合成生物学——打开通往“物质自由”的希望之门
1. 合成生物学的前世今生
合成生物学是一门涉及多学科多技术的实用型学科，根据《自然》杂志定义，合成生物学（Synthetic Biology）是设计和建造新的生物部件、设备和系统，以及重新设计现有的自然生物系统，以达到特定实用目的的学科；我们可以认为合成生物学是一个多学科交叉的领域，它以生物科学为基础，融合医学，化学，物理，数学，计算机等学科，采用工程科学的核心研究理念，对生命体进行有目标的改造，设计甚至重新合成，以此来揭示生命运行规律。
合成生物学的起源可以追溯到一百多年前，合成生物学一词最早出现于 1911 年的 The Lancet 杂志。随着生物遗传核心物质及其规律的发现，生命科学研究进入了飞速发展阶段，从孟德尔遗传定律(1886)，摩尔根染色体遗传学说(1909~1928)，到沃森和克里克发现DNA双螺旋结构(1953)，生物学进入了真正的分子时代。这些发现奠定了合成生物学的理论基础。1965年中国科学家首次人工合成牛胰岛素，是世界上第一个人工合成的蛋白质。
随后在1981年，中国科学家又实现了酵母丙氨酸tRNA的人工合成，是世界首次人工合成具有生物学功能的核糖核酸。这些科学成果，代表着合成生物学的早期成功实践。
2000年后，随着人类基因组学和分子生物学理论技术的不断成熟，合成生物学作为一个学科逐步成型；
2002年，美国纽约州立大学石溪分校E.Wimmer小组用了３年的时间合成出了脊髓灰质炎病毒的全基因组，共有7500个碱基。经过实验证明，这些人工合成的病毒基因组不仅可以合成出与天然病毒蛋白完全相同的蛋白质，而且同样具有侵染宿主细胞的活力。
2010年后，随着基因编辑、机器学习和人工智能方面的技术取得突破，合成生物学的发展正式进入快车道。这里面的标志性成果是，
2010年5月J. Craig Venter研究团队在美国 Science 杂志上报道了首例人造细胞的诞生。这是地球上第一个由人类制造并能够自我复制的新物种。Craig Venter 的团队将这一人造细胞称作“Synthia”（合成体）。这个时期，随着分子生物学技术的发展完善，人类基因组测序计划的完成，基因编辑技术尤其是CRISPR-Cas9技术的出现，合成生物学的发展迎来了爆发期，结合工程化思想导向，被称为后基因组时代的第三次生物技术革命。
2013年，Amyris公司利用酵母菌株实现了青蒿素的规模商业化生产。
2014年，科学家首次实现了酵母染色体的人工合成。2015年，学术杂志发表了细胞膜人造合成科研成果。
2016年，AlphaGo的__问世__催生了后续蛋白质预测神器AlphaFold的诞生，人类可以利用计算软件智能化预测计算蛋白质。合成生物学开始逐步融合工程学思想，遵循DBTL（“设计-构件-测试-学习”）循环理念，走向产业端应用。
2. 合成生物学的相关技术
回顾合成生物学的发展，我们可以发现，这个强科技属性的行业每次都是伴随着理论创新和新技术的产生而取得重大突破。合成生物学的各个核心技术环节也与生命科学前沿研究存在密切联系，技术快速迭代。根据合成生物学中用到的相关技术，可以将合成生物学产业链分为上中下游环节：
上游底层技术，主要集中在基因合成编辑测序等底层核心技术以及组学数据分析解读这方面。聚焦使能技术的开发，包括读一写一编一学、自动化/高通量化和生物制造等，关注底层技术颠覆及提效降本。
中游平台技术，是对生物系统及生物体进行设计、改造的技术平台，核心技术为路径开发，注重合成路线的选择以及技术上跑通 (如底盘细胞选择及改造、培养条件优化、纯化方法开发等)，更强调技术平台的通用性。
下游生产技术，则涉及人类衣食住行方方面面的应用开发和产品落地，核心技术在于大规模生产的成本、批间差及良品率等的把控，与中游企业相比，更强调应用领域的聚焦、产品的精细打磨及商业化放量。我们这里着重介绍上游和中游使用到的相关技术做简要描述。
