作者簡介

江會鋒，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所二級研究員，博士生導(dǎo)師，主要致力于新酶改造設(shè)計研究，是人工合成淀粉“技術(shù)造物”團隊的核心領(lǐng)銜科學(xué)家之一，創(chuàng)建了燈盞花素合成等一系列天然產(chǎn)物的細胞工廠，搭建了國內(nèi)首臺KB級基因拼接儀與合成儀；在Science、Nature Communications、Molecular Plant、Research、ACS Catalysis、PLoS Biology、Green Chemistry、ACS Synthetic Biology 等國際期刊上發(fā)表SCI論文90余篇，已申請專利40余項。入選中國科學(xué)院人才計劃、天津市杰出青年科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金、科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才等；獲天津市自然科學(xué)獎特等獎、云南省科學(xué)技術(shù)進步獎特等獎等。

馬延和，天津市第十八屆人大常委會副主任，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所創(chuàng)始所長。長期從事工業(yè)微生物研究，取得了“二氧化碳制淀粉”等一系列原創(chuàng)性研究成果，并推進了多個工業(yè)生物制造產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化實施，為我國工業(yè)微生物發(fā)展與新一代工業(yè)生物技術(shù)進步作出了開創(chuàng)性貢獻。曾為國家973計劃項目首席科學(xué)家、國家863計劃生物醫(yī)藥領(lǐng)域?qū)＜医M成員。參加《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》制定，主持國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、國家科技專項等有關(guān)規(guī)劃編寫與實施方案編制，為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會委員、國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會委員、《國家生物技術(shù)中長期發(fā)展綱要》指導(dǎo)專家組成員等。已發(fā)表SCI收錄論文300余篇，出版專著4部，以第一完成人獲國內(nèi)外授權(quán)發(fā)明專利83件。以第一完成人獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎1項，省部級科技進步獎一等獎3項、自然科學(xué)獎特等獎1項。

21世紀(jì)以來，在生物學(xué)、工程學(xué)、計算機科學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)等學(xué)科的融匯中，合成生物學(xué)應(yīng)運而生。作為一個快速發(fā)展的跨學(xué)科領(lǐng)域，合成生物學(xué)促使了生命科學(xué)從觀測性、描述性、經(jīng)驗性的科學(xué)，躍升為可定量、可預(yù)測、工程性的科學(xué)，推動了從認識生命到設(shè)計生命再到創(chuàng)造生命的跨越。隨著基因測序、基因編輯和基因合成技術(shù)的發(fā)展，合成生物學(xué)近年來發(fā)展迅速，已經(jīng)深刻影響著化工、食品、能源、醫(yī)療健康和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的發(fā)展。

在工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域，利用合成生物學(xué)理念及技術(shù)構(gòu)建功能強大、性能優(yōu)越的基因線路、生物元件、細胞工廠及復(fù)雜的人工生物系統(tǒng)，不僅能夠促進傳統(tǒng)的氨基酸、有機酸、維生素、化工醇、健康糖等生物制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，而且可以實現(xiàn)自然生物不能合成或合成效率很低的化工產(chǎn)品的生物制造路線，進而大大拓展了生物制造的邊界，觸發(fā)新的產(chǎn)業(yè)變革，引領(lǐng)新的產(chǎn)業(yè)模式和經(jīng)濟形態(tài)，重塑物質(zhì)財富增長方式。

《 工業(yè)合成生物學(xué)》以近幾年取得重大突破的生物制造產(chǎn)品為例，著重介紹合成生物學(xué)在微生物育種及多酶分子機器構(gòu)建中的應(yīng)用。

工業(yè)合成生物學(xué)

江會鋒, 馬延和主編

北京 : 科學(xué)出版社 ; 濟南 : 山東科學(xué)技術(shù)出版社, 2025. 3

(合成生物學(xué)叢書)

