宝博体育举例而言，肥皂的配方早在公元前2200年的美索不达米亚的泥板上就出现了，但直到20世纪，人们依然受困于肥皂清洁力受温度影响的特性：当污垢过多时，必须加上热水才能彻底清洁干净，热水可能破坏某些高级纺织品，但这一点办法没有。生活在这4000年间的人们无法想象，基于生物科技，现代精细化工会生产出，利用酶的催化分解作用实现低温清洁，并减少清洁剂污水对环境的污染。如果我们能穿越回去问问古人，他们一定会说：“生物酶？遥不可及！”

　　科技带来的美好影响还不仅于此，我们现在轻易获取的许多护肤品，都通过一些非常前沿的生物科技，让我们能更轻松实现美好生活。

　　我们再看一个例子吧：透明质酸，或者说玻尿酸，可能是如今很多人都熟知的一个护肤成分。它作为一种高分子黏多糖，具有优秀的持水力，且高度温和亲肤，因此广泛运用于面膜、精华与各种霜膏，乃至头发的护理中。那么透明质酸是怎么生产出来的呢？

　　，2万只公鸡也只能提取1公斤透明质酸，可谓护肤品界的鱼翅。这样昂贵的材料，即便性能再优越，也显然不是普通老百姓能用得起的。

　　，利用小小的菌种，在发酵罐中就可以生产出透明质酸了。现在华熙生物通过微生物发酵法，每升发酵液可提取16-17g透明质酸，让效率大大提升。

　　赋能下，每升发酵液中可提取的透明质酸产量为73 g，产量是第二代微生物发酵技术的4-5倍，且生产成本又降低了3/4。

　　时至今日，我们普通消费者可以用合理的价格购买到含透明质酸的护肤品，这与微生物发酵技术的突破密不可分的。

　　随着透明质酸产业技术的不断发展升级，它还可以拓展出许多进阶技能，比如：将它作为其他护肤活性成分的载体。而其他活性成分，很可能也是通过生物科技获得的。

　　麦角硫因最早在麦角菌中被提取发现，不仅自身可有效清除自由基，且协调促进SOD活性，添加在小分子透明质酸中，易于被皮肤吸收，是一个颇有潜力的护肤成分。

　　但由于麦角硫因的手性碳原子的存在，它难以被化学合成。华熙生物通过多重发酵技术，用天然猴头菇和松蕈的菌丝体进行发酵，高效合成高浓度、高纯度的L-麦角硫因(EGT)，产物天然带有β-葡聚糖、多肽、氨基酸、多糖等小分子活性物质，轻松组成对抗环境损伤的皮肤小卫队。

　　合成生物技术的问世，将为微生物发酵技术插上翅膀，大大有助于这类生物活性物质的生产。

　　作为全球知名的生物科技和生物材料企业的华熙生物，很重视合成生物技术的发展机会，在2018年就开始提前布局合成生物赛道，凭借二十余年的研发和产业转化经验，积极与清华大学、江南大学、北京化工大学、中国海洋大学、中科院等多家高校和科研院所深入展开了合成生物相关领域的战略合作或共建联合研发中心。并在天津建成了全球最大的中试转化平台。利用合成生物技术，华熙生物对高纯度麦角硫因、5-ALA、维生素C葡萄糖苷、红景天苷等物质已完成发酵工艺验证；多聚寡核苷酸、NMN和人乳寡糖均已实现突破性进展，处于国际领先研发水平；依托寡糖体外酶催化合成技术，建成了全球分子量覆盖广的人体三大多糖——透明质酸、硫酸软骨素、肝素寡糖库。

　　合成生物技术基于传统的生物科学、分子生物学，还整合了化学、物理、数学、信息学和工程学等多学科的知识和技术，以基因测序、基因合成与基因编辑为三大底层技术，对生命系统进行重新编程改造或从头设计合成，创建新的生命体系。

　　合成生物技术不仅满足了人类不断增长的物质原料的获取需求，还对环境的保护具有重要意义。前文所提及的透明质酸、麦角硫因等等，依托合成生物技术合成，利用微生物发酵平台生产，不仅更加高效，也更环保——它意味着更低的能源消耗，和更低的碳排放，还意味着我们向大自然索取什么原料时，不一定要通过种植、养殖、开采、提取、化学合成，也可以通过合成生物技术获得。就像我们不需要再大批量屠杀公鸡获得透明质酸一样，我们也不需要猎杀鲨鱼来获得角鲨烷，不一定需要大面积种植作物来获得某种特定的植物提取物，这就为减少耕地、保留自然环境初始面貌、保护生物多样性等，提供了更多的可能性。

