对可持续发展和绿色经济的关注度不断提高,合成生物学与生物制造产业迎来了前所未有的发展机遇。麦肯锡数据显示,全球60%的物质产品能够通过生物制造方式实现,未来10到20年间,生物技术将为全球每年带来2至4万亿美元的直接经济效益。曾安平在讲座中指出,合成生物学正在快速向实用化和产业化的方向发展,在“双碳”目标、生物材料、生物信息技术和人工智能领域都将发挥其独特的作用,对于改变我国相关产业经济增长方式、实现产业绿色可持续发展具有重要的战略意义。
在低碳未来方面,生物智造在碳中和、医药健康、新材料等领域展现出广阔的应用前景。曾安平分享了其团队利用空气来源的二氧化碳和甲醇合成甘氨酸、丝氨酸和丙氨酸的生物合成途径,为解决原料可持续性问题提供了新方案。同时,他还介绍了偶然发现的能量凝聚体,也是迄今唯一发现的从低温到高温并具有催化性能的相变球蛋白。这一最新研究方向有望为减少碳排放、开发新型生物材料和推动医药健康产业发展提供新的思路和方法。
产学研协同创新 共筑万亿蓝海
尽管合成生物学与生物制造正崛起为新质生产力的核心引擎,但是实验室技术成果向工业应用的转化鸿沟,始终是制约领域发展的核心瓶颈。曾安平基于多年科研与产业化实践指出,唯有构建产学研协同创新共同体,才能实现基础研究、技术攻关与产业需求的同频共振,真正释放生物制造的革命性动能。
他强调,从实验室到产业化的这一跨越需要三方形成合力:科研机构应深耕基础研究,为产业发展提供技术源头活水;企业需主动介入技术研发与产业化应用,推动科技成果向现实生产力转化;政府则要积极完善政策体系,营造良好的创新生态环境,促进产学研深度融合。
在互动交流环节,现场的科技工作者和医药企业代表们积极提问,与曾安平就合成生物学与生物制造领域的技术难题、实验室到产业化路径、自动化工业体系以及AI的赋能应用等方面进行了深入交流。
本次杭州科学大讲堂由杭州市科协主办,杭州市科技工作者服务中心和杭州市钱塘区科协联合承办。活动为钱塘区医药生物领域的科技工作者提供了一个与前沿专家面对面交流的平台,让大家深入了解合成生物学与生物制造领域的前沿技术和产业趋势,更加清晰地认识到该产业的重要性和发展潜力,也为产学研各方加强合作、共同推动产业发展指明了方向。