ISBN 978-7-03-081060-1

在本書完稿出版之際，合成生物學(xué)領(lǐng)域在國際和國內(nèi)都取得了重大進展，尤其是在工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化方向。這些國內(nèi)外的大事件，展示了合成生物學(xué)領(lǐng)域蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。各國、各地區(qū)紛紛布局，政策支持不斷加強，技術(shù)突破持續(xù)涌現(xiàn)，應(yīng)用領(lǐng)域日益拓寬。

▋在政策推動與產(chǎn)業(yè)集群建設(shè)上，各國和地區(qū)積極布局。

2023年初，拜登政府發(fā)布了一份題為《美國生物技術(shù)和生物制造的明確目標(biāo)》的報告，設(shè)定了推進美國生物技術(shù)和生物制造發(fā)展的新目標(biāo)和優(yōu)先事項，多數(shù)目標(biāo)圍繞應(yīng)對氣候危機，也涉及人類健康領(lǐng)域，對全球工業(yè)合成生物學(xué)的發(fā)展起到引領(lǐng)和示范作用，為其他國家的政策制定和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

與此同時，國內(nèi)各地區(qū)同樣積極行動。

• 2023年5月，合成生物學(xué)創(chuàng)新發(fā)展大會在杭州錢塘新區(qū)舉辦，會上發(fā)布試點政策、宣布打造產(chǎn)業(yè)園區(qū)、集中簽約了4家研發(fā)平臺及10個產(chǎn)業(yè)項目。按照市區(qū)聯(lián)動、錢塘先行的原則，試點實施新政，從提升研發(fā)創(chuàng)新層級等4個方面發(fā)力，旨在打造合成生物學(xué)的創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)高地，吸引企業(yè)和人才聚集，為全國產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供新模式和經(jīng)驗。

• 同年9月，上海市政府發(fā)布《加快合成生物創(chuàng)新策源 打造高端生物制造產(chǎn)業(yè)集群行動方案（2023—2025）》，明確發(fā)展目標(biāo)和重點任務(wù)，推動長三角地區(qū)合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)資源整合與協(xié)同創(chuàng)新。

• 2024年，常州市發(fā)布“合成生物10條”，設(shè)立20億元產(chǎn)業(yè)基金，為當(dāng)?shù)睾铣缮飳W(xué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了有力的政策支持與資金保障，進一步推動產(chǎn)業(yè)集群的形成。

▋在產(chǎn)業(yè)化進程中，多個里程碑事件不斷涌現(xiàn)，彰顯了合成生物學(xué)的巨大潛力和廣闊前景。

• 2024年，藍晶微生物完成B4輪融資，這一成果不僅體現(xiàn)了資本市場對藍晶微生物發(fā)展?jié)摿Φ母叨日J可，更為其后續(xù)的研發(fā)投入、技術(shù)升級，以及市場拓展提供了堅實的資金保障，有力推動了合成生物學(xué)在可降解材料、醫(yī)療健康等多個領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用進程。

• 江南大學(xué)團隊通過合成生物技術(shù)，成功將透明質(zhì)酸生產(chǎn)成本從每公斤數(shù)萬元降至幾百元。這一突破性成果意義非凡，使得透明質(zhì)酸在化妝品、醫(yī)療等領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用成為可能，極大地推動了透明質(zhì)酸在相關(guān)行業(yè)的普及，為消費者帶來了更多高性價比的產(chǎn)品選擇，同時也為合成生物學(xué)在生物材料領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展樹立了成功典范。

• 2025年1月，華恒生物5萬噸生物基1,3-丙二醇（PDO）項目正式投產(chǎn)，有力推動了聚酯纖維PTT的產(chǎn)業(yè)化進程，進一步拓展了合成生物學(xué)在材料領(lǐng)域的應(yīng)用，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了新的原料選擇和技術(shù)支撐。

