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最近“新質(zhì)生產(chǎn)力”爆火！“生物制造”也成為熱搜名詞！新質(zhì)生產(chǎn)力是什么？生物制造又是什么？兩者有什么聯(lián)系？跟著小編來一探究竟~
什么是新質(zhì)生產(chǎn)力？
新質(zhì)生產(chǎn)力是由技術(shù)革命性突破、生產(chǎn)要素創(chuàng)新性配置、產(chǎn)業(yè)深度轉(zhuǎn)型升級而催生的當代先進生產(chǎn)力。其特點是創(chuàng)新，關(guān)鍵在優(yōu)質(zhì)，本質(zhì)是先進生產(chǎn)力。
2024年政府工作報告中指出 “加快前沿新興氫能、新材料、創(chuàng)新藥等產(chǎn)業(yè)發(fā)展， 積極打造生物制造、商業(yè)航天、低空經(jīng)濟等新增長引擎”。其中，生物制造作為生物技術(shù)領(lǐng)域的重要分支，正逐漸成為推動經(jīng)濟增長和產(chǎn)業(yè)升級的重要力量。
什么是生物制造？
生物制造是一種利用生物系統(tǒng)（如微生物、動植物、酶或體外合成酶系統(tǒng)）來生產(chǎn)在農(nóng)業(yè)、食品、材料、能源和制藥行業(yè)中具有商業(yè)重要性的生物分子的生產(chǎn)方式。生物制造作為新質(zhì)生產(chǎn)力和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要方向之一，正在逐步成為先進制造業(yè)的核心構(gòu)成。
生物制造平臺根據(jù)生物催化劑種類可以分為基于細胞工廠的微生物發(fā)酵、基于酶分子的生物催化和基于多酶分子機器的體外生物轉(zhuǎn)化。
合成生物學(xué)
底層技術(shù)進步推動生物制造成本降低
合成生物學(xué)通過設(shè)計和構(gòu)建新的人工生物途徑或改造現(xiàn)有自然生物系統(tǒng)，來解決人類面臨的食品缺乏、能源緊缺、環(huán)境污染、醫(yī)療健康等問題。合成生物學(xué)的技術(shù)邏輯基于DBTL（設(shè)計-構(gòu)建-測試-學(xué)習(xí)）的循環(huán)迭代過程。在生物制造方向，其目的是持續(xù)提升微生物性能，打破最終產(chǎn)物的生產(chǎn)瓶頸。
過去獲取高產(chǎn)菌種主要依賴于篩選和誘變育種的方式，這種“以時間或人力換水平”的非理性策略，耗時且效率低。隨著基因測序、基因合成、基因編輯等關(guān)鍵底層技術(shù)進步和成本的不斷降低，研究人員對DNA、RNA、蛋白質(zhì)和細胞表型的設(shè)計和改造能力顯著提升。通過工程化手段，可更精確地構(gòu)建微生物工廠，更高效的生產(chǎn)出所需產(chǎn)物。
這種合成生物制造的方式不僅提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)物的質(zhì)量，還降低了生產(chǎn)成本，為各個行業(yè)帶來新的發(fā)展機遇！
生物醫(yī)藥領(lǐng)域
2006年4月， Jay Keasling的團隊成功地在面包酵母中構(gòu)建了青蒿酸的生物合成途徑，使其產(chǎn)生出100毫克/升的青蒿酸。通過基因編輯和基因表達調(diào)控等技術(shù)，對酵母中MVA途徑代謝調(diào)控關(guān)系的調(diào)整，關(guān)鍵基因表達量的優(yōu)化，前提物FPP代謝支路的削弱，結(jié)合氧化酶CYP71AV1的表達，研究團隊成功構(gòu)建生產(chǎn)青蒿酸的酵母菌株。
改造后的“生物工廠”重建了青蒿素的生物合成途徑，能夠高效地將簡單的碳源轉(zhuǎn)化為青蒿酸，從而提高青蒿素的生產(chǎn)效率和產(chǎn)量。為之后研究青蒿素半合成（微生物合成+化學(xué)合成）重大突破打下基礎(chǔ)。2013年，世界衛(wèi)生組織批準微生物合成的青蒿素作為臨床藥物使用。這種藥物微生物生產(chǎn)成本降到了從植物中提取的十分之一。
傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法依賴于從青蒿植物中提取，這受限于植物生長周期、產(chǎn)量和提取效率。隨著合成生物學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家們開始利用合成生物學(xué)技術(shù)，通過生物制造的方式生產(chǎn)青蒿素。
基因“讀”、“寫”、“編”底層技術(shù)為生物制造青蒿素提供了強有力的支持，為全球抗擊瘧疾提供了穩(wěn)定、高效的藥物來源。這些技術(shù)的應(yīng)用展示了合成生物學(xué)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的巨大潛力和廣闊前景。
醫(yī)美領(lǐng)域
通過生物制造的方式獲得高產(chǎn)量的重組膠原蛋白，極大滿足了現(xiàn)今市場上膠原蛋白需求供不應(yīng)求的缺口。
基因工程重組膠原蛋白是將人體膠原蛋白基因進行特定序列設(shè)計、酶切和拼接、連接載體后轉(zhuǎn)入宿主細胞內(nèi)，包括微生物、動物和植物等，再進行發(fā)酵誘導(dǎo)表達生產(chǎn)的膠原蛋白或類似物的技術(shù)。相比傳統(tǒng)動物提取方式，生物制造重組膠原蛋白在原料來源、生物相容性、生產(chǎn)效率和成本，以及環(huán)境影響等方面都具有顯著的優(yōu)勢。
隨著國家政策、產(chǎn)業(yè)及資本對重組膠原蛋白領(lǐng)域的聚焦，合成生物學(xué)技術(shù)成為重組膠原蛋白研發(fā)的制勝法寶。目前，部分類型的重組膠原蛋白已成功進行商業(yè)化開發(fā)與生產(chǎn)，各類相關(guān)研究也在日趨深入。生物制造突破傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的局限，是推動經(jīng)濟增長和產(chǎn)業(yè)升級的重要力量，未來潛力無限。
泓迅生物“新質(zhì)生產(chǎn)力”
合成生物學(xué)賦能技術(shù)平臺
泓迅生物已成功搭建全面的合成生物學(xué)賦能技術(shù)平臺。通過DBTL（設(shè)計-構(gòu)建-測試-學(xué)習(xí)）循環(huán)過程，能成功構(gòu)建特定需求的穩(wěn)轉(zhuǎn)細胞株，生產(chǎn)出符合市場需求的產(chǎn)品，賦能下游應(yīng)用開發(fā)進程及商業(yè)化落地。
泓迅生物在“新質(zhì)生產(chǎn)力”的驅(qū)動下，探索新的研發(fā)方向和技術(shù)創(chuàng)新，為重組膠原蛋白開發(fā)應(yīng)用創(chuàng)造更多可能! 領(lǐng)先的設(shè)計與先進的制造為您提供醫(yī)美活性成分AAI膠原蛋白合成生物學(xué)解決方案。
未來展望
目前，微生物細胞工廠的構(gòu)建與優(yōu)化仍存在著許多挑戰(zhàn)。微生物目標合成途徑的強化會受到細胞本身復(fù)雜的代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的限制；另一方面，工業(yè)發(fā)酵環(huán)境通常包括高溫、氧化、pH波動、高滲透壓、有機溶劑、重金屬等因素，嚴重影響微生物的生長和生產(chǎn)。
基因底層技術(shù)結(jié)合“DBTL”策略對代謝途徑進行動態(tài)調(diào)控使目標產(chǎn)物的產(chǎn)量最大化，提高生物制造過程的智能性，是優(yōu)化微生物細胞工廠的一致方向。合成生物學(xué)作為推動生物制造領(lǐng)域革新的重要引擎，正引領(lǐng)著行業(yè)向著更高、更遠的領(lǐng)域邁進。
期待在新質(zhì)生產(chǎn)力的加持下，實現(xiàn)從生物制造到生物智造的跨越，促進我們在技術(shù)創(chuàng)新、成本降低和效率提升等方面的全面進步。
References
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