基因合成技术：合成生物学的基础，涉及DNA/RNA的组装和合成。
20世纪70年代，第一次将DNA片段通过限制性内切酶和连接酶实现了DNA序列的“切和连”，从而开启了基因工程的生物技术革命。合成生物学延续了基于重组DNA的技术，同时又加入了新的要求和思想。
DNA组装技术，主要包括两个方向，一个是建立组装的标准，实现其操作标准化，另一个是建立更简便、高效且能组装更大更复杂片段的方法。组装拼接方法主要包括：基于内切酶的拼接方法；位点特异性重组法（舍弃了限制性内切酶，取而代之的是噬菌体整合酶）；基于重叠序列的拼接法（可以实现多片段体外一步法拼接，优势是不需要考虑片段内部的序列限制）；体内DNA拼接法（物种体内具有强大的重组系统，该方法对于大片段 DNA 的拼接非常有优势）。
DNA合成技术，尽管通过体内体外改造天然的DNA序列可以解决很多问题，但更多的情况下，DNA的从头合成有着许多独特的优势。DNA合成方法可分为化学合成法和生物酶促合成法。化学合成主要包括早期固相柱式的一代技术和现在使用的固相芯片二代技术；生物法合成是目前正在兴起的三代酶促合成法技术。20世纪80年代开发的一代技术是基于亚磷酰胺的DNA合成法，主要限制在于难以合成超过300bp的基因片段。
二代技术包含三种芯片式原位合成技术（光刻合成、电化学脱保护合成、喷墨打印）和超高通量合成技术，极大推动了合成DNA效率的提升和成本的下降，2021年每Mb碱基合成的平均费用已由2001年的超过5000美元下降至0.006美元，二代技术的弊端主要是合成过程需要使用大量有毒化学试剂。
三代生物酶促合成法技术相比前两代技术，反应条件更温和，对环境更加友好，并且可进一步提升合成片段的长度，未来有望大规模应用。
基因编辑技术：在生物体的基因组中特定位置插入、删除、修改或替换DNA 。基因编辑依赖于经过基因工程改造的核酸酶，也称“分子剪刀”，在基因组中特定位置产生位点特异性双链断裂，诱导生物体通过非同源末端连接或同源重组来修复这种断裂，人工主导或干扰这个修复过程就可以把特定DNA序列进行删除或者插入外源基因。
基因编辑技术的迭代过程：
1996年，第一代代基因编辑技术，经基因工程改造的锌指核酸酶(ZFNs)被设计出来，开启人工改造生命体的旅程。
2009年，第二代基因编辑技术类转录激活因子效应物核酸酶(TALENs)诞生。
但前两代技术构建周期长，步骤繁琐，难以进行高通量基因编辑，极大限制了其推广应用。
2012年，第三代基因编辑技术CRISPR横空出世，与ZFNs和TALENs技术相比,CRISPR/Cas9的设计要简单得多,而且成本很低,对于相同的靶点,CRISPR/Cas9有相当甚至更好的靶向效率。
高通量筛选和基因测序技术：自动化的高通量技术能够快速筛选和鉴定合成生物学构建的有效性。DNA序列决定了DNA分子中核苷酸排列顺序。大规模基因组测序工作可以提供有关自然界生物的信息，帮助合成生物学家从中构建生物元件和装置，同时测序可以验证制造的系统是否符合预期以及快速、廉价和可靠的测序可以促进所合成的生命系统的快速检测和鉴定。DNA测序技术在过去几十年间得到了快速的发展，从最初的一代Sanger测序发展到四代纳米孔测序，测序规模也从几千个碱基上升到数百万个基因组；基因测序成本也由2001年每基因组的接近1亿美元下降至2022年的500美元左右。我国部分企业在测序技术方面已达到或者接近世界先进水平，自主可控程度不断提升。
第一代测序技术，又称Sanger测序法，作为测序金标准推动了人类基因组“工作框架图”的绘制，但通量低、成本高的缺点限制了其进一步大规模应用。