　　如果我们延展出去，不局限于护肤品的生产，那么我们将看到的是，合成生物科技通过创建细胞工厂，合成万物，为绿色制造提供核心支撑。

　　当我们站在历史长河的角度去展望，我们还会想到，我们手边一支平平无奇的护肤品，小时候按部就班打的一针疫苗，生病时顺理成章吃的一剂抗生素……都曾经是人类文明史上了不起的进步，是古人以为的“遥不可及”。

　　而科技的发展，从对自然资源的利用，到高效利用，再到保护和重新创造，我们现在以为遥不可及的东西，也许又在未来变得触手可及。这背后是一代代科研人员的心血，也是人类从征服环境，到尝试与环境友好相处的历程，是科技的进步，也是人类的成长。这，或许就是科学最美的地方。

　　黄酒、酱油、醋，这些调味料是不是不起眼？腐乳、臭鳜鱼、螺蛳粉，这些“美味”是不是上不了台面？它们看起来low，背后却是人类利用微生物“细胞工厂”产生各种风味物质。

　　这一系列技术由来已久，从酿酒，到生产青霉素，再到生产胰岛素/抗体药，每一次技术革新都能带来划时代的变化。

　　现在我们已经可以编辑基因，对微生物细胞进行重新编程或从头设计，把它们做成更高效的“细胞工厂”，生产更有价值的生物活性物，这就是合成生物学。

　　1.从第一代发酵技术，到合成生物学赋能的第三代生物技术，三代生物科技的变革史：

　　酒、青霉素、胰岛素，这三者都是利用“细胞工厂”产生的物质，但它们的生产工艺有本质区别。

　　它们分别使用了多微生物自然发酵（酒）、单一微生物定向发酵（青霉素），和利用合成生物技术设计改造微生物进行定向发酵（胰岛素）。

　　酿酒一般包括两步，第一步将大米、小麦的淀粉分解成糖类，这个叫作糖化；第二步将葡萄糖通过糖酵解和脱羧产生乙醇，叫作酒化。

　　两步用不同的微生物，第一步用到黑曲霉、米曲霉这些真菌；第二步用了酿酒酵母，两步合到一起做成酒曲，把粮食变成酒。

　　多种微生物组合、粮食原料本身品质的差异，给酒带来独特风味，但也带来了问题：酒的品质无法保证。

　　比如82年的拉菲卖3万，而83年的就只要6千。品控问题放在酒上还好，喝不死人，放在青霉素、胰岛素上就够呛了。

　　所以产生单一化合物，势必要控制发酵原料的质量，并且从多种微生物组合变成单一微生物，尽可能减少变量。

　　1928年，弗莱明从青霉中找到一种可以杀死葡萄球菌的物质——青霉素宝博体育，对整个健康领域是一次极大革新。很多细菌感染导致的疾病，像霍乱、肺炎都是不治之症。

　　除了青霉素本身很有意思外，青霉素的生产也很有特点。化学合成青霉素并不容易，所以它是通过青霉发酵生产的[1]。但生产青霉素不是生产酒，你肯定不希望青霉素拥有多种口味。82年的青霉素卖3万，83年的青霉素卖6千，那就太可怕了。

　　所以生产青霉素时，会使用单一且稳定的菌株，使批次间的青霉素质量差异变得更小。

　　青霉生产青霉素，还是自己生产自己本身有的东西。但有时候，人会希望利用“细胞工厂”产生它本身没有的东西。比如说：胰岛素。

　　很早之前，人们就发现胰腺提取物可以帮助糖尿病患者降糖。礼来公司（Eli Lilly）曾经从动物胰腺中提取胰岛素，虽然药效可以稳定到25%，批次间差异可以控在10%以内，但产量低得惊人[2]。

　　1965年，中国科学家通过化学合成的方式在世界上第一次合成了结晶牛胰岛素，但这种合成方式成本极高，根本不能投入工业化生产。

　　直到1979年，Genentech公司在大肠杆菌中表达胰岛素A/B链蛋白，做出了第一个重组人源胰岛素[3]。随后，Genetech和礼来合作，制造了第一个人胰岛素HumulinR（优泌林）。

　　现在看来，重组人源胰岛素这个工作相当容易，简单来说就是把人胰岛素的A/B链蛋白的编码DNA分别装到到大肠杆菌里，诱导产生蛋白，再通过一个化学反应产生A-B链中间的二硫键，人胰岛素就完成了[4]。

