用能力匹配野心 华熙生物战略布局合成生物新技术

2022年Q3，国内合成生物学的热度仍在延续：一级市场上合成生物企业成功融资的新闻频出，二级市场合成生物概念股普遍被给予六七十倍的市盈率，合成生物技术正逐步应用于生物医药、生物基材料、农业等多个行业。作为支撑生物经济发展的底层技术，合成生物的应用前景已渐渐明晰，用合成生物技术驱动创新，成为生物科技企业的必选项。

在生物材料领域，华熙生物是合成生物绿色制造道路的践行者，定位“以合成生物技术支撑和驱动的生物科技公司”，聚焦有助于生命健康的生物活性物的开发及产业化应用。

为了推广普及合成生物技术，8月30日华熙生物主导建设的合成生物科学馆落成开馆，该科普展馆坐落于北京大兴，占地近1000平方米，向大众展示着合成生物学的诞生、发展、产业应用，对“双碳”乃至生物经济发展的底层支撑作用。

具体到合成生物的业务布局，据华熙生物半年报，2022年上半年其进行了原料及合成生物研发项目104项。在合成生物学研发平台的支持下，多种生物活性物完成了工艺验证，如高纯度麦角硫因、5-ALA、甘油葡萄糖苷、红景天苷等；胶原蛋白项目已进入中试、制备可用于化妆品的公斤级原料，正开展量产规划。

合成生物的魅力：降本增效、绿色制造

中国和世界上的其他主要经济体都很重视合成生物的发展，例如美国的NSF、DOE、DARPA等机构大规模、高强度地资助合成生物学研究，部署了Biofoundry、千分子计划、BioMADE等计划；欧盟也启动了工业生物技术创新与合成生物学加速器等一系列项目。

中国《“十四五”生物经济发展规划》中重点提及“合成生物学”，并强调合成生物学作为前沿生物技术，要加快发展原创性、引领性的技术创新，有序推动其在多个领域的应用。

在合成生物科学馆的开馆仪式中，华熙生物董事长赵燕表示，合成生物学不仅是推动中国生物经济发展的重要科技力量，也是实现“碳达峰”和“碳中和”战略目标的重要底层支撑。

那么合成生物学究竟是一种怎样的技术，技术革新又将带来哪些令人神往的效用？

合成生物是一门交叉融合的硬科技学科，由生物学、系统科学、化学工程学和计算机科学等学科汇聚而成，因此也要求从业者具有高度复合的能力。与电子工程和化学工程类似，合成生物学遵从设计-构建-测试-学习（DBTL）循环的研究模式，从基础设计到目标产品的呈现就像完成一次技术拼图、一套工程系统的组装。

具体而言，从设计基本元件，如基因序列或酶的结构设计；到构建表达体系，如通过基因工程构建细胞工厂；再到功能测试，如测定目标物质产出；之后研究者或人工智能从上述流程中学习新的知识进行模型修正，以指导下一轮研究、不断迭代，从而提高目标生命体系的总体效能。

尽管合成生物技术本身具有一定的复杂性，但通过新技术路线，能够解决很多旧方法解决不了或解决得不够好的问题，以低成本地获得高性能的产品，实现降本增效。

以原料产品红景天苷为例：传统获得红景天苷，要从生长于高寒之地的红景天中提取。红景天人工种植难、易受根腐病影响，且红景天中红景天苷含量很低，提取成本高达30000元/公斤。后续通过酶法合成红景天苷的生产工艺，酶促反应又受酶的种类、反应介质和反应条件等影响，产量受限，最高产量只有1.9g/L/day。通过合成生物学细胞工厂合成，则可不受原料影响，每公斤生产成本低于500元。

除了降本增效，绿色环保也是合成生物学的另一大魅力。相比传统的动植物提取，“师法自然”的细胞工厂发酵不仅降低了对自然资源的依赖，甚至能够利用工业废气、农场废物作为生产原料“变废为宝”，实现地球资源重塑。另外，由于产品富集度相对较高，分离纯化过程可减少有机溶剂的使用，能够在产品得率高的同时实现环境友好，助力“双碳”目标达成。

基于合成生物在降本增效、绿色制造等方面的潜力，国内外的创业者和投资机构纷纷入局。据美国合成生物行业媒体SynbioBeta数据，2021年全球合成生物行业融资总额达到了180亿美元，是过去12年的总和；且SynbioBeta预测2022年将是合成生物学有史以来最好的投资年。