第二代测序技术，又称下一代测序技术（NGS），具有通量高、成本低等优点，使得基因测序在基础研究与临床诊疗中得到广泛应用。NGS的快速发展使得基因测序的成本在过去20年快速下滑，为合成生物学的发展奠定了良好的基础。
但二代测序技术的一个技术短板是短读长问题。
第三代测序技术，又称单分子测序技术， 具有长读长优势，为基因序列上复杂重复区域解析与高质量基因组组装提供了新的技术手段。
第四代测序技术，又称纳米孔测序技术，具有时间段效率高的特点。
蛋白质设计技术：计算机辅助，AI 机器学习帮助预测和筛选特定功能蛋白质。人工智能逐步应用于合成生物学领域，提升研发效率，扩大研发可能，降低研发成本。
Alpha Fold 平台已经可以预测的蛋白质结构超过2亿，来自于100万个物种，而之前PDB数据库中可预测结构的蛋白质大约为15万种。基于Alphafold2，科学家有望设计出自然界不存在的具有更高催化效率的或是具有未知催化功能的酶，从而开发出更加高效的代谢线路或是合成自然界中目前无法生物合成的物质。
生物信息学和计算生物学技术：生物信息学和计算生物学技是现代生命科学的两个核心领域，利用计算方法分析和解释生物数据，搭建序列到结构和功能的桥梁。特别是在高通量测序后的海量基因组信息数据中挖掘提取有用信息，就必须使用生物信息学工具来识别和分析基因序列，包括基因预测、功能注释和比较基因组学。构建数学模型可以模拟生物系统的动态行为，这有助于理解复杂的生物过程和设计合成生物系统，分析生物体的代谢途径，识别关键酶和代谢物，以及它们在生物合成过程中的作用。
细胞工厂构建：通过将特定的遗传回路和代谢途径整合到底盘细胞中，可以构建出能够生产药物、生物燃料或其他有用化合物的“细胞工厂”。合成生物学的基础是构建合适的底盘细胞。底盘细胞是可用于合成特定物质的宿主细胞。出于基因信息明确，易于改造，饲养成本低等原因，一般以大肠杆菌，乳酸乳球菌，谷氨酸棒杆菌，酵母等细菌或者真菌细胞做为宿主细胞。研究人员需要结合的具体合成目标选择合适的宿主细胞。菌种的改造和高效的工业化大生产工程能力是合成生物学产业化成功的关键因素，生物法大部分反应步骤均在微生物或酶的作用下进行，菌种自身的性能如效率和鲁棒性很大程度上决定了其是否适合产业化。改造底盘细胞，使优化的底盘细胞增加重构途径中的物质和能量供应，减少细胞内源的消耗、杂质的生成，解除引入产物对细胞的反馈抑制或毒性作用，使菌种具有更好的操作性、鲁棒性，这些策略都是实现高效生物制造的关键。此外，生物制造一般会经历更为严格的小试、中试、放大过程，去探索不同条件下最优的生产条件、工艺参数、设备选型等，这些对大规模、低成本生产极为重要。
合成基因回路：设计能够控制基因表达的复杂回路，类似电子工程中的电路。相当于构筑细胞生成制造工厂的设计图纸。
代谢工程和途径重构：通过修改生物体的代谢途径来增强其生产特定化合物的能力。相当于优化细胞工厂的生产线。
生物反应器和发酵技术：生物反应器提供了适宜的环境条件，以支持细胞工厂的生长和产物的合成，可以大规模生产合成生物学产品；发酵技术升级助力合成生物产品产业化。
21世纪之前，发酵工程大致经历了从“以生产食品为主的自然传统发酵”到“以生活资料与工业基础资料并重的代谢控制现代发酵”的过程转变；进入到21世纪，随着现代发酵工程技术与新一代发酵工程技术的蓬勃发展，发酵技术升级为“以生产具有特定功效的成分为食品，农学，医学，化工，能源等行业发展提供新解决方案的精密发酵”新阶段新趋势。这为合成生物学落地并实现产业化奠定基础。
3. 合成生物学的丰富应用场景
生命科学的漫长进展，催生了合成生物这样集生物理论和工程应用为一体的一揽子技术和方法论，为人类生产制造范式提供了历史性的机遇。2004年，合成生物学技术入选《麻省理工科技评论》“全球十大突破性技术”，上榜理由为“合成生物学将为现有领域提供许多好处”。合成生物学目前的应用场景丰富，下游空间非常广阔，具体在生物医药，化工材料，能源环境，农业，消费个护，食品营养等行业都有广泛应用。下文将根据应用的不同细分行业方向给出内容方向及对应的具体实例介绍。