　　但如果放到当时，是划时代的技术。人类第一次制造出了当时极其贵价的人胰岛素，帮助了无数人。

　　这种操作基因，改造“细胞工厂”，产生高价值化合物的技术算是合成生物学的雏形。

　　随着DNA测序技术、DNA合成技术、基因编辑技术的不断完善，人类开始像搭积木一样搭配DNA元件，可以快速改造“细胞工厂”，各种各样的调控元件也越来越多。

　　比如说光控表达的启动子、温度敏感的启动子、化学诱导表达的启动子。你可以随时随地改变一个化合物的表达量、表达纯度[5]。

　　我们举些国内外合成生物学大厂的例子，看看大家喜欢哪些高价值的合成生物学产品。

　　首先是2003年成立的合成生物学老牌大厂Amyris，最富盛名的是他们通过酵母/甘蔗合成角鲨烷（护肤原料）。另外，Amyris还生产青蒿酸（青蒿素前体）、香精、甜味剂等等。

　　另外一家好玩的公司ImpossibleFood，主打产品是人造肉，就是素肉。

　　国内比较有名的合成生物学企业Bluepha蓝晶生物，代表性产品是PHA（聚羟基脂肪酸酯，一种由微生物产生的塑料）。

　　除此以外，国内也有做高价值生物活性物质的公司，比如老牌生物科技大厂华熙生物，之前就通过第二代生物技术定向发酵法生产很多生物活性物，如透明质酸、麦角硫因、依克多因、GABA氨基丁酸等产品，目前正在利用其打造的合成生物学技术平台生产更多生物活性物，如麦角硫因、胶原蛋白，红景天苷等。

　　总体来说，现代合成生物学做什么很重要，目前都在选择高价值、低碳、对大众有普世作用的生物活性物质作为生产目标。

　　麦角硫因是个人体不能合成的物质，主要用来对抗自由基。平时可以通过吃平菇、金针菇、杏鲍菇补充麦角硫因。但菌类中麦角硫因毕竟有限，你吃金针菇，就算吃到堵塞马桶，都吸收不了太多麦角硫因。

　　麦角硫因这种自然界不易获得的高价值生物活性物，就很容易成为合成生物学的目标。

　　比如在细菌分枝杆菌中有一串基因EgtABCDE，五个连在一起，通过5个步骤可以把组氨酸、半胱氨酸、谷氨酸变成麦角硫因。如果把这串基因扔进大肠杆菌，也可以让大肠杆菌产生麦角硫因[6]。

　　这里涉及到基因操作，找到外来基因，把外来基因导入到“细胞工厂”大肠杆菌里，产生目标化合物——麦角硫因。

　　为了提高麦角硫因产量，又找了其他麦角硫因合成途径。比如在真菌粗糙脉孢菌中，麦角硫因的合成线路就要简单很多，用到NcEgt1/2两个基因，就可以产生麦角硫因[7][8]。

　　比如在大肠杆菌中，移植进两条麦角硫因合成通路，除了加入基因EgtABCDE外，再加一个粟酒裂殖酵母的Egt1，双通路可以使麦角硫因合成增加到710 mg/L[9]。

　　比如在大肠杆菌中，敲除大肠杆菌中甲硫氨酸合成途径的反向转录调控因子MetJ，可以使麦角硫因增加到1.3 g/L[10]。

　　比如国内华熙生物用猴头菇生产麦角硫因，通过调整培养基葡萄糖量、牛肉膏量、辅酶烟酸含量，最终使发酵液中的麦角硫因从50 mg/L提高到400 mg/L[11]。

　　另外，华熙生物在北京大兴建设了华熙生物合成生物技术国际创新产业基地，以及合成生物科学馆，目前华熙生物在合成生物学的布局已经开始初见规模。它算是目前国内为数不多战略布局合成生物学的大厂。

　　华熙生物在微生物发酵工艺上已经做了20多年，发酵技术水平较高，且很有发酵经验；同时手握透明质酸、麦角硫因、依克多因、GABA等多个自主专利的原料，有成熟的产业化经验和产业转化平台。应用合成生物学，可以进一步压缩生物活性物质的生产成本，让市场卷起来。

　　相信未来也会有更多公司使用合成生物学，生产出更纯净、更高效、价格更低廉的产品。

　　合成生物学，简单理解，就是通过改造基因信息对“细胞工厂”进行重新编程和不断迭代，高效可控地生产各种物质。

　　每天晚上，我都会照例在床头拿出我的维生素C小药瓶，倒出两三粒服下，作为一天的维生素C主要摄入来源。

　　对，就是一个瓶子，它甚至都不是什么昂贵的保健品，用医保卡的话，一瓶大概也就几块钱左右，看上去毫无技术含量。

　　但不要小看这小小的维生素C药片，在哥伦布的时代，海员往往因为维生素C摄入不足而得坏血病，死亡率极高，它的“保命”作用不言而喻。

　　到了1930年左右，研究维生素C的科研人员还获得了诺贝尔奖，虽然那时候维生素C的结构已经明确，不过合成和工业化生产依然存在很大的问题宝博体育，在中国落后的工业条件下更是如此。

