合成生物將引發(fā)新產(chǎn)業(yè)革命

魏燕妮

在未來(lái)20年里，合成基因組學(xué)將會(huì)成為做任何東西的標(biāo)準(zhǔn)。合成生物將給未來(lái)科技帶來(lái)重大變革，從而引發(fā)新的產(chǎn)業(yè)革命

合成生物學(xué)是21世紀(jì)初新興的生物學(xué)研究領(lǐng)域。近些年來(lái)，隨著合成生物學(xué)研究的不斷深入以及合成生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化步伐加快，合成生物產(chǎn)業(yè)也迅速地繁榮與發(fā)展，并逐漸成為推動(dòng)世界新的產(chǎn)業(yè)革命的重要力量。

約翰·坎伯（John Cumbers）是SynBioBeta公司的創(chuàng)辦者和首席執(zhí)行官，他立足美國(guó)硅谷，在全球舉辦了多次有關(guān)合成生物產(chǎn)業(yè)的活動(dòng)。近日，約翰·坎伯首次來(lái)中國(guó)舉辦合成生物產(chǎn)業(yè)會(huì)議，在北京、上海、深圳多地演講，與眾多研究者和創(chuàng)業(yè)者對(duì)話，并接受了《中國(guó)經(jīng)濟(jì)報(bào)告》記者的專訪。

合成生物及其重要性

中國(guó)經(jīng)濟(jì)報(bào)告：近年來(lái)，合成生物是一個(gè)很火的話題，它為什么如此重要？

約翰·坎伯：合成生物技術(shù)十分重要，因?yàn)樗趧?chuàng)建一個(gè)全新的生物工程產(chǎn)業(yè)。具體來(lái)說(shuō)，合成生物提供了一種新的可再生制造技術(shù)，可用于化學(xué)品、材料、生物燃料，以及生物傳感器和邏輯系統(tǒng)內(nèi)的活細(xì)胞的再生。全球的知識(shí)創(chuàng)新中心都致力于促進(jìn)合成生物學(xué)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，合成生物技術(shù)可以在任何有生物存在的地方發(fā)揮重要功能。因此，合成生物技術(shù)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在我們周圍。

現(xiàn)在，世界各國(guó)越來(lái)越重視對(duì)合成生物技術(shù)的投入。比如，近年來(lái)，美國(guó)加大了對(duì)合成生物學(xué)項(xiàng)目的資金支持，在2008-2014年期間，美國(guó)對(duì)合成生物學(xué)研究的投資總額達(dá)到8.2億美元。僅在2014年，美國(guó)投資國(guó)防部先進(jìn)研究項(xiàng)目局（DARPA）的資金就達(dá)到1億美元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅2012年，美國(guó)合成生物技術(shù)取得的收入就達(dá)到3530億美元，超過(guò)同年全世界半導(dǎo)體3030億美元的收入。

中國(guó)經(jīng)濟(jì)報(bào)告：合成生物技術(shù)和合成生物產(chǎn)業(yè)分別是指什么？發(fā)展現(xiàn)狀如何？

約翰·坎伯：合成生物是一門新興學(xué)科，其目標(biāo)是讓生物學(xué)變得更加容易。與傳統(tǒng)的生物技術(shù)不同，合成生物技術(shù)利用測(cè)序和合成技術(shù)，設(shè)計(jì)和構(gòu)建新的生物系統(tǒng)?？梢?jiàn)，合成生物技術(shù)是基因工程的延伸，是未來(lái)生物技術(shù)的發(fā)展方向。

合成生物產(chǎn)業(yè)是一種新型產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)在有三百多家公司，這些公司自定義為合成生物公司，并且僅在2015年籌集的資金就超過(guò)7.5億美元。目前，合成生物產(chǎn)業(yè)正在快速發(fā)展，合成生物應(yīng)用公司的數(shù)量也正在逐年增長(zhǎng)，全球每年有超過(guò)20家新公司成立。2002年，全球合成生物公司僅為69家。截至2015年，全球合成生物公司有280家，歐洲有99家，美國(guó)有181家。

