一場顯微鏡下的萬億產(chǎn)業(yè)風暴，正在南京蓄勢待發(fā)！

300多年前，安東尼·范·列文虎克第一次把顯微鏡對準水，微生物世界由此進入人類視野。

50多年前，DNA雙螺旋結構被破譯，生命密碼從“天書”變成了可讀的“字母表”。

今天，我們已能親手改寫這些“字母”：讓藻類像油田一樣“流出”航空燃料，讓酵母像釀酒一樣“釀”出抗瘧藥青蒿素，讓二氧化碳在發(fā)酵罐里“長”成淀粉——空氣直接變糧食。

這一切并非魔法，而是合成生物學——被公認為繼分子生物學、基因組學之后的“第三次生物技術革命”。它把生命視為可編程的硬件，正在重塑工業(yè)制造、醫(yī)療健康、食品、農(nóng)業(yè)和能源的底層邏輯。

全球合成生物產(chǎn)業(yè)尚在襁褓中，市場卻給出驚人預期：麥肯錫報告預測，到2025年全球合成生物學與生物制造產(chǎn)值將達1000億美元;2030—2040年，其年度經(jīng)濟貢獻有望達到1.8萬億至3.6萬億美元，屆時全球60%的實物產(chǎn)品有望通過生物制造方式獲得。

中國已在系統(tǒng)布局。2024年工信部等七部委聯(lián)合發(fā)文要求“加快合成生物產(chǎn)業(yè)化”，江蘇省早在2023年11月就將合成生物列入十大成長型未來產(chǎn)業(yè)。南京在“2+6+6”產(chǎn)業(yè)藍圖中將基因與細胞產(chǎn)業(yè)明確為未來產(chǎn)業(yè)新賽道，目標產(chǎn)業(yè)規(guī)模到2025年達到100億元，目前擁有金斯瑞、諾唯贊、馴鹿生物、傳奇生物、軒凱生物等全球和國內頂尖的行業(yè)龍頭企業(yè)，以及一批高速成長的初創(chuàng)公司，為南京合成生物產(chǎn)業(yè)奠定起步基礎。

一場從顯微鏡下掀起的產(chǎn)業(yè)風暴，正在南京蓄勢待發(fā)。

細胞工廠：

重寫生命制造法則

生命，竟然可以壓縮成一串數(shù)字。

一個酵母的數(shù)據(jù)大小約13M，相當于一首MP3歌曲的大小;一個人的全基因組加多組學數(shù)據(jù)總量約30GB，相當于一部4K藍光電影。

這一切始于1977年。諾貝爾化學獎得主弗雷德里克·桑格創(chuàng)立了第一代DNA測序法，使人類第一次能像掃碼一樣逐字閱讀DNA，并直接存成計算機可識別的符號。

這意味著，生命信息不再是“黑箱”。此后，每一次“讀得更長、測得更準、算得更快”的躍遷，都把生命再向數(shù)字世界推進一步。生物體由此可被存儲、復制、改寫——“數(shù)據(jù)化”的大門正式開啟。

合成生物學則把這份數(shù)字藍圖變成可執(zhí)行的“生命程序”。它用工程思維對生物體進行重新設計、改造與合成，構建具有全新功能的細胞工廠。與傳統(tǒng)的化學合成不同，合成生物把活細胞當作可編程的硬件，把“稀缺”變?yōu)椤鞍葱柚圃臁?，將大自然的“限量款”升級為人類的“量產(chǎn)款”。

而新技術的落地，會帶來指數(shù)級增長，為醫(yī)療、能源、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等多個領域帶來顛覆性變化。

8月14日上午9點，記者走進江北新區(qū)企業(yè)軒凱生物時，兩位從河南專程趕來的老客戶正拉著企業(yè)董事長馮小海商量接下來的新合作。作為農(nóng)資經(jīng)銷商，他們想要帶回去的產(chǎn)品“谷樂豐”特種肥料有奇用：一畝田多花390元，就能為每畝大蒜田帶來4500斤的干蒜產(chǎn)量，比原先增產(chǎn)30%以上。

