生物制造是以工業(yè)生物技術為核心，利用基因工程、合成生物學等手段，通過微生物、酶或細胞等生物體進行物質(zhì)加工與轉(zhuǎn)化的綠色低碳技術。目前，生物制造正在加速融入我們生產(chǎn)生活的各個領域。它都發(fā)揮了哪些作用？
在福建省漳州市華安縣的一片山頭，春茶采收正在進行。機械化采收后，茶葉種植戶陳晨輝正在進行防治病害的噴灑作業(yè)。陳晨輝噴灑的并非傳統(tǒng)農(nóng)藥，而是一種微生物菌劑。
這種細菌以植物葉片代謝過程中釋放的甲醇為營養(yǎng)來源，從而實現(xiàn)與植物的共生。它還能分泌生長素及其他多種代謝產(chǎn)物，提升植物葉片的抗病能力。
不僅在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領域，生物制造在新材料產(chǎn)業(yè)同樣實現(xiàn)創(chuàng)新突破。近日結束的中國國際塑料橡膠工業(yè)展覽會上，一款生物基聚酰胺復合材料制成的動力電池蓋板，受到了不少業(yè)內(nèi)采購商的關注。相較于傳統(tǒng)鈑金材質(zhì)電池蓋板，該產(chǎn)品具有輕量化優(yōu)勢，能有效提升新能源汽車續(xù)航能力。
本屆橡塑展中，大部分參展的材料產(chǎn)品以石油、煤炭等化石資源為基礎原料，而這家企業(yè)的生物基新材料，完全擺脫對石油、天然氣的依賴，以各類可再生的生物質(zhì)為原料，依托生物制造技術合成制備。
近期，中東地緣沖突持續(xù)發(fā)酵，推高石化全產(chǎn)業(yè)鏈原料成本，下游多個行業(yè)承壓明顯。
上海凱賽生物技術股份有限公司副總裁 左駿：比如紡織、電子電氣、新能源、汽車領域，都有很大的成本壓力，大家都希望在這個過程中開發(fā)多種新型生物基綠色可回收的新材料。
隨著生物制造戰(zhàn)略價值持續(xù)凸顯，產(chǎn)業(yè)技術體系也在迭代升級。我國生物制造已完成從傳統(tǒng)自然發(fā)酵、從自然界提取，到以基因編輯、理性設計為核心的合成生物學時代。
在山東濟南一家生物科技企業(yè)，依托全酶生物合成工藝，以葡萄糖為原料合成肝素的中試研發(fā)工作正在穩(wěn)步推進。肝素是臨床中核心的抗凝血藥物。長期以來，工業(yè)化肝素主要從豬小腸黏膜提取制備，但動物源肝素天然存在糖鏈結構不均一、組分雜亂的問題，直接導致藥效穩(wěn)定性差、抗凝活性波動明顯。
精準設計肝素糖鏈分子，是技術攻關的核心難點。整個過程如同模塊化拼搭積木，單糖單元為一塊基礎積木，拼接數(shù)量、連接方式的細微調(diào)整，都會改變整體分子結構與藥理活性。過去，藥物分子設計高度依賴研發(fā)人員的經(jīng)驗及大量重復試錯。如今AI生物計算工具全面賦能研發(fā)過程，大幅縮短攻關周期。
在廣州一家生物科技企業(yè)的實驗室內(nèi)，50臺零下80℃的超低溫冰箱，常態(tài)化保存著36萬株微生物菌株。菌株來源覆蓋動植物及人體、自然環(huán)境等，庫存規(guī)模還在以每年5萬株的速度持續(xù)擴容。
數(shù)據(jù)顯示，“十四五”期間，我國生物制造產(chǎn)業(yè)總規(guī)模達1.1萬億元，生物發(fā)酵產(chǎn)品產(chǎn)量占全球70%以上。
“十五五”時期，是我國未來產(chǎn)業(yè)培育壯大的關鍵階段，如何進一步推動生物制造高質(zhì)量發(fā)展？
譚天偉表示，近年來合成生物學、生物蛋白設計等領域多項成果獲得諾貝爾獎，生物制造底層技術實現(xiàn)顛覆性突破。同時，制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型、雙碳目標落地、能源結構優(yōu)化，催生出海量的綠色替代需求，產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來雙重紅利。
中國工程院院士 譚天偉：很多智庫也都在預言，本世紀末全球制造業(yè)里70%的產(chǎn)品都可以用生物制造的方式生產(chǎn)，生物制造產(chǎn)值大概占到全球制造業(yè)產(chǎn)值的三分之一以上。
談到未來，譚天偉院士認為，以蛋白結構預測、代謝網(wǎng)絡建模、細胞工廠虛擬設計平臺為代表的基礎軟件設計工具，以及具有自主知識產(chǎn)權的基因組、蛋白質(zhì)組、代謝組數(shù)據(jù)庫等，是生物制造亟待實現(xiàn)突破的關鍵核心技術。
當前，多款國內(nèi)自主研發(fā)的AI蛋白質(zhì)設計大模型陸續(xù)落地，這一賽道投融資熱度持續(xù)攀升。同時，部分國內(nèi)科研團隊成功研發(fā)出擁有完全自主知識產(chǎn)權的新型基因編輯工具，已在作物育種等場景示范應用。
譚天偉認為，“十五五”時期，要充分依托我國工業(yè)體系門類齊全、應用場景豐富、市場空間廣闊的獨特優(yōu)勢，構建多學科交叉融合的科研攻關模式，持續(xù)深化產(chǎn)教融合、科教融匯雙向賦能，實現(xiàn)生物制造在若干細分領域的突破。
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