　　我国的科学家首先想到了从微生物入手去发酵获得维生素C，开发的两步法工艺让我国一跃成为世界上生产维C最大的国家，占国际上产量的85%以上，一下摆脱了维C要进口的局面，还可以出口到其他很多国家。

　　别看这只是小小的药片，也不要小看维C这么简单的分子式，想操纵这些微生物为人类干活，并且还得有足够的效率，成本还要低廉，确实是一件非常困难的事情。

　　而到了如今，合成生物学的应用范围更加广泛，我们日常生活的衣食住行都可能通过合成生物学技术来生产获得，比如人造肉、疫苗、清洁能源等等，甚至利用合成生物学技术还可以把敦煌壁画的图像存入DNA中，可延长保存时间至几万年，所以有人把它称为“第三次生物技术革命”。

　　也怪不得在国家的《“十四五”生物经济发展规划》中，也多次提到了合成生物学技术。

　　如果说得简单一点，目前合成生物学最大的突破，就是可以去操纵细胞（目前主要是微生物），读取、复制、改变细胞基因信息，让它们为人类服务，去合成一些我们需要的生物活性物质的过程。它比传统的动植物提取、化学合成要节省能源，也更加可持续。

　　这个过程，就是把微生物作为一个小小的工厂，然后在里面进行装修改造，可以把它变成葡萄糖工厂，也可以把它变成氨基酸工厂，总之我们想要什么，就可以改造成什么，而微生物有超强超快的繁殖能力，我们就能几乎无限地从其中获得所需要的“宝藏”啦！

　　作为一个学了多年生物的人来说，在实验室让微生物稳定产生某种成分已经不容易，更别说把它放大到几吨、几十吨的规模，尤其还得按照我们设定的路线去走。

　　对于当年的维生素C来说，操纵微生物的程度还比较低，只是利用菌种自身的特性，控制发酵条件去产生维生素C的前体。

　　而如今的合成生物学，是创新地通过改写基因信息，对微生物细胞进行重新编程，再让它们生产一些全新的物质出来，必须要对这些物质从前到后的合成路径门儿清才行。

　　从合成生物学中得益的，可不止是制造和医药行业，我们的化妆品行业中许多活性物质，如今都可以通过合成生物学做出来，而且纯度更高，功效更好，价格还更实惠。

　　而从2018年开始就布局合成生物学的华熙生物，在这方面走在国内很多企业的前头。

　　我们以前只知道它们家的透明质酸很厉害，但实际上华熙生物是一家以合成生物技术为驱动的生物科技和生物材料公司，如果没有一点高科技，只会苦干，肯定无法打败全球那么多竞争对手。

　　比如最早的时候，透明质酸只能通过从动物组织（如鸡冠）上提取，因原料获取难度较高、提取率非常低、价格昂贵。

　　后来发现了通过微生物发酵生产透明质酸的方法，通过培养特定的微生物来获得透明质酸，产率得到大幅度提升，也使得透明质酸实现了规模化生产。

　　华熙生物当年在这方面花费了巨大的人力物力，经过多年持续不断的研究，获得了远超同行的产业化水平，而且还通过酶切技术，自由控制透明质酸的分子量，我们现在说的小分子透明质酸、超小分子透明质酸等等，基本都来自于华熙生物。

　　另外，像我们熟悉的依克多因、麦角硫因等等，也是通过华熙生物的微生物发酵平台生产出来的，在许多化妆品中应用非常广泛。

　　所以后来合成生物学技术兴起之后，科学家们可以更高效地对微生物的基因进行编辑、改写、插入一些新的片段，这些新的基因进入之后，就像给微生物打了鸡血，合成的速度继续加快。

　　原本通过微生物发酵法(第二代微生物发酵技术）每升发酵液可以提取16-17g 透明质酸，通过合成生物技术(第三代微生物发酵技术)，每升发酵液可提取73g透明质酸，生产成本可降低 3/4，更加节省能源也更环保。

