合成生物學：生命科學的“利器”

 

人類進入21世紀以來，一門新興的交叉學科“合成生物學”成為國際科學前沿一大熱門。

合成生物學（Synthetic Biology）是指采用工程化設計理念，按照一定的規律和已有的知識：改造已有 的天然生物系統；設計和建造新的生物元件、裝置和系統，來實現構建細胞工廠等目的為人類服務。

作為科學界的新生力量，合成生物學進展迅速，并已在化工、能源、材料、農業、醫藥、環境和健康等領域展現出廣闊的應用前景。本文將對合成生物學的優勢做簡要概述。

一、制造業革命，實現“替代+創新+循環”

合成生物學正在推動一場制造業革命，探索替代原料和原有生產工藝，并進一步延伸到性能更好的產品開發。

由合成生物學驅動的下一代生物制造帶來新的優勢：

1、替代原有制造路線（化學合成或者天然提取），提高生產效率和經濟效益；

2、創造療效更好的藥品、性能優越的化學品或材料等新產品的潛力；

3、實現可持續的“循環”生產模式，使用可再生生物質原料，顯著減少對化石燃料的依賴。

二、綠色環保、能耗少成本低

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以可再生資源作為原料，反應條件溫和

合成生物學主要以可再生資源作為原料，包括淀粉等糧食原料、秸稈等農業廢棄物以及 CO2、CH4 等 含碳氣體，符合可持續發展理念，且能使得原材料成本占比降低，產業鏈長度以及生產周期縮短。

相較 于化學反應，合成生物學大部分反應在微生物或酶的作用下進行，反應條件更溫和，減少副產物和三廢 生成，實現高效、環保生產。

2、創造療效更好的藥品、性能優越的化學品或材料等新產品的潛力；

3、實現可持續的“循環”生產模式，使用可再生生物質原料，顯著減少對化石燃料的依賴。

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合成生物學有助于減少能耗、降低成本

世界經濟合作組織發表的報告表明合成生物制造可以降低工業過程能耗、物耗，減少廢物排放與空氣、 水及土壤污染，以及大幅度降低生產成本，提升產業競爭力。

研究數據表明，生物技術的應用可以降低 工業過程能耗 15-80%，原料消耗 35%-75%；減少空氣污染 50%-90%，水污染 33%-80%；降低生產成 本 9%-90%。

據 OECD 預測，到 2030 年 35%的化學品及相關產品將通過生物技術制造。據世界自然基金會（WWF） 估測，到 2030 年，工業生物技術每年將降低 10 億至 25 億噸二氧化碳排放。

 

三、應用范圍不斷拓寬，市場空間廣闊

隨著合成生物學在理論和技術上不斷取得突破，疊加其綠色環保、能耗少成本低等優勢，合成生物學的 應用范圍不斷拓寬，對醫療健康、科研、化學品、食品和飲料、環境監控及農業等領域產生深遠影響。

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醫療醫學領域

1）合成生物學應用于天然藥物、抗生素等的人工合成潛力已經得到證明

2）合成生物學可提升疫苗研制效率

3）此外，合成生物學在干細胞與再生醫學、藥物載體的靶向遞送和治療等領域均在發揮重要 作用。

 

 

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化學工業領域

1）有望助力解決化工原料及能源問題

2）在部分化學品的生產上已體現出成本優勢

 

 

 

數字化賦能合成生物學發展。

未來，在人工智能和大數據等新技術的推動下，合成生物學將賦予人類更強的“改造自然，利用自然”的能力。