• 萊茵生物的酶轉(zhuǎn)甜菊糖苷RebM2通過美國FDA 認證，標(biāo)志著其產(chǎn)品質(zhì)量和安全性得到國際權(quán)威認可。其合成生物車間年產(chǎn)值預(yù)計超10億元，這不僅為萊茵生物自身帶來了顯著的經(jīng)濟效益，也打破了國際甜味劑市場的壟斷格局，為中國生物制造產(chǎn)品的全球化鋪平了道路，同時也為整個合成生物學(xué)在食品添加劑領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展注入了強大動力，展示了合成生物學(xué)技術(shù)在提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)附加值方面的巨大潛力。

▋國際前沿技術(shù)也發(fā)展迅速。

• 如Ansa Biotechnologies 致力于解決DNA合成速度和準(zhǔn)確性問題，其技術(shù)若能取得突破，將為合成生物學(xué)研究提供更高效、高質(zhì)量的基礎(chǔ)工具，推動整個領(lǐng)域的發(fā)展。

• 2023年，LanzaTech上市，作為一家專注于碳循環(huán)利用的合成生物學(xué)公司，其上市體現(xiàn)了合成生物學(xué)在可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域的潛力獲得了資本市場的高度認可，為相關(guān)企業(yè)樹立標(biāo)桿，也為行業(yè)發(fā)展吸引了更多關(guān)注和資本。

• 此外，3DBT在人造肉技術(shù)領(lǐng)域的探索，反映了合成生物學(xué)在食品領(lǐng)域的創(chuàng)新嘗試，若成功實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，將改變傳統(tǒng)肉類生產(chǎn)模式，滿足人們對可持續(xù)、健康食品的需求。

然而與此同時，曾被視為合成生物學(xué)明星企業(yè)的Amyris破產(chǎn)，也為行業(yè)發(fā)展敲響了警鐘，引發(fā)對合成生物學(xué)企業(yè)商業(yè)模式、市場策略和資本運作的深入思考。企業(yè)不僅需要有先進技術(shù)，還需構(gòu)建合理的商業(yè)模式，以有效應(yīng)對市場風(fēng)險和資本壓力。

相信在未來，合成生物學(xué)將在工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，為解決人類面臨的資源、環(huán)境、健康等問題提供更多創(chuàng)新的解決方案，我們也期待更多的科研成果能夠轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)力，推動社會的可持續(xù)發(fā)展。合成生物學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展日新月異，希望本書能為讀者提供有益的參考，也期待更多的同仁投身于這一充滿活力的領(lǐng)域，共同推動其進步。

本文摘編自《工業(yè)合成生物學(xué)》（江會鋒, 馬延和主編. 北京 : 科學(xué)出版社 ; 濟南 : 山東科學(xué)技術(shù)出版社, 2025.3）一書“第1 章 概述”“后記”標(biāo)題為編者所加。

(合成生物學(xué)叢書)

ISBN 978-7-03-081060-1

責(zé)任編輯：王 靜 羅 靜 劉新新 陳 昕 張 琳

本書系統(tǒng)梳理了工業(yè)合成生物學(xué)領(lǐng)域主要產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀與未來趨勢。全書共分為十章，在概述工業(yè)合成生物學(xué)發(fā)展概況的基礎(chǔ)上，重點圍繞八類具有代表性的產(chǎn)品展開深入探討，包括氨基酸、有機酸、維生素、有機醇、長鏈脂肪酸、芳香族化合物、健康糖與甜味劑、甾體藥物。這些產(chǎn)品也是當(dāng)前工業(yè)合成生物學(xué)研究最具代表性的產(chǎn)品類型。通過對這些典型產(chǎn)品的合成生物學(xué)研究進展進行系統(tǒng)闡述，旨在為其他產(chǎn)品類型的工業(yè)化開發(fā)提供有益借鑒和參考。

本書可作為高等院校生物工程、生物技術(shù)、生物化工等專業(yè)師生的參考用書，同時還可作為科研院所、企業(yè)研發(fā)部門的科研工作者及工程技術(shù)人員的工具書。

（本文編輯：劉四旦）

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