全球合成生物產(chǎn)業(yè)的投資也在逐年增加。2009年，全球合成生物產(chǎn)業(yè)投資低于2億美元。到2015年，這一領(lǐng)域的投資已超過(guò)7億美元。同時(shí)，從1992年到現(xiàn)在為止，合成生物技術(shù)的成本逐年降低，尤其是在2010—2016年上半年期間，下降速度更快。另外，有關(guān)合成生物學(xué)的出版物也在逐年上升?？梢哉f(shuō)，合成生物是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新手段、新工具。目前，合成生物產(chǎn)業(yè)正處于發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，并將迎來(lái)重大發(fā)展。

合成生物的應(yīng)用與變革

中國(guó)經(jīng)濟(jì)報(bào)告：合成生物技術(shù)可以運(yùn)用到哪些領(lǐng)域？它會(huì)給哪些行業(yè)帶來(lái)發(fā)展和變革？合成生物的發(fā)展前景如何？

約翰·坎伯：合成生物技術(shù)可以重寫整個(gè)系統(tǒng)，為再生產(chǎn)品創(chuàng)建新的平臺(tái)，許多行業(yè)的發(fā)展都將利用我們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的生物工程師的力量。特別是在基因編輯技術(shù)——CRISPR CAS9工具的路徑上，它可用于疾病的基因組編輯，可以用來(lái)刪除、添加、激活或抑制其他生物體的目標(biāo)基因。

合成生物技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣，可以運(yùn)用到生物工程、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、云實(shí)驗(yàn)、自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)以及基因組合等領(lǐng)域。具體包括：（1）能夠進(jìn)行DNA合成，硅技術(shù)可以使DNA的合成加速100次，通過(guò)啟用長(zhǎng)鏈DNA在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行有效合成，改變長(zhǎng)鏈DNA的固有模式；（2）是基因組學(xué)的工具，有利于優(yōu)質(zhì)腺病毒和其他病毒載體的生產(chǎn)及發(fā)展；（3）可以為全球研究人員和制造商提供了各種不同屬性的PHA（polyhydroxya）生物材料；（4）可用于工業(yè)生物科學(xué)研究，改造微生物如細(xì)菌或真菌，以產(chǎn)生可持續(xù)發(fā)展的生物化學(xué)或生物燃料；（5）可用于云實(shí)驗(yàn)、自動(dòng)化，致力于低成本、高精度、廣合作的生命科學(xué)研究。

未來(lái)合成生物還將在工具、技術(shù)和應(yīng)用等領(lǐng)域有重大突破。合成生物產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用程序范圍很廣，可以從使用DNA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到高貴的味道和香料的生產(chǎn)。另外，合成生物技術(shù)也將對(duì)垃圾整治、環(huán)境清理、疾病治療、新藥物、新材料、新能源以及許多其他應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。總體而言，合成生物產(chǎn)業(yè)有五大發(fā)展趨勢(shì)：一是機(jī)器人自動(dòng)化和云實(shí)驗(yàn)室；二是虛擬生物；三是大數(shù)據(jù)；四是機(jī)器學(xué)習(xí)；五是基因編輯技術(shù)。

在接下來(lái)的20年里，合成生物產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)重大發(fā)展，合成基因組學(xué)將會(huì)成為做任何東西的標(biāo)準(zhǔn)。因此，合成生物將帶來(lái)未來(lái)科技的重大變革，從而引發(fā)新的產(chǎn)業(yè)革命。

中國(guó)經(jīng)濟(jì)報(bào)告：合成生物技術(shù)對(duì)人類治療腫瘤等復(fù)雜疾病是否有利？癌癥免疫治療是指什么？你認(rèn)為免疫治療是否是人類攻克癌癥的重大突破？

約翰·坎伯：合成生物技術(shù)將幫助人類更好地攻克腫瘤。將合成生物技術(shù)運(yùn)用于癌癥的治療是一種工程化的自我治療，它可以識(shí)別腫瘤細(xì)胞，并對(duì)其進(jìn)行免疫攻擊。換句話說(shuō)，合成生物技術(shù)是利用患者自身免疫系統(tǒng)的能力來(lái)攻擊癌細(xì)胞，它將是人類對(duì)付癌癥的一個(gè)重要手段。

癌癥免疫治療就是利用基因工程細(xì)胞的方式來(lái)對(duì)抗癌癥。在過(guò)去，生物和化學(xué)療法已經(jīng)用于癌癥治療，并且已經(jīng)取得了一些成果和進(jìn)展。未來(lái)，前沿治療癌癥的方法是能夠開發(fā)患者自己的免疫系統(tǒng)，直接攻擊癌癥。目前，全球已經(jīng)有一些在癌癥免疫治療方面做的比較好的公司，比如Juno公司。事實(shí)上，還有相當(dāng)多從事癌癥免疫治療的公司正在成長(zhǎng)。在我看來(lái)，工程細(xì)胞療法將會(huì)成為人類未來(lái)攻克癌癥最重要的手段和工具。