在国内，合成生物技术也已经应用于多个领域：医药健康行业，合成生物技术已普遍应用于基因治疗、分子实体的生物制造等方面；生物基材料领域，PHA、PLA、PBS的合成生物生产路径正走向产业化；食品行业，替代蛋白、添加剂方向的海内外创业备受关注；乃至农业领域，RNA农药、构建高效固氮菌等也有望带来“绿色农业”变革。

华熙生物布局合成生物的野心与能力

当然，用合成生物技术路线替代传统生产方法的理想很丰满，在现实中，这一硬科技创新需要多学科、强复合，很多企业只掌握其中的部分能力，如仅具备前端基因设计、菌株改造和细胞工厂构建的能力；或仅有后端生物发酵经验、市场渠道优势。从当前来看，能否完成从物质发现、到成果转化、再到市场销售的全产业链开发，成为评估合成生物企业能力的关键之一。

在创新技术赋能下，成为集研发、制造和应用产品开发于一体，贯通上下游的合成生物学全产业链企业，正是华熙生物的定位与规划。将合成生物上升到公司战略层面，华熙生物对这一新技术的重视程度不言而喻，当前合成生物研发平台已被列为其六大研发平台的重中之重。

华熙生物生物活性物研发管理总监王瑞妍这样描述华熙生物的全产业链图景：“研发层，以合成生物学研发平台为基础，创制六大类生物活性分子，实现这些生物分子的生物制造从0-1的突破；转化层，利用全球最大的中试转化平台，实现活性分子的测试和转化；产业层，结合基于工业4.0的数字化制造平台，实现产品化，产业化；市场层，发挥华熙生物的终端市场推广和转化能力，最终形成四轮驱动的业务模式。”

为了在研发层、转化层实现突破，在菌种开发与细胞工厂构建等方面形成牢固壁垒，华熙生物采取了“内核”加“外脑”的研发支持模式：

“内核”包括从国际顶尖合成生物学实验室聘请的博士、博士后以及青年科学家骨干，华熙生物现有研发人员626人，首席科学家郭学平博士是享受国务院特殊政府津贴的知名科学家；并组建了十余个合成生物学研发工作室，覆盖从DNA合成、DNA设置到路径改造、生产制造、转化，以及应用开发全流程。

“外脑”则包括和华熙生物建立合作的20余所国内外高校和科研机构，如清华大学、中国科学院天津工业生物技术研究所、江南大学、山东大学、美国哈佛大学、加州理工大学等展开深入战略合作。据了解，华熙生物已布局近100个生物活性物。

对于合成生物学企业而言，研发物质从实验室走向生产线，要面临工艺放大、稳定量产的难题。相较于初创型企业，华熙生物在中试转化上也具备优势，据其在2022半年报中披露，目前“已建成了全球最大的中试转化平台”，能够加速在研物质的量产验证与产业转化。

合成生物带来的技术升级，已经带动华熙生物主要业务板块效率提升。在透明质酸的生产中，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400倍。

除了市占率首屈一指的透明质酸，华熙生物也正重点发力胶原蛋白，全面布局了动物源胶原蛋白、水解胶原蛋白、合成生物技术开发的重组人源胶原蛋白；并将透明质酸技术升级、产业应用的全产业链开发逻辑应用到胶原蛋白中。“用合成生物学的方法创新细胞工厂，可以生产一系列的重组人源胶原蛋白；以自建安全的蛋白稳定表达体系、底盘菌株，可以实现国内外领先水平的表达量，”王瑞妍表示。

另外，在合成生物学研发平台赋能下，2022年华熙生物在其他生物活性物，如多聚寡核苷酸、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，已推进中试；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了工艺验证。

合成生物技术正从技术萌芽逐步走向成熟，市场中合成生物产品型企业也陆续开始中试、尝试规模化量产，以不断实现里程碑节点，来获取下一轮的融资支持。对于华熙生物而言，从纵深向，完整开发某一生物活性物质的能力，已经得到验证；当前基于生物活性物战略技术库，通过合成生物技术，将陆续有重要物质迎来收获期。

不久的未来，中国合成生物学领军企业或将涌现，具备全产业链开发能力的华熙生物也被给予厚望，其能力也正支持着这一野心的实现。将合成生物学作为战略布局，正是华熙生物关键的里程碑之一，支持着“让每个生命都是鲜活的”企业使命。