產(chǎn)生神奇作用的是聚谷氨酸——近日入選了工業(yè)和信息化部消費品工業(yè)司公示的首批生物制造標志性產(chǎn)品名單，是全省唯一入選產(chǎn)品。這是一種通過微生物發(fā)酵制備得到的生物高分子材料，有保水保肥、促進根系生長、提高肥料利用率、增強抗逆性等作用。目前，該公司的聚谷氨酸產(chǎn)品國內市場占有率超過60%。

合成生物在醫(yī)藥界已經(jīng)造福了人類。傳奇生物把CAR基因插入患者自體T細胞，制成“活細胞藥物”。目前已上市產(chǎn)品實現(xiàn)復發(fā)/難治多發(fā)性骨髓瘤患者的總體緩解率高達98%。2024年全球銷售額9.6億美元，峰值預期50億美元，意味著數(shù)萬患者獲得長期生存。

南京周子未來則是未來食品的探路者之一。企業(yè)研制出我國第一塊細胞培養(yǎng)肉產(chǎn)品。從60斤到120斤的豬育肥周期需要至少五六個月，但一塊細胞培養(yǎng)肉的生產(chǎn)差不多只需一個月?！昂铣缮镉梦⑸镞@樣很小的單位，來做物質和能量最高效的轉化，生產(chǎn)出人類社會需要的東西。”周子未來總經(jīng)理丁世杰說。

江蘇僅三生物在日化界闖出一條路。麥角硫因一直備受高端護膚品品牌追捧，被稱為“抗氧化黃金”。“合成生物技術有效提高麥角硫因產(chǎn)量，麥角硫因生產(chǎn)成本直降九成，變?yōu)槠栈菪徒】党煞?。”僅三生物創(chuàng)始人兼董事長丁威說。

這種跨界的影響還在擴展——合成生物學的魅力在于它的無限可能，萬物皆可合成。它被研究者譽為“未來的上帝之手”，未來人類不再受限于自然界的限制，可以通過設計和改造生物體，生產(chǎn)傳統(tǒng)制造業(yè)難以高效制造的、產(chǎn)量極低的甚至自然界稀有的或不存在的特殊產(chǎn)品。

這是人類史上的一次跨越。合成生物學讓我們從“格物致知”走向“造物致知”，從認識生命、改造生命走向合成生命、設計生命，成本更低、功效更準。

南京理工大學副教授耿紅軍認為，與傳統(tǒng)的化學方法相比，以合成生物為核心的生物制造可以從根本上改變化工、醫(yī)藥、能源、農(nóng)業(yè)等傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)高度依賴化石原料和不可持續(xù)的高污染、高排放加工模式，推動制造業(yè)向高端化、綠色化轉型。

新芽破土：

萬億藍海初啟航

合成生物學一路高歌猛進，首要功臣是“讀、寫、改”三大底層技術的成本跳水。

基因測序是“讀”基因的程序，一個人類全基因組測序從2001年需30億美元降到2024年200美元左右?；蚝铣墒恰皩憽钡某绦颍總€堿基對合成成本已從2003年的1美元降至0.001美元?；蚓庉嬍恰案摹钡倪^程，成本已經(jīng)從10萬美元降到1000美元以內。

技術門檻的急速下探，讓合成生物從“象牙塔”走進車間、農(nóng)田和藥房。需求端隨即沸騰，企業(yè)如雨后春筍般涌現(xiàn)。醫(yī)藥行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，截至2024年6月，全國合成生物相關企業(yè)已超680家，其中上市公司占17%，初創(chuàng)企業(yè)占82%以上;超過九成企業(yè)聚焦下游應用，醫(yī)藥健康領域覆蓋率達88%。