　　如果继续改造，我们甚至可以控制合成出来的透明质酸的分子量，可以定向获取不同分子量的透明质酸，直接省掉了后续酶切的过程。

　　当然了，华熙生物绝对不只通过合成生物技术来生产透明质酸这一种物质，目前华熙生物已经通过合成生物技术来生产胶原蛋白、5-ALA、NMN、人乳寡糖、硫酸软骨素、肝素等常见药物和化妆品的原料，未来这些原料物质会慢慢应用到更多产品中，改变大家的生活。

　　去年，华熙生物还成立了山东省生物活性物合成生物学重点实验室和北京合成生物学国际创新产业基地，也获得了多个国家的重点项目扶持，在国内企业中绝对是首屈一指的。

　　从华熙生物2022年的半年报来看，很多正在进行的项目都有合成生物学的影子。

　　为了普及合成生物学的科学知识，华熙生物在北京还建了全球首座合成生物科学馆，占地1000平方米的场馆里面通过各种方式展现了合成生物学的发展、前景及未来，身在北京的同学还真可以去参观一下。

　　总之，合成生物学的兴起，造福的应该是我们每一个普通人，利用微生物和细胞合成的生物活性物质原料，最终赋能于我们生活中的食品、药品、保健品、化妆品等等，让我们的生活更加健康和便捷。

　　与此同时，应对未来能源短缺、碳排、污染严峻等问题，合成生物学也是绿色制造、实现双碳目标的重要技术支撑。

　　好比我每天吃的维C药和每天用的护肤品一样，没想到里面也有高科技，虽然我们有时候会忽略，可这也说明了这些技术的高速发展和超强的产业化能力，它们在无声无息之间就来到了我们的身边，这肯定是一件好事啊~！

　　屠呦呦与青蒿素的故事相信很多人都听说过，在2015年，我国科学家屠呦呦因为青蒿素的发现，获得了诺贝尔生理学或医学奖。现在以青蒿素为基础的联合疗法已经成为疟疾的标准治疗方法，挽救了全球数以百万人的生命。

　　这个可能是大家都听到过的故事内容，但接下来我就给大家讲一点，大家没听过的青蒿素背后的故事。

　　上边图片里的植物叫做黄花蒿，黄花蒿地上的部分就是被中医称为青蒿的药材，在传统青蒿素的制备方法里，黄花蒿是青蒿素的唯一来源。

　　青蒿素的制备过程基本就是在这种植物中经过一系列的操作来提取青蒿素。这种依赖于传统种植业方式的生产模式生产出的青蒿素药剂，每剂价格在10美元左右。虽然听起来不是很高，但是疟疾流行的地区，也往往是经济条件不发达的地区，这个价格对于当地人来说仍然是很难承受的。

　　而在接下来的几年中，科学家采用基因工程改造酵母菌，用类似大桶的发酵罐发酵的方式，可以在工厂中大批量的生产出廉价的青蒿素。

　　最终青蒿素药剂的价格已经不到1美元。也正是这种低廉的价格，使得青蒿素被更为广泛的应用在疟疾的治疗领域，挽救更多的生命。

　　这项技术背后，实际上是生命科学领域的一个新的前沿分支，合成生物学的发展带来的巨变。

　　大家总在说21世纪是生命科学的世纪，但也很多人说生命科学是个天坑。实际上我们近代的生命科学领域发展的时间并没有大家想的那么长，近100年才是生命科学突飞猛进的时间，从“DNA 双螺旋”的发现催生分子生物学革命，“人类基因组计划”实施催生基因组学革命，到今天的主题，被称为“第三次生物技术革命”的合成生物学。

　　合成生物学的核心，就在于“合成”两个字。科学家用这些技术从合成生物分子，合成组织器官，甚至“合成生命”。

　　合成生物学的研究方法与传统的生物学有着非常大的区别。传统的生物学更多的是观察，从宏观到微观，更多的是在做观察理解，探究其背后的奥秘，是一种自上而下的过程。而合成生物学是在工程学理念的指导下，有目的的设计和合成标准化的元件，再由不同功能的元件来构造成基因线路，不同的基因线路集成成为系统，最后获得一种具备特定功能的人工生命体/系统。

　　确实是这样，我们把刚才描述的合成生物学过程，替换成物理电子元器件的设计过程就更容易理解：我们把生命中具备不同功能的基因设计成类似于电容，电阻，二极管一样的生物学零件，然后再把不同的零件按着我们设计组装成一个生物学电路，最后在把复杂的电路结合在一起，就变成了一个生物学集成电路系统，最后得到一个具备我们想要的特殊功能的生命体。