生物医药领域
合成生物学在生命健康领域不仅可以通过设计全新的细胞内代谢途径，使医药产品能够通过微生物细胞利用廉价糖类等原料进行合成，还可以根据不同的疾病和致病机制，进行人工设计、构建适宜的治疗性基因回路，在载体的协助下植入人体，通过纠正机体有功能缺陷的回路，实现治疗疾病的目的。具体可以细分为医药生产原料/中间体；创新治疗基因治疗疗法（细胞免疫疗法、RNA 药物、微生态疗法、基因编辑相关应用）；根据应用层面的不同，又可以划分为分子层面，细胞层面，生态层面。
分子层面，有合成疫苗和基因治疗两个方向。合成疫苗是指通过合成生物的生物设计，直接设计mRNA、DNA疫苗，通过重编程基因以产生减毒病毒。典型案例就是新冠疫情期间我们使用辉瑞生物科技的mRNA疫苗。基因治疗内容包括，使用合成生物学技术（工程化设计）改造递送载体，降低载体免疫原性、增强靶向递送。作为基因治疗的疗法本身，合成基因回路，沉默、激活和调整所需基因表达的能力。一个应用案例是腺相关病毒（AAV）载体改造后作为药物递送载体以及使用在很多创新药如核酸药物在乙肝治疗的研发上。
细胞层面，包括细胞疗法和药物发现与生产。细胞疗法，是工程化改造 CAR 分子进入 T 细胞使其具有额外的抗原特异性来重新定向靶细胞。CAR-T 疗法在肿瘤领域的应用。药物发现与生产方面，是指可以利用微生物设计基因回路，筛选特异药物，改造细胞生物合成小分子药物。一个实例是巨头公司Amyris实现了抗疟疾药物青蒿素前体的生物合成以及规模产业化。
生态层面，是指利用微生物群落疗法合成微生物群落，实现复杂生理功能治疗疾病。我们日常生活中经常使用的益生菌饮料或。
化工材料领域
随着合成生物学快速发展，对细胞代谢和调控认知的深入以及技术手段的进步，使得优化改造、从头设计合成高效生产菌种成为可能，可再生化学品与聚合材料的生产能力与效率大大提升，与此同时可大幅减少原材料和能源消耗，大幅降低生产成本。
Zymergen开发了一种透明的生物膜，这种生物膜薄、柔韧、耐用，可用于在智能手机、电视屏幕和皮肤等多种表面传输触膜上。蓝晶微生物在油田土壤中发现的一种耐油菌，利用合成生物学技术对其进行工程化改造，使PHA的生产成本大幅降低，现在已经建造万吨生产线。
凯赛生物是植物新材料制造的龙头企业，聚合材料尼龙之前是石油基生产，目前在国内外均已实现合成生物学路径的商业化生产，2023年尼龙的全球市场规模约310亿美元，下游应用包括衣物、毛毯、汽车部件等。
能源环境领域
目前，全球的化工材料绝大多数仍来自石油。然而，石油作为一种有限的资源，能源枯竭问题亟待解决。同时，传统化工生产带来的环境污染矛盾也日渐突出。
合成生物学在大宗商品上将聚焦成本节降，实现对原有生产方式的迭代，并能实现绿色生产、环境友好资源节约等目标。LanzaTech 是全球第一家上市的合成生物学能源企业，已经实现基于固废循环使用合碳捕捉技术的低成本液态生物燃料制备，同时工业废气制造航天燃油和柴油技术正在研发中。首钢朗泽，作为生物制造的领军企业，自主研发气体生物发酵集成技术，可将含碳工业尾气直接转化为生物乙醇及微生物蛋白等高价值产品。实现了向工业尾气要热量要蛋白的美好愿景，对保障国家粮食安全、能源安全具有重要意义。
农业领域
合成生物学在育种、作物保护、作物营养等等农业细分领域均可发挥作用。中国人均耕地面积少，生物科技的应用尤为关键。农业排放占全球人类活动温室气体排放总量的17%。来自农业体系的温室气体排放往往会造成更高的温室效应，主要原因在于农业排放中的甲烷及氮氧化物占比较高。中国是农业排放的大国，农业减排道路任重道远。