擎科生物副總裁趙春德明顯感受到合成生物市場上的活躍。作為一家平臺型企業(yè)，擎科生物將自己定位為“底座型基礎設施提供者”，從上游的設計與算法、中游的核酸制造與遞送，到下游的檢測與應用轉化，提供解決方案和規(guī)模化產(chǎn)品。在全國34家子公司中，南京公司的規(guī)模位于第二?！澳壳捌髽I(yè)的收入相較于2018年翻了3倍?！?/p>

江蘇是國內最早布局合成生物的省份之一。江南大學、南京農(nóng)業(yè)大學在國內外的植物蛋白、細胞肉領域有重要影響;江南大學的工業(yè)菌種與酶工程更是全球領先。

2023年12月，江蘇省科技咨詢協(xié)會牽頭，聯(lián)合省科技發(fā)展戰(zhàn)略研究院、江南大學、南京工業(yè)大學等共同完成《江蘇合成生物產(chǎn)業(yè)培育與創(chuàng)新發(fā)展的路徑與政策研究》。記者從這份報告中獲悉，江蘇合成生物產(chǎn)業(yè)總體上處于初創(chuàng)期的快速發(fā)展階段，主要是小規(guī)模開發(fā)與應用，大部分創(chuàng)業(yè)公司還沒進入到產(chǎn)品落地的階段，市場格局尚未形成。

目前，全省合成生物產(chǎn)業(yè)以南京、蘇州、常州為主。南京超前布局合成生物的上游分支——基因與細胞產(chǎn)業(yè)，這是合成生物產(chǎn)業(yè)的“底層技術+核心載體”，像“芯片廠”之于手機行業(yè)——它決定了合成生物能造什么、造多快、造多便宜。

按照目標，全市基因與細胞產(chǎn)業(yè)規(guī)模今年要達到100億元。目前，南京形成了以基因檢測、基因編輯、基因合成、診斷試劑、細胞精準醫(yī)療為特色優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)體系，江北新區(qū)、江寧區(qū)、棲霞區(qū)三區(qū)集聚發(fā)展初步形成，擁有全球最大的基因合成供應商金斯瑞，世和基因、馴鹿生物等基因與細胞行業(yè)二十強企業(yè)。南京江北新區(qū)生物醫(yī)藥谷集聚著生物醫(yī)藥企業(yè)1300余家，正在打造具有全球影響力的“基因細胞城”。

在棲霞仙林片區(qū)，南京(仙林)合成生物創(chuàng)新谷也在緊鑼密鼓地建設中。該創(chuàng)新谷一期投資約3億元，建設江蘇省合成生物基礎研究中心和南京師范大學國際合成生物學研究中心。“與傳統(tǒng)學科的基礎研究與產(chǎn)業(yè)之間跨度有很大不同，合成生物往往在概念或實驗室樣品的時候就開始商業(yè)化開發(fā)，協(xié)同遞進中尤其需要我們?yōu)楫a(chǎn)業(yè)加速提供技術服務?！蹦暇煼洞髮W食品與制藥工程學院黨委書記吳麗娜說。

“剛破土”的合成生物產(chǎn)業(yè)尚小，短期內難見茂密森林。業(yè)內受訪人士普遍表示，目前合成生物產(chǎn)業(yè)化才剛剛起步，企業(yè)數(shù)量少、規(guī)模小，大部分為初創(chuàng)企業(yè)，而且分布零散，難以形成產(chǎn)業(yè)鏈上下游的良性互動，相互促進整體發(fā)展的驅動力不強。

時間軸上，2030年之前合成生物技術應用都將以散點突破為主，2030—2035年有望迎來多點規(guī)?；?。盡管目前合成生物產(chǎn)品在總生產(chǎn)規(guī)模中的占比較小，但行業(yè)正跨越奇點，后續(xù)增速或將遠超線性預期，甚至重塑多個傳統(tǒng)行業(yè)。

人類對這片疆域的想象，才剛剛開始。

熱潮之后：

如何穿越量產(chǎn)“死亡谷”

“其實沒幾家現(xiàn)在在過好日子?！瘪T小海的話，掀開了合成生物熱潮的B面。在這個充滿前景的領域，企業(yè)能否真正立足，核心在于兩大關鍵考驗：選品是否切中市場剛需，以及能否跨越規(guī)?；慨a(chǎn)的鴻溝。