　　微生物细胞工厂，顾名思义，就是通过设计，改造一个微生物细胞，用这个细胞来生产出我们需要的物质。

　　MCFs，这是一项颠覆了传统生产方式的变革，可以用来替代以前只能用动物提取、植物提取、化学提取等生产方式获取到的物质，比如我们前边提到的青蒿素，还有我们经常用到的胰岛素，维生素C，以及许多工业领域使用的原材料，都可以通过一个个的细胞工厂生产出来。

　　这对于人类来说是意义重大的，相当于除了农业、生物医药、能源与新材料的生产方式以外，我们有了新的生产方式，同时对于全球的可持续发展也至关重要。依托于合成生物学，科学家们正在尝试解决人类的食品匮乏，医疗健康，能源紧缺和环境污染等各方面的问题。

　　而合成生物学的生产的另一个优势在于绿色环保与降本增效，合成生物学的生物技术的应用可以降低工业过程能耗15-80%，原料消耗35%-75%，减少空气污染50%-90%，水污染33%-80%。据世界自然基金会（WWF）预估，到2030年工业生物技术每年将可降低10 亿至 25 亿吨二氧化碳排放。

　　我国合成生物学领域的起步其实是很早的，早在1965年9月17日，世界上第一个人工合成的蛋白质——牛胰岛素在上海岳阳路320号诞生，此时距离“胰岛素化学结构的解析”获诺贝尔奖仅仅过去了7年。

　　人工牛胰岛素的合成，被认为是继两弹一星之后我国的又一重大科研成果，标志着人类在认识生命、探索生命奥秘的征途中迈出了关键性的一步，促进了生命科学的发展，开辟了人工合成蛋白质的时代。

　　在这个成果之后，1968年随即启动了人工合成核酸工作。历经无数次试验，利用化学和酶促相结合的方法，于1981年11月在世界上首次人工合成了76个核苷酸的整分子酵母丙氨酸tRNA。在世界上首次成功地人工合成化学结构与天然分子完全相同，并具有生物活性的核酸大分子——tRNA，这在科学上特别是在生命起源研究上具有重大意义。标志着我们在这个领域进入了世界先进行列。

　　但可惜基于当时时代背景宝博体育，我们在后续合成领域没有更多的领先世界的成果。在上世纪90年代到20世纪初，以英美两国为代表的国家在生物技术领域的研究有了突飞猛进的发展，为合成生物学发展奠定了基础。

　　美国对合成生物学的布局比较早，近年来更是连续发布了多份科技路线图，包括“半导体合成生物学”“工程生物学”“微生物组工程”“工程生物学与材料科学”等，这些路线图都更加关注跨学科的交叉融合，进一步明确了面向未来20年的发展目标和方向。在《2021美国创新与竞争法案》中，合成生物学位列关键竞争技术。

　　英国早在2012年就制定了合成生物学国家路线年又发布合成生物学战略计划。他们为此建立了涵盖6个研究中心、1个创新中心、1个制造中心和1个产业中心的国家综合性研究网络，成立了 150 多家合成生物学初创企业。

　　在2000年后，我国开始重点在合成生物学领域布局，2008年中国科学院就开始制定面向2050年的重大交叉前沿科技领域发展路线图——“生命起源、生物进化和人造生命”。

　　最近十年，我国合成生物学领域出了不少重要成果，比如以2018年，中国科学家首次人工创造出有生命活性的单染色体真核细胞，被誉为开启了合成生物学研究的新时代。

　　中国科学院院士赵国屏评价：这项成果是继上世纪60年代人工合成结晶牛胰岛素和tRNA之后，中国学者再一次利用合成科学策略，去回答生命科学领域一个重大的基础问题宝博体育。这次实验可以帮助人们“用最简生命来理解复杂生命”，这不是对生命本质的挑战，而是为人类对生命本质的研究开辟了新方向，是真正的“敬畏生命”。

　　目前，我国合成生物学领域的相关企业主要集中在北京、上海、浙江、江苏、广东、天津等地。截至目前，国内合成生物学领域的公司已多达数十家。可以划分为上、中、下游三个部分，分别代表研发型、转化型和产品型三个类别。

　　研发型公司主要以合成生物学研发平台为基础，进行前端基因设计、菌株改造和细胞工厂构建；转化型一般拥有较多的生物发酵经验，主要进行中试转化平台的转化；而生产性就是直接以销售和生产终端产品为主，属于直接面对消费者群体的公司。

　　当然，我国也有集上中下游三个层面为一身的综合性合成生物学公司，比如华熙生物。

　　玻尿酸又称为透明质酸，早在1934年，人类就发现玻尿酸的存在。但直到20世纪70年代，玻尿酸的获取途径还停留在从牛眼、鸡冠等动物组织中提取，产量非常低，成本高昂，仅限在眼科、骨科手术中应用。