合成生物的發(fā)展方式

中國(guó)經(jīng)濟(jì)報(bào)告：合成生物技術(shù)可以不受任何約束地?zé)o限制發(fā)展嗎？

約翰·坎伯：任何技術(shù)都有有利的一面，也有不利的一面，合成生物技術(shù)也是如此。所以，合成生物技術(shù)需要在道德、法律的框架內(nèi)和前提下發(fā)展。事實(shí)上，所有的技術(shù)都可以用來(lái)做好事，也可以用來(lái)做壞事。我認(rèn)為最重要的是要培養(yǎng)以工作為傲的從業(yè)人員，他們要熱衷于做好事，并希望以自己的技術(shù)來(lái)改善他人的生活，使他人生活得更加幸福。因此，所有的技術(shù)，包括合成生物技術(shù)，都應(yīng)該在倫理和法律的框架內(nèi)發(fā)展，以確保正在發(fā)展的技術(shù)將有利于人更好地存在與發(fā)展，有利于建設(shè)更加美好的人類社會(huì)。

中國(guó)經(jīng)濟(jì)報(bào)告：合成生物產(chǎn)業(yè)將成為未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方向嗎？在互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的大背景下，應(yīng)當(dāng)如何發(fā)展合成生物產(chǎn)業(yè)？

約翰·坎伯：合成生物產(chǎn)業(yè)會(huì)創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。未來(lái)幾年，大量的風(fēng)險(xiǎn)投資資金將會(huì)投入到合成生物產(chǎn)業(yè)中，這些公司也將取得投資的高回報(bào)。合成生物產(chǎn)業(yè)將引領(lǐng)未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方向。合成生物的產(chǎn)品已經(jīng)占美國(guó)GDP的2%，而且每年還會(huì)以穩(wěn)定的速度增長(zhǎng)。我相信，隨著合成生物產(chǎn)業(yè)在中國(guó)的快速發(fā)展，它也必將成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。

互聯(lián)網(wǎng)將成為推動(dòng)生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。需要指出的是，隨著工程師處理復(fù)雜生物系統(tǒng)的能力不斷提高，生物實(shí)驗(yàn)將變得更加自動(dòng)化，更加不容易出錯(cuò)，更具有可復(fù)制性。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備能夠直接連接到互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)更容易被共享，這必將成為未來(lái)合成生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。

合成生物在中國(guó)

中國(guó)經(jīng)濟(jì)報(bào)告：合成生物現(xiàn)在在中國(guó)發(fā)展得怎么樣？

約翰·坎伯：合成生物在中國(guó)正在迅速發(fā)展。這種變化主要有三大方面的表現(xiàn)：（1）2010年以來(lái)的中國(guó)合成生物學(xué)論文有254篇，中國(guó)每年發(fā)表的合成生物學(xué)論文占年度總論文（約400篇）的10%左右，這些文章在引用率上排名世界第七位。（2）從國(guó)際來(lái)看，中國(guó)在科技發(fā)展與應(yīng)用研究上的投入是最大的。（3）中國(guó)已經(jīng)起草了一份戰(zhàn)略路線圖，指定了在未來(lái)5年、10年和20年內(nèi)的科技、工業(yè)、醫(yī)療和農(nóng)業(yè)發(fā)展等的預(yù)期成果，其中不少地方就涉及合成生物。

中國(guó)經(jīng)濟(jì)報(bào)告：你致力于推動(dòng)合成生物的發(fā)展，首次在中國(guó)舉辦的合成生物會(huì)議有什么重要意義？

約翰·坎伯：我們此次在中國(guó)舉辦合成生物會(huì)議的目標(biāo)，是想通過(guò)整合來(lái)自企業(yè)家、學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界、政策制定者和投資者之間的多方關(guān)系，以促進(jìn)中國(guó)合成生物學(xué)在全球生態(tài)系統(tǒng)和產(chǎn)業(yè)化方面的發(fā)展，并將中國(guó)的合成生物學(xué)推向全球市場(chǎng)。