文：Tony

合成生物學(xué)是繼“DNA雙螺旋發(fā)現(xiàn)”和“人類基因組計劃”兩次生物科技革命之后，引領(lǐng)世界的“第三次生物科技革命”?！癉NA雙螺旋發(fā)現(xiàn)”和“人類基因組計劃”，使人類實(shí)現(xiàn)了從認(rèn)知生命走向解讀生命。合成生物學(xué)作為21世紀(jì)生命科學(xué)領(lǐng)域的顛覆性技術(shù)，推動了人類由解讀生命到編寫生命、創(chuàng)造生命的跨越。

經(jīng)過20多年的發(fā)展，多學(xué)科交融的合成生物學(xué)如今迎來爆發(fā)的時刻。

Coherent Market Insights發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2022年全球合成生物學(xué)市場規(guī)模將達(dá)139億美元，預(yù)計2022到2030年期間復(fù)合年增長率為28.0%。其中，生物醫(yī)學(xué)、新材料、農(nóng)業(yè)技術(shù)、食品飲料等新興應(yīng)用有望推動市場快速增長。

當(dāng)萬物皆可合成，合成生物學(xué)正式從幕后走到臺前，追捧的資本和企業(yè)越來越多，研究范圍也隨之?dāng)U容，從化工、能源、材料、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境再到食品、蛋白質(zhì)、提取物原料等。

中科欣揚(yáng)產(chǎn)品經(jīng)理黃曉芬在植提橋舉辦的FFNS未來營養(yǎng)素峰會論壇上，分享了合成生物學(xué)技術(shù)是如何助力天然營養(yǎng)成分的源頭創(chuàng)新相關(guān)內(nèi)容。

歐睿國際數(shù)據(jù)顯示，2020年美國市場成為全球膳食營養(yǎng)補(bǔ)充劑第一大市場，中國成為第二大市場也是增速最快的市場，歐洲緊隨其后。相較于美國，國內(nèi)的消費(fèi)者各年齡段的營養(yǎng)保健食品滲透率比較低，很多潛在需求還沒有被充分挖掘和滿足，市場需要更多的創(chuàng)新產(chǎn)品。

作為產(chǎn)品創(chuàng)新的源頭，上游的“原料端”扮演著不可或缺的作用。

目前，大多數(shù)天然活性物質(zhì)都是從植物中提取而來，可廣泛應(yīng)用于食品飲料、乳制品、保健食品、醫(yī)藥、飼料等行業(yè)領(lǐng)域。然而，這種生產(chǎn)模式存在一些短板，比如天然活性物質(zhì)含量低且差異大，植物生長周期長，產(chǎn)量依賴于生長環(huán)境（土壤/日照等因素），占有耕地，以及對生物資源尤其是野生植物資源造成一定的破壞等。

基于合成生物學(xué)的生產(chǎn)路徑，設(shè)計和創(chuàng)建人工合成細(xì)胞發(fā)酵生產(chǎn)植物天然產(chǎn)物，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模發(fā)酵產(chǎn)量可控，活性成分純度高，同時在生產(chǎn)方式和環(huán)境方面更加環(huán)保、可持續(xù)。合成生物學(xué)采用的生產(chǎn)工藝清潔環(huán)保，易于分離純化，同時原料可再生且對環(huán)境無污染，也符合目前的“雙碳”目標(biāo)。

1956年，英國學(xué)者德納姆·哈曼（Denham Harman）首次將衰老與自由基聯(lián)系起來，指出自由基的積累是導(dǎo)致衰老過程的重要原因，而過量自由基的產(chǎn)生會造成組織細(xì)胞中生物大分子化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)而誘發(fā)一系列健康問題。

SOD是抵抗自由基的第一道防線

圖源：演講PPT內(nèi)容

為了防止自由基攻擊造成的損傷，生物體擁有一個由酶和非酶類物質(zhì)組成的抗氧化防御網(wǎng)絡(luò)來抵御自由基對我們皮膚的傷害，其中SOD（超氧化物歧化酶）是人體防御自由基損傷的第一道防線。在具體的作用機(jī)制方面，SOD能通過歧化反應(yīng)把生物體在新陳代謝過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)——自由基轉(zhuǎn)化為完全無害的水和氧氣。

傳統(tǒng)植物提取方式生產(chǎn)的SOD耐受差，純度低，常溫?zé)o法保存，容易受到周圍環(huán)境、溫度等影響，快速失去活性，極大地限制了其發(fā)展。

中科欣揚(yáng)致力于極端環(huán)境科考，研發(fā)人員曾前往中南美洲火山、印度洋深海、喜馬拉雅冰川、云貴高原熱泉等極端環(huán)境，搜集大量嗜冷、耐熱、耐酸堿極端環(huán)境微生物資源，通過菌株保存、DNA測序建立起一整套豐富的全球極端環(huán)境微生物資源庫，為合成生物學(xué)開發(fā)提供了大量元件。

