合成生物学是什么？

　　“像组装电路一样组装生命。”2010年，首位运用合成生物学技术创造出“人造单细胞生物”的美国科学家克雷格·文特尔如此概括。

　　“造物致知，造物致用。”中国科学家化用传统儒家表达，意即通过建造生物体系来了解生命，通过创造生物体系来服务人类。

　　有研究机构预测，未来约70%的产品可用生物法生产，有望创造30万亿美元的经济价值。这让合成生物受到全球瞩目，掀起投资热潮的同时，内涵、技术、伦理、监管等底层问题亟待明确。

　　近年来，英国、美国、加拿大、澳大利亚等主要发达国家相继发布合成生物学相关“路线图”和战略报告，截至2023年多达十余份，学者们从各自国家的视角凝练合成生物学的发展目标、方向和路径。

　　“中国近些年合成生物学发展如火如荼，也是时候在学术界发出‘中国声音’。”中国生物工程学会副理事长、合成生物学分会主任，深圳理工大学合成生物学院院长张先恩说。

　　今年5月，《合成生物学路线图2030：驱动下一代生物制造的引擎》付梓出版，由国内40多所高校和科研机构的百余位学者及一批企业界人士研究编撰，张先恩任研究组组长。

　　由中国学者编写的“路线图”有何创新之处？对提升我国在合成生物学领域的影响力有何帮助？对我国生物经济下一步的战略规划和政策部署又将提供哪些指导？带着这些问题，南方财经全媒体记者近日约访了张先恩。

（图源：科学出版社）

　　世界合成生物学路线图“中国版本”

　　时间倒回2010年6月，中国科学院与中国工程院、英国皇家学会与英国工程院、美国科学院与美国工程院达成共识，分别在英国、美国和中国召开3次合成生物学研讨会，这即是学界闻名的“三国六院”会议（Six Academies Symposium Series）。

　　“三国六院”会议全面讨论了合成生物学的内涵、发展方向、科学意义、应用价值、研究平台和伦理、法律政策等，同时强调了国际交流与合作的重要性。

　　会议总结报告提到，合成生物学开创了一种全新的、理性设计并加工生物体系的方法，同时衍生出技术、伦理、监管、安全、知识产权等问题，“这些问题将在世界不同地区得到不同的解决”。

　　然而，三个国家共同探路，却一直缺少指导性的文件。

　　2012年，在美国华盛顿召开的“三国六院”第三次会议上，时任科技部基础研究司司长张先恩报告了“中国合成生物学路线图”草案。

　　“当时，英国、美国同行高度评价，也进行了互动。大约半年后，英国即推出了合成生物学路线图。”张先恩说。

　　2012年，英国合成生物学路线图协调组织发布《英国合成生物学路线图》，明确了面向2030年英国合成生物学的发展路径。

　　2018年，美国半导体研究联盟(SRC)和国家标准技术研究院（NIST）发布《半导体合成生物学路线图》，提出基于DNA的大规模信息存储等5个领域未来15年的发展目标和方向。

　　2019年，美国工程生物学研究联盟（EBRC）发布《工程生物学：下一代生物经济研究路线图》，系统地描述了工程生物学（合成生物学的另一种表述）的发展目标及对生物经济的影响。

　　截至2023年，英国、美国、加拿大、澳大利亚等国发布的合成生物学相关“路线图”达十余份，涉及生物经济、生物制造、生物半导体、生物材料、微生物组、国防等。

　　“这些路线图，既有学术组织发布的，也有政府指定机构发布的，既反映科学发展趋势，也与经济和社会发展密切关联。”张先恩说。

　　虽然中国学者十多年前在“三国六院”会议上率先报告了合成生物学路线图思路，但一直没有形成正式版本。随着多国“路线图”发布，中国视角的“路线图”备受学界、业界关注。

　　今年5月，《合成生物学路线图2030：驱动下一代生物制造的引擎》（以下简称《合成生物学路线图2030》）正式出版。

　　张先恩分析道，《合成生物学路线图2030》是一个学术版本，它的发布至少有四方面意义。

　　一是合成生物学是一个快速发展的新兴交叉学科领域，研判未来发展趋势和目标具有重要的科学价值；二是“合成生物学-生物技术-生物制造-生物经济”互动正在奏响创新驱动发展的一支主旋律，路线图将为国家制订相关发展规划提供重要参考；三是让公众有机会了解合成生物学，减少科技伦理上的误区和顾虑，从而更好支持其发展；四是有利于国际合作与交流，在国际合成生物学相关组织中，中国学者已成为主角之一，对未来发展不能“失声”，应有自己的研判和话语权。