在农业领域，合成生物学的研究重点围绕减少肥料使用、减少碳排放、强化病害防控、提高生长效率等话题开展。李家洋院士团队在中国率先建立植物基因图位克隆技术方法体系，在国际上率先提出“分子设计育种”理念，为培育高产优质水稻新品种奠定坚实的理论基础，并通过从科学理论到生产实践的成功示范，推动作物传统育种向高效、精准、定向的分子设计育种转变。
消费个护领域
化妆品生产成本中，上游原料及包材成本所占的比重较高，以功效性护肤品为例，原料成本通常占到成品销售收入的10%-20%。原料是影响产品功效和安全性的主要因素，个护是从石油基转变到生物基原料的重要行业之一，生物基产品目前占到整个行业的40%左右，其中，生物活性成分的开发和应用带动了中国功效性护肤品市场近几年的快速增长，以胶原蛋白和多肤类原料为典型代表，国内胶原蛋白代表企业有巨子生物，锦波生物等。
食品营养领域
合成生物学可以通过使用程序化的单克隆细胞工厂、工程微生物群落或无细胞生物合成平台来改善食品生产。这有利于摆脱传统农牧业的弊端，同时提高资源转化效率。主要包括食品添加剂和替代蛋白。食品添加剂和配料包括营养强化剂、抗氧化剂、甜味剂、着色剂、保鲜剂、稳定剂、增稠剂、新食品原料、功能性配料等。其中，营养强化剂指为了增加食品的营养价值而加入到食品中的天然或人工合成的营养素，按照来源不同，可分为来源于动植物的天然营养强化剂和人工合成营养强化剂两大类。相比化学合成法和天然产物提取法，全球食品和营养品原料巨头帝斯曼认为合成生物学方法更可持续、成本更低，且具有质量一致性和可靠性。合成生物学在食品及营养领域应用的另一大方向为替代蛋白，即非动物来源的蛋白质，主要应用包括肉、奶、蛋等。微生物发酵蛋白目前虽然商业化处于起步阶段，但商业化潜力巨大。替代蛋白的全球消费量预计在2035年将达9700万吨，届时微生物发酵蛋白将占据主要体量20%以上。微生物蛋白具有高蛋白含量、高消化吸收率等优点，这是一种全新的、颠覆性的、高效的、无污染的生产方式，可以不通过动物养殖来生产肉蛋奶等，既节省了大量土地、粮食和水资源，又可以减少温室气体排放，是实现“双碳”目标的重要途径，也是一种绿色可持续的蛋白供应新模式。
4. 世界领先的替代蛋白公司
世界人口持续增长，传统蛋白受制于获取方式已无法满足蛋白需求。2050年世界人口将达到90亿左右，食品蛋白需求增量为30-50%，达到2.65亿吨左右，存在严重缺口。我国人口从1949年的5.4亿人增长至2023年的14.1亿人，按每人每日消耗100g蛋白质计算，中国每年蛋白质需求超5000万吨。微生物替代蛋白可作为传统蛋白补充，需求量持续扩大。根据GFI新蛋白2023年度产业报告，我们可以发现，专注于替代蛋白发酵的全球企业已达到158家，其中将近一半企业涉及到精密发酵技术。从企业分布区域和数量来看，替代蛋白发酵企业跨越了31个国家，遍布全球各主要地区。美国遥遥领先，其次是以色列，欧盟的英国德国也比较突出，然后是新加坡，中国，澳大利亚。这些企业中，在2019年之后成立的企业数量超过50%，可见替代蛋白发酵企业虽处在早期阶段，但发展迅猛，短时间内取得了重大进展。2020年首款非动物源乳产品才刚刚上架销售，经过不到4年的发展，目前可以在美国零售渠道购买的非动物源乳产品已经超过30款。下面将分别简要列举相关代表企业基本信息和特色产品情况。
Perfect Day
全球第一家用微生物发酵技术生产牛奶蛋白（酪蛋白和乳清蛋白）的公司。
2018年末，Perfect Day与ADM签署联合开发协议，将发酵牛乳蛋白原料商业化。
2020年初，Perfect Day与旧金山冰淇淋生产商Smitten合作，在当地销售使用发酵牛乳蛋白的冰淇淋。同年，Perfect Day创立子公司The Urgent，旗下品牌Brave Robot专营人造乳蛋白冰淇淋。
The EVERY Co.