SYSTASESOD是中科欣揚(yáng)聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO董亮在西南印度洋熱液羽流區(qū)科考中，通過對西南印度洋3000米深海的極端環(huán)境微生物進(jìn)行篩選獲得的穩(wěn)定的酵母菌生產(chǎn)得來的，其具有耐高溫、耐酸堿、活性穩(wěn)定、半衰期長的特性。

SYSTASESOD是中科欣揚(yáng)研發(fā)最早的一款產(chǎn)品，因其源自極端環(huán)境微生物，生物活性成分的穩(wěn)定性比較有優(yōu)勢，生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)提取的方式更快，主要應(yīng)用的領(lǐng)域集中在食品、護(hù)膚品、醫(yī)療三大方面。

在應(yīng)用特性方面，SYSTASESOD易穩(wěn)定、易保存，可以在100℃的高溫環(huán)境下保持穩(wěn)定、在95℃溶液中半衰期長、在pH 4-11時保持高活力。同時，可以在人工胃液（pH3以上）、人工腸液、人工膽汁、血清中保持穩(wěn)定。

SYSTASESOD穩(wěn)定性能

圖源：演講PPT內(nèi)容

除SOD外，麥角硫因也是通過生物合成技術(shù)生產(chǎn)。

麥角硫因是一種天然稀有的氨基酸，通常由細(xì)菌和真菌生物合成，最早在1909年從麥角菌（Claviceps purpurea）中分離得到，植物主要來源于蘑菇、杏鮑菇、谷物、西蘭花。中科欣揚(yáng)推出的SIYOMICRO-ERGO麥角硫因由微生物細(xì)胞工廠高效合成，相較于傳統(tǒng)的生物提取或化學(xué)合成，產(chǎn)量提高了近5倍，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)低成本且規(guī)?；a(chǎn)麥角硫因，其在食品、醫(yī)藥、保健食品等領(lǐng)域均有良好的應(yīng)用前景。

中科欣揚(yáng)，全球合成生物學(xué)創(chuàng)新智造企業(yè)

“多學(xué)科交融”人才團(tuán)隊(duì)的構(gòu)建是合成生物技術(shù)平臺的重要前提，中科欣揚(yáng)已搭建來自中科院、北大、清華、UC Berkeley、南洋理工大學(xué)、Wageningen UR等國內(nèi)外高校和科研院所，涵蓋合成生物學(xué)、化學(xué)、生命科學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、食品科學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)多個領(lǐng)域海內(nèi)外高層次人才的核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)。

作為全球合成生物學(xué)創(chuàng)新智造企業(yè)，中科欣揚(yáng)始終堅(jiān)持合成生物學(xué)行業(yè)獨(dú)有的一芯二合多產(chǎn)業(yè)“π ”戰(zhàn)略。“一芯”指的是合成生物學(xué)使能平臺從模塊化、定量化、標(biāo)準(zhǔn)化提升工程化效率的源動力，“二合”指的是“合力自然、合成未來”。

中科欣揚(yáng)合成生物學(xué)平臺

圖源：演講PPT內(nèi)容

同時，中科欣揚(yáng)還引入自動化工程平臺（SIYO-AI）和反脆弱生物平臺（SIYO-AF），不斷提高工程菌改造效率，加速合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)從0到1的閉環(huán)。

此外，中科欣揚(yáng)打造了“深圳、北京雙研發(fā)基地+上海應(yīng)用+無錫生產(chǎn)”的產(chǎn)業(yè)閉環(huán)生態(tài)圈，構(gòu)建“產(chǎn)學(xué)研用”一體化產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈，進(jìn)一步縮短新品“由研轉(zhuǎn)產(chǎn)”周期，縱深延伸產(chǎn)品應(yīng)用場景，通過“自建+合作”等多種方式持續(xù)擴(kuò)充產(chǎn)能，以規(guī)模化生產(chǎn)降低成本，加速合成生物學(xué)技術(shù)各領(lǐng)域應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

基于合成生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，植物來源的天然活性產(chǎn)物進(jìn)入人工合成的新時代，而這個行業(yè)的游戲規(guī)則也將被重構(gòu)。

本文整理于中科欣揚(yáng)產(chǎn)品經(jīng)理黃曉芬在植提橋2022年未來營養(yǎng)素峰會上《合成生物學(xué)技術(shù)助力天然營養(yǎng)成分的源頭創(chuàng)新》演講話題。

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網(wǎng)址: 合成生物學(xué)，正在“改變”天然營養(yǎng)原料行業(yè)的游戲規(guī)則 http://m.u1s5d6.cn/newsview439733.html