　　“尤其当前国际环境受到逆全球化影响，‘路线图’是坚持国际合作与交流的一种有效形式，英文版也在准备中。”张先恩透露。

　　谈及创新之处，张先恩说，各国此前发布的“路线图”普遍没有基础理论部分，原因是对一个新的领域而言，还需要时间研判。

　　《合成生物学路线图2030》首次构建“理论框架、使能技术、应用展望和治理原则”四位一体的合成生物学学科体系架构，其中提出“合成生物学多尺度理论框架”，通过生命体系构建的组织原理和演化理论、细胞增值组分互作理论、自组织行为即相变理论、生物学原理“白箱”和人工智能“黑箱”融合等多个维度的深入分析，为合成生物学的长期发展奠定理论基础。

　　同时，“使能技术”部分重点凝练了12个方向，如DNA测序、合成与组装、基因编辑、蛋白质设计、基因线路、底盘细胞、无细胞催化、多细胞体系、自动化设施等。

　　肩负着发出“中国声音”的责任，《合成生物学路线图2030》并非仅限于探讨本国的需求，而是世界合成生物学发展路线图的“中国版本”，这在理论建设、技术发展、应用展望和治理原则等方面都得到体现。

　　“例如，遗传病有数千种，有些是单基因遗传病，有些是多个微效基因的加和。依照目前水平，编辑单个基因比较容易，多基因的修复成功率不高。‘泛基因组编辑’是国际同行共同期盼的目标。”张先恩解释道。

　　“新李约瑟命题”向生物制造求解

　　“中国现在科技发展很快，有没有可能抓住下一轮科技革命的机会？”

　　2007年伦敦一场高端科技发展论坛上，时任英国剑桥李约瑟研究所所长Christopher Cullen如此向张先恩发问。

　　张先恩称这个问题为“新李约瑟命题”。本世纪初以来，美国学者的一系列原始性研究引领了合成生物学领域。而近十余年，中国合成生物学飞速发展，已逐渐从“跟跑者”转为“与鹰共翔”。

　　张先恩介绍道，我国一直重视科技战略规划研究和布局。2010年，国家重点基础研究发展计划（973计划）首个合成生物学项目启动；2018年，国家重点研发计划“合成生物学”专项正式启动，并在“十三五”和“十四五”进行了系统性布局与推进；2022年，《“十四五”生物经济发展规划》印发，将合成生物学列为重点发展方向。

　　在政策支持和技术进步的推动下，据相关机构测算，2023年中国合成生物市场规模约为86.26亿元，今年有望突破百亿元。

　　放眼世界，美国早在2021年就以近42%的份额成为全球合成生物学最大的区域市场，提出到2030年，生物基产品将替代25%有机化学品、20%石油燃料；英国“路线图”也透露，在2030年前促进合成生物市场规模扩大至100亿英镑。

　　当前，我国正加速培育新质生产力。张先恩认为，合成生物学促使生物技术迭代提升，因此能够应对更大的挑战，解决更难的实际问题，赋能生物制造，对发展新质生产力有重要价值。

　　7月5日，在国务院新闻办公室“推动高质量发展”系列主题新闻发布会上，工信部部长金壮龙表示，将围绕生物制造等新兴领域，再建设一批国家制造业创新中心。

　　约一周后的7月14日，国家发展改革委批准组建的全国第十个产业创新中心，也是我国生物制造领域首个国家级产业创新平台正式落地深圳，由中国科学院深圳先进技术研究院牵头。

　　与此同时，深圳理工大学被教育部批准为新型研究型大学，合成生物学院是首批建设的学院之一。担任院长的张先恩透露，学院与中科院深圳先进院合成生物学研究所深度融合发展，共建平台，将打造合成生物学人才培养核心基地。

　　“中国现在有能力建设一流科研平台，为一流人才从事一流科研提供支持。加上政策支持、产业和资本介入，我国正逐渐形成合成生物‘多位一体’的发展模式。”张先恩说。

　　如今，一流成果正在中国涌现，部分已开始转化、产业化。加之终于问世的“路线图”，“新李约瑟命题”正向生物制造求解。