　　一直到上世纪90年代，由中国科学家实现了通过微生物发酵的方式生产透明质酸，透明质酸才开始在我国逐步实现量产及普及。华熙生物从2000年开始在国内率先实现通过微生物发酵法规模化生产玻尿酸，大幅降低了成本。依托微生物发酵技术，从2007年开始，华熙生物就成为了全球最大的透明质酸的研发、生产和销售企业，产业化水平居世界首位。

　　在2011年，华熙生物的研发团队在在全球首次实现了“酶切法”。 “酶切法”可以精准控制玻尿酸分子量的大小，让不同分子量的玻尿酸更为精确地应用于更多领域，极大地拓展了玻尿酸的应用空间。

　　同时，华熙生物还利用合成生物技术，对高纯度麦角硫因、5-ALA、维生素C葡萄糖苷、红景天苷等物质已完成发酵工艺验证；多聚寡核苷酸和人乳寡糖均已实现突破性进展，处于国际领先研发水平；依托寡糖体外酶催化合成技术，建成了全球分子量覆盖广的人体三大多糖——透明质酸、硫酸软骨素、肝素寡糖库。

　　当然还有一点必须要提到的，就是今天我参观的合成生物科学馆，这也是全球首座合成生物科学馆。我因为工作的关系，每年都会带学生参加全球最顶级的合成生物学竞赛iGEM，对于合成生物学的科普和教育是非常关心的，而华熙生物建立的这个合成生物科学馆通过科普形式提升合成生物的广泛社会认知，普及合成生物科学常识，对于在我国推动合成生物学的全面发展也是非常有益的。

　　希望大家日后有机会，都可以来到这所合成生物科学馆，来听一听，学一学合成生物学的知识，毕竟作为生命科学的第三次革命，它在现在以及未来进步，都将改变到我们每一个人的生活。

　　绝大多数人都想要肌肤永远年轻水嫩，这不仅意味着美，也意味着良好形象气质的体现。在渴望不断变美的今天，护肤品要求性价比更高、更安全，如何选择适合自己的护肤品，大家也从“跟风者”逐步进化为“功课党”乃至“科学家”。各个品牌主推的方向也开始改成自家的“成分”“原料”“配方”，分为不同的系列，营造出不同的卖点。

　　过去护肤品中的成分大多是化学合成、植物、动物提取，传统的原料获取方式往往会受到诸多限制，如无立体选择性、产量低、副产物多、提纯工艺复杂、使用大量的有机溶剂和有毒化学品等。而现在合成生物技术的出现，让这些弊端的避免成为可能，生活中很多我们耳熟能详的功效型成分都可以通过该技术进行生产，比如麦角硫因、胶原蛋白、红景天苷。

　　麦角硫因（Ergothioneine,EGT)是一种天然而珍贵的含硫氨基酸，在人体内不能合成，只能从外界摄入。最早在1909年，法国药剂师Charles Tanret在调查麦角真菌Claviceps purpurea时发现了麦角硫因，而后科研人员证实担子菌、螺旋藻，子囊菌、分枝细菌等微生物也能合成麦角硫因[1]。

　　研究发现在人的表皮细胞中的角质层细胞、成纤维细胞以及黑色素细胞均能表达麦角硫因的OCTN-1转运体，当人体外源性地补充麦角硫因，会通过质膜渗透到细胞并在细胞内不断吸收和积累麦角硫因，因其在紫外吸收范围内具有与 DNA 相近的吸收波长，便可以有效的防护紫外辐射造成的细胞损伤，维持皮肤屏障功能[2]。

　　艾地苯醌也是一种能够很好地抑制脂质过氧化，保护细胞膜和线粒体免受细胞新陈代谢所带来的损伤，防御内源性老化的“扛把子选手”。2007年，Kelly K Dong等人就对麦角硫因和艾地苯醌的能力进行了对比，发现麦角硫因在防止脂质过氧化、直接清除过氧化氢和保护细胞免受紫外线诱导ROS方面优于艾地苯醌[3]。

　　当然，强大的产品力需要科技力支撑。如何用先进的技术把活性成分生产出来并添加到护肤品中，让产品具备更稳定，更易吸收，更高效，更安全的优势，这也是当今众多护肤品品牌方相互竞争赛道。