全球第一家生物合成卵蛋白的公司。该公司用酵母生产的蛋清蛋白可作为烹饪和烘焙原料。
公司研发了全球首个无动物成分的胃蛋白酶和蛋蛋白。
Motif Food Works
公司专注于风味物质（主要是脂肪类）的合成，借助Ginkgo的微生物开发平台，在挖掘、开发和商业化无动物蛋白方面处于领先地位。发酵血红素蛋白HEMAMI™通过FDA的GRAS公认安全认证，该产品能够改善植物性食品的口感，丰富其营养元素，现已上市大规模销售给客户。
Shiru
公司成立于2019年，开发了一种将机器学习算法和精确发酵相融合的智能平台工具ProteinDiscovery.ai，让工业应用的天然蛋白质世界变得触手可及，通过高通量筛选技术和其他方法来生产所发现的蛋白质，然后对其性能进行评估，是人工智能协助精密发酵的典范企业。
Change Foods
公司通过精密发酵技术生产酪蛋白，以此为消费者提供不含动物成分的奶酪。
Nourish Ingredients
公司专注于开发脂肪和油，该公司研发出了一种精密发酵菌株的专利技术，可以大规模制造脂肪分子，使这款替代食品“具备动物肉的味道、气味和口感”。
Imagindairy
公司将精密发酵技术与专有的人工智能平台相结合，生产无动物乳蛋白质，使其能够以与传统乳制品一致的成本进行大规模生产。
Remilk
是一家发酵食品和乳制品开发商，由转基因酵母菌株生产的β-乳清蛋白（BLG）可用于多种食品，目前已经在美国，以色列，新加坡和加拿大四个国家得到批准使用。
Turtle Tree
2023年3月，Turtle Tree推出世界上首款精准发酵生产的乳铁蛋白——LF+，目前已经通过FDA审批进入美国市场。
昌进生物
公司是一家聚焦生物合成蛋白和微生物蛋白的研究、开发、产业化的国家高新技术企业，是中国首批同时具备微生物蛋白和重组蛋白双赛道技术实力的食品科技企业之一。公司对可食用微生物的基因组学、转录组学、代谢组学进行分析，形成多维度的底盘元件库和模块化蛋白合成体系。全球首次实现利用可食用微生物合成乳蛋白、全球首次实现以乙醇为碳源合成可食用蛋白。
蓝佳生物
公司研发新型固态发酵罐技术，是亚洲第一家将不含动物细胞的真实肉蛋白质和单细胞蛋白质相结合的公司。
恒鲁生物
公司致力于HMOS、红景天苷等新物质的绿色制造和商业开发。开发了"酶/酵母双法"技术，成功合成多种母乳低聚糖(HMOs)，实现国内首家多种HMO的大规模生产。
5.合成生物学赋能广泛，有望成为全球可持续发展的最优解
全球变暖，人类迫切需求新的生产方式，合成生物学赋能应用广泛，有望成为全球可持续发展的最优解。合成生物制造是一种具有潜力的绿色生产方式，随着全球变暖及各国碳中和的提出，合成生物制造无疑成为潜在的最优解。合成生物制造可以降低工业过程能耗、物耗，减少废物排放与空气、水及土壤污染，以及大幅度降低生产成本，提升产业竞争力。根据创新和高技术发展司报告，和石化路线相比，生物制造产品平均节能减排30%-50%，未来潜力将达到50%-70%，以基础化学品1，3-丙二醇合成生物制造为例，与石油路线相比，生物法制造的CO2减排63%，原料成本下降37%，能耗减少30%。在全球和国家倡导”碳中和”的背景下，合成生物学无疑提供了非常好的解决方案，2014年世界经济合作与发展组织（OECD）发布《合成生物学政策新议题》报告，预测未来将有35%的化学品和其他工业产品可能涉及生物制造，世界自然基金会（WWF）估测到2030年，工业生物技术每年将可降低10亿~25亿吨的CO2排放。