軒凱生物的經(jīng)歷堪稱行業(yè)標桿。其王牌產(chǎn)品聚谷氨酸，不僅助推年產(chǎn)值達到3.5億元，更累計服務180家大型肥料企業(yè)，年供應肥料超1000萬噸。公司宣稱，目前國內每5噸增效復合肥中，就有1噸是其產(chǎn)品，直接帶動農(nóng)民增收百億元。

這份難得的成功，源于長達26年的接力長跑：2000年南工大教授徐虹在國內首次發(fā)現(xiàn)聚谷氨酸，中國工程院院士歐陽平凱前瞻性地斷定其具有重要價值，2010年軒凱生物成立、將實驗室成果推向工業(yè)化，凝聚了三代師生堅持不懈的努力。

然而，從研發(fā)到市場的征途充滿荊棘。消費品生命周期通常僅3—4年，而合成生物學新產(chǎn)品的開發(fā)周期長達約5年，投入高達5000萬美元。選品錯誤或市場突變，隨時可能導致商業(yè)化折戟?！凹夹g達到一定水平、實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)后，應用產(chǎn)品最終比拼的必然是價格?！瘪T小海一語道破競爭本質。

軒凱生物的應對策略是雙管齊下：一方面，持續(xù)投入研發(fā)(占營收7%—8%)，瞄準聚谷氨酸的“升級版”泛菌多糖，布局下一代產(chǎn)品;另一方面，深挖現(xiàn)有產(chǎn)品價值，從單純賣原料轉向創(chuàng)立品牌、提供制劑產(chǎn)品，以維持溢價空間。同時，積極拓展應用場景——隨著成本下降，產(chǎn)品在食品、化妝品、日用品等領域的潛力被不斷挖掘，打開了“無數(shù)種可能”。

規(guī)?；慨a(chǎn)，則是橫亙在眾多企業(yè)面前的更大難關。工藝放大絕非簡單的等比例縮放?！敖湍高@些生物體沒那么‘乖乖聽話’?！苯透粚嶒炇邑撠熑伺说墙忉尩溃按笠?guī)模反應器的混合均勻度和參數(shù)一致性往往不如小試設備，生物體反應存在變數(shù)，實際效果常低于理論預期?！边@使得理論可行的生物合成路徑，真正能在成本上超越化學合成且規(guī)模達到十萬噸級的材料屈指可數(shù)。

這直接導致了困擾初創(chuàng)公司的“規(guī)?！杀俱Ｕ摗保荷镏圃焓琴Y本密集型行業(yè)，研發(fā)和商業(yè)化需巨額資金。初創(chuàng)企業(yè)缺乏規(guī)模優(yōu)勢，被迫小批量運行，結果成本居高難下。若無法顯著降本增效，生物合成產(chǎn)品將難以撼動成熟且成本優(yōu)化的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈，市場立足無從談起。

資本市場的反應清晰印證了這一困境。盡管2021年全球合成生物學融資曾沖上近218億美元的高峰，但2022年迅速回落至103億美元，投資趨向理性和精準化。

然而，長遠前景依然被廣泛看好。眾多券商認為，當前產(chǎn)業(yè)仍處爆發(fā)前的初期階段。憑借在產(chǎn)品創(chuàng)新與成本控制方面的潛力，中國企業(yè)有望在全球競爭中嶄露頭角，成為領軍力量。

“新技術的革新發(fā)展，最終將為患者、為大眾帶來切實福利，對人類社會的進步至關重要?！鼻把厣锸紫虅展偻醪M說。

前路漫漫，未知猶存。但企業(yè)家們如王昌進一樣，依舊對行業(yè)未來充滿信心。他們深知，合成生物的春天不會憑空降臨，唯有在長路上埋頭深耕，靜待產(chǎn)業(yè)真正成熟時刻的到來。

新華日報·交匯點記者 王麗華 實習生 費暢