　　基因测序、基因合成、基因编辑三大底层生物技术的发展，孕育了合成生物技术。当我们设定特定目的，运用工程技术在细胞内构建新的生物部件、模块和系统，更让这些「字母」重新编写出自然界没有的DNA「语言」，用构建好的细胞工厂去生产我们所需要的生物活性物。这使得护肤原料的生产和研发有了更高效的路径，也能获得更高纯度的成分。

　　传统的发酵工程需通过对菌种进行大量筛选，通过其细胞特定功能来生产相应成分但受技术、原料等因素的限制，尽管某些成分功效出众，但依旧无法大规模应用，而合成生物技术让它有了新的变革升级。让我们从被动转为主动，定向干预细胞，重新组装元件，实现自然界中不存在的新颖功能或生命形式，大大提高了传统发酵的能力圈，提高了产品的质量和生产效率，还能生产原本不能生产或原本效率低下的产品。

　　微生物发酵工艺是合成生物落地的一项核心技术。合成生物技术，能够更好地赋能微生物发酵。而这过程需要科学严谨的研发态度和设计，哪怕中间某一步骤的条件发生变化，最终效果都会不同。只有掌握微生物发酵技术的企业，在合成生物的探索之路上，才能更占据先导优势。这就不得不提到目前处于领先地位的华熙生物了。

　　合成生物是华熙生物底层的基础研究最重要的一个方向，专注于用细胞工厂生产生物活性物，通过基因改造、基因编辑，改变微生物原有的基因组合，构建出一种新的代谢合成路径，让这个代谢路径来合成所需物质，最终是用发酵的手段来实现目标产物的合成、制备、生产。华熙生物在该领域提前布局并扩大核心优势，像麦角硫因、5-ALA、NMN等均已完成发酵工艺验证，并积极探索打通产学研，与清华大学、北京化工大学、中国海洋大学、中科院等多家高校和科研院所展开了合成生物相关领域的研发共创与合作，并且建成了全球最大的中试转化平台，积极进行科研成果的产业转化。

　　当然，除了在合成生物技术加持下去开发新的活性物之外，其实华熙生物有着二十余年的强大发酵技术，利用传统发酵技术（而非合成生物学改造），早就研发并生产出了像麦角硫因、依可多因、GABA等高性能的生物活性物。

　　其开发出的高纯度依克多因，一改国内依克多因的成分运用限制，使得成本远低于行业平均水平。一般来说，敏感肌对外界刺激的乃手指很低，很容易产生泛红、灼烧等现象[4]。一项纳入了30名敏感肌受试者的临床测试，采用半脸对照方法每天使用1% 依克多因溶液和1% 甘草酸二钾溶液，通过使用前后红斑情况对照发现，依克多因可有效减轻面部红斑，舒缓敏感肌肤，并且效果好于同等浓度下的甘草酸二钾。

　　经过多项试验证实，华熙生物的依克多因更能帮助肌肤抵御外界压力，在皮肤护理中具有更好的防护和修复等功效。据说其旗下的夸迪动能支撑轻龄霜、BM肌活赋活焕能肌底精华水、米蓓尔闪释冻干面膜等多款产品中都开始纳入其中。那么实现依克多因「自由」也不是不可能。

　　同样基于专业的发酵平台技术开发的高纯度成分还有华熙生物-麦角硫因松蕈提取物BioyouthTM-EGT 。由于含有手性碳原子的存在，很难用化学合成的方法得到L-麦角硫因。华熙生物利用合成生物技术，获得高纯度的麦角硫因，已经完成中试放大。通过对工艺条件的优化，研发了发酵条件温和宝博体育，副产物少，合成效率高的麦角硫因生产线，已经完成了中试放大。其产物除高纯度的麦角硫因外，还含有更多的葡聚糖、氨基酸等小分子活性物质。体外试验证明，0.5%Bioyouth-EGT Pro的自由基DPPH清除率较高，可以保护皮肤细胞DNA和线粒体，减少细胞凋亡，提高皮肤弹性。

　　GABA最早是日本企业先做出来的, 而在国内，华熙生物率先打破科技壁垒，实现首次以第二代微生物发酵法大规模生产γ-氨基丁酸的高纯度原料产品，产率对比日本的GABA产率已经有了翻倍的增长，但成本却是日本的五分之一。

　　科学的发展使得人们更加深入了解护肤本质，对护肤品的解构也愈发细致入微，成分成为了护肤领域研究颗粒度的定义。某成分和某成分经过科学的配伍，在某种皮肤需求，以某种方式能达成某一功效才是当前更精细更科学的趋势。因此更创新的成分研发、更先进的提取工艺、更优越的配方科技，是我们不断需要追求的，才能更好地呈现美好效果。