打造合成生物学制造“梦工厂”,蓝晶生物要从低成本PHA入手

打造合成生物学制造“梦工厂”,蓝晶生物要从低成本PHA入手

塑料原料、食品原料、化妆品原料等都会应用到合成生物学。

应用传统的制作方法,一瓶香味四溢的玫瑰精油可能需要1000多朵玫瑰的花瓣。现在我们可以省下这1000多朵玫瑰花瓣,制造出同样效果的玫瑰精油,其背后依托的就是合成生物学技术。首先从玫瑰花中提取基因,然后将其克隆到酵母细胞中,就可以在生物反应器中利用酵母合成玫瑰精油。

通过上述的例子,可以感受到合成生物学其实和我们的生活非常贴近。科学家可以利用不同的微生物酿造出不同的产品,比如精细化工产品、食品和食品添加剂、化妆品原料、药物和保健品等,这一过程和酿酒类似。

合成生物学技术的商业化目前还处于襁褓中,状况与计算机在上世纪50到60年代的处境比较类似。不过其快速发展的趋势是可以预见的。到2018年,该领域的产值可能达到56亿美元,而2013年的产值仅为19亿美元。

国内外的院校从未停止对合成生物学的研究进程,美国的MIT和中国的清华大学算得上是其中研究成果较为突出的科研机构。2016年,清华大学也孵化出了专注合成生物学技术的初创企业——蓝晶微生物科技,并在2017年2月获得峰瑞资本(FreeS VC)领投的500万元天使轮融资。不过从做科研到做生意,总要寻求一个有效的市场切入点,蓝晶决定从有巨大市场空间的PHA低成本合成技术入手。

首先来科普下PHA,就像植物用淀粉贮藏糖分一样,自然界中许多微生物都使用一种叫做PHA(聚羟基烷酸酯)的聚酯来贮藏能量。PHA是一种新型的可完全生物降解的热塑性塑料,替代了造成白色污染的传统不可降解塑料。通过调整单体配比,PHA产品的应用领域已不局限在单一的塑料制品,还可以在农药缓释剂、高性能生化滤膜、医药缓释长效药物载体以及骨钉、手术缝合线、人体整形填充材料等方面大显身手。

简言之PHA是一种可降解的环保生物材料,可以代替对土壤危害严重的传统塑料。而PHA的生物亲和特性使之也可以应用在医疗领域。不过PHA的生物合成过程也面临着原料成本高、设备运行成本高、产物纯化成本高的“三高”问题,这大大延缓了PHA的商业化进程。

蓝晶就是要用合成生物学技术开发低成本的PHA生产技术。蓝晶创始人李腾告诉36氪,这项技术的关键在于微生物菌种的优化和以此为基础对整个生产工艺的重构,这正是合成生物学的力量所在。2010年,李腾所在的清华实验室研究人员从新疆艾丁湖边的盐碱地分离出了一株特殊的细菌,独特的性能使得它成为低成本合成PHA的理想微生物。随后研究人员利用合成生物学技术对这株微生物进行了一系列优化,通过DNA水平的“编程”控制微生物的行为,从而重构了整个生产工艺。

在将这项技术产业化时,李腾认为“专业的事要交给专业的人做”,因此蓝晶选择专注于菌种选择+菌株改造的上游技术,并以技术授权的形式和下游生产工厂合作,共同生产不同类型的PHA以应用于不同产品。蓝晶的PHA塑料将主要面向农用地膜、医用植入材料和可降解包装材料三个领域。

国外专注PHA业务的企业主要有Metabolix和Meredian Holdings Group Inc,国内专注PHA业务的企业有天津国韵和宁波天安,这些企业已在PHA技术领域深耕多年,并有稳定量产。李腾说相比这些行业前辈,蓝晶的PHA成本会更低,而且他们还在不断优化生产工艺、原料转换率、纯化过程等,从而持续降低PHA的生产成本。李腾预期乐观估计量产后的PHA成本会比国外量产的PHA低30%左右,他们也会努力依托成本优势在行业内立足并壮大。

不过正如开头所讲,PHA只是蓝晶进入合成生物学行业的切入点,在李腾看来,众多成熟的生物制造企业目前正面临着转型升级的压力,特别希望有新的产品出来,而新产品的核心就是新的菌种和新的细胞工厂,合成生物学技术将在未来释放巨大的潜力

蓝晶想做的是一个标准化的研发流程商业实验室,通过高效率的开发和优化不同种类的菌种,以技术支持的形式帮助下游企业生产不同的生物制造产品,并应用在不同的领域。类似美国合成生物学平台Zymergen 和 Ginkgo Bioworks在做的事。不过在国内,尚没有有足够先进技术和实力的公司来做这件事。Zymergen创立于 2013 年的,是利用机器学习等技术,重新设计微生物的基因组成。之后,得到强化的微生物则可用于包括生产仿制药在内的现有工业流程。2016年10月,Zymergen宣布获得1.3亿美元B轮融资。这轮融资由软银领投,参投者包括现有投资者 DCVC、True Ventures、 AME Cloud Ventures等。诺贝尔奖物理奖得主朱棣文也将担任该公司董事。

不过李腾表示这是未来的想象空间也是他们努力的方向,现阶段蓝晶还是会立足PHA的菌种优化以及合作生产。

蓝晶的核心成员包括CEO 李腾,清华大学生物材料博士生。CTO张浩千,北京大学物理学院博士生,合成生物学领域10篇相关领域文献。首席科学家陈国强,清华大学教授,国际PHA领域权威专家。有意思的是在团队方面,蓝晶也显示出了互补的特性。关注基础研究的CTO张浩千展现了在合成生物学领域极强的科研能力,而CEO李腾则对合成生物学技术的商业化更感兴趣。

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