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其中，設(shè)計(jì)是指根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)物設(shè)計(jì)合理的基因通路，利用細(xì)胞內(nèi)部天然既有或外源補(bǔ)充的物質(zhì)合成目標(biāo)化合物，即原料在多種酶的作用下轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物的過(guò)程。構(gòu)建是指根據(jù)設(shè)計(jì)的基因序列制造出相應(yīng)的DNA片段并確保基因通路在活細(xì)胞中如預(yù)期地工作。測(cè)試是指搭建完成細(xì)胞工廠后，對(duì)細(xì)胞狀態(tài)、中間產(chǎn)物濃度和終產(chǎn)物濃度等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)？評(píng)估。隨后，根據(jù)測(cè)試結(jié)果的反饋對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化迭代，最終獲得目標(biāo)產(chǎn)物的細(xì)胞工廠。

從實(shí)驗(yàn)室到工廠，合成微生物解決的不只是化合物合成成本的問(wèn)題，而且超越傳統(tǒng)化學(xué)工藝，正在創(chuàng)造全新的分子和材料。李騰博士指出，“就像集成電路轉(zhuǎn)變了信息處理的方式一樣，合成微生物也將改變?nèi)藗冊(cè)谖磥?lái)如何獲取新分子和新材料”。

合成生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快

合成生物學(xué)的產(chǎn)業(yè)化落地率先發(fā)生在國(guó)外，Ginkgo Bioworks、Lodo Therapeutics、Zymergen、Synlogic、Indigo Agriculture等創(chuàng)業(yè)公司已經(jīng)成為合成生物技術(shù)領(lǐng)域的明星企業(yè)。其中，將合成生物技術(shù)和人工智能結(jié)合起來(lái)，應(yīng)用于電子工業(yè)新材料開(kāi)發(fā)的Zymergen，成長(zhǎng)格外迅速。

2013年，Jed Dean和Zach Serber在美國(guó)加州埃默里維爾成立Zymergen。在此之前，他們?cè)诤铣缮�物技術(shù)公司 Amyris 研發(fā)可再生能源。在嘗試改造微生物去生產(chǎn)生物燃料的過(guò)程中，兩人發(fā)現(xiàn)使用傳統(tǒng)的研發(fā)方式進(jìn)展緩慢——10個(gè)設(shè)計(jì)方案的測(cè)試需要1個(gè)月時(shí)間才能完成，他們希望運(yùn)用自動(dòng)化來(lái)加快實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，并把這種想法落地在Zymergen。

Zymergen將智能和自動(dòng)化技術(shù)融入到設(shè)計(jì)、構(gòu)建和測(cè)試的全流程中，并結(jié)合海量的？物組學(xué)數(shù)據(jù)，使得工程化改造微生物的效率成倍提升，并將其應(yīng)用于柔性有機(jī)發(fā)光半導(dǎo)體（flexible OLED）等新型電子工業(yè)材料的開(kāi)發(fā)。據(jù)Crunchbase記載，Zymergen成立近7年來(lái)，總共完成4輪超過(guò)5億美元融資。

藍(lán)晶微生物于2019年10月與央企化工巨頭中化國(guó)際（600500．SH）在清華大學(xué)簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方共同推動(dòng)生物基可降解材料PHA的產(chǎn)業(yè)化，是國(guó)內(nèi)合成生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的一項(xiàng)重要進(jìn)展。

用生物實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)化構(gòu)建技術(shù)壁壘

由于生物系統(tǒng)的復(fù)雜性，在活細(xì)胞內(nèi)設(shè)計(jì)基因通路是一項(xiàng)難度極大的工作。藍(lán)晶微生物研發(fā)團(tuán)隊(duì)的基因通路設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)能力在全世界處于領(lǐng)先地位，顧問(wèn)團(tuán)隊(duì)更是合成生物技術(shù)領(lǐng)域一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和理論的早期奠基者。具有生物與物理復(fù)合學(xué)術(shù)背景的張浩千博士曾在5年前設(shè)計(jì)并合成了包含＞50個(gè)基因元件的基因通路，該通路的復(fù)雜度至今無(wú)人超越；李騰博士則憑借其將合成生物技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)微生物領(lǐng)域的成就在2019年入選《麻省理工科技評(píng)論》評(píng)選出的中國(guó)區(qū)“35位35歲以下科技創(chuàng)新青年”和《財(cái)富》雜志中國(guó)40位40歲以下商界人物。目前，藍(lán)晶微生物已經(jīng)建立起國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)界獨(dú)有的基因通路設(shè)計(jì)平臺(tái)，該平臺(tái)面向醫(yī)療、環(huán)保和消費(fèi)領(lǐng)域的分子和材料創(chuàng)新需求可輻射千億美元規(guī)模的全球市場(chǎng)。

藍(lán)晶微生物工作流（資料來(lái)源：藍(lán)晶微生物）

在張浩千博士看來(lái)，阻礙合成生物學(xué)進(jìn)一步發(fā)展的因素主要有兩個(gè)：

第一，每堿基對(duì)DNA的合成成本限制了合成生物技術(shù)所能處理的生物系統(tǒng)的規(guī)模。盡管在過(guò)去20年中，DNA合成成本已經(jīng)降低1000倍，但至少還需要一個(gè)數(shù)量級(jí)的成本降低，才能在任意生物細(xì)胞中開(kāi)展基因組規(guī)模的工程化改造。

第二，生物實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化的程度決定了設(shè)計(jì)、構(gòu)建和測(cè)試的循環(huán)迭代速度。高通量、良好集成的自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)將大大加快數(shù)據(jù)采集的過(guò)程，拓寬數(shù)據(jù)記錄和分析的維度，提高生物研發(fā)結(jié)果的再現(xiàn)性。

藍(lán)晶微生物正在構(gòu)建一個(gè)依靠自動(dòng)化技術(shù)研發(fā)細(xì)胞工廠的流水線，并逐步使用智能來(lái)取代傳統(tǒng)解讀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，公司自主開(kāi)發(fā)的Holog系統(tǒng)能夠存儲(chǔ)、分析所有的實(shí)驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)。

李騰博士表示，“現(xiàn)階段，我們研發(fā)自動(dòng)化平臺(tái)的聚焦點(diǎn)是測(cè)試環(huán)節(jié)，這對(duì)于藍(lán)晶微生物進(jìn)行高效率的微生物定制開(kāi)發(fā)非常關(guān)鍵。”