合成生物学的发展也是我国的战略部署.2009～2011年，中国、美国和英国三国的科学院和工程院共同组织了历史性的“三国六院”合成生物学系列会议，全面讨论合成生物学的内涵、意义、技术、平台和政策。此后，主要发达国家纷纷制定并发布了相关发展路线图和战略报告。这些路线图和报告成为2023 年美国发布《国家生物技术和生物制造宏大目标》的主要参考。
2022年，中国印发《“十四五”生物经济发展规划》，将生物经济作为今后一段时期中国科技经济战略的重要内容。
2023年，工业和信息化部等八部门印发《绿色低碳先进技术示范工程实施方案》提及一系列合成生物学相关技术应用领域:二氧化碳碳资源化利用及固碳示范项目等相关重点内容。
为了对合成生物学领域的未来发展作出前瞻性思考和战略谋划，中国生物工程学会开展了面向2030年的合成生物学发展战略研究为了对合成生物学领域的未来发展作出前瞻性思考和战略谋划，中国生物工程学会开展了面向2030年的合成生物学发展战略研究，出版了《合成生物学路线图2030：驱动下一代生物制造的引擎》。
我们新的发展目标是沿着“合成生物学-生物技术-生物制造-生物经济”的主轴快速前进，为实现科技强国奏响主旋律。这背后的底层逻辑是，合成生物学天然匹配我国的发展优势，我们依靠强大的工程师红利，全面完整的制造业产业链，高效集中规模化的产业群，有望实现这个赛道上的引领者。
6.人工智能赋能，迈向未来新世界
生命系统极其复杂，难以精确描述和预测，这给高效设计合成生物系统提出了挑战，故在合成生物系统构建中往往须进行海量工程试错和优化。近年来，人工智能技术快速发展，其基于海量数据的持续学习能力和在未知空间的智能探索能力有效契合了当前合成生物学工程化试错平台的需求，在复杂生物特征的挖掘与生命系统的设计方面具备巨大潜力。人工智能在元件工程、线路工程、代谢工程、基因组工程等领域均崭露头角。这意味着，人工智能开始有效地解决合成生物学各子领域的技术难题，开辟合成生物学发展的新道路。
Pow.Bio公司已经研发推出了AI控制的自动化发酵平台，技术核心是其人工智能控制的自动化发酵软件SOFe与创新的硬件系统集成。Pow.Bio的创新技术通过模拟工业生产线的连续性，结合先进的AI控制方法，实现了微生物长期维持超高产状态的目标，这一突破使得成本支出大幅降低，同时将生物制造能力提升数个量级。与传统批式发酵相比，Pow.Bio能够使同一原料的生产率提高5到10倍，显著提高了系统运行的效率，减少了设施和储罐的需求，从而降低了资本和运营成本。例如，对于年需求量为1万吨的精细化学品，传统批式发酵的资本支出可能在1.5亿至1.8亿美元之间，单位成本约3.50美元。相比之下，Pow.Bio平台能够以4000万美元的成本生产同等数量的产品，并将单位成本降至2美元以下，展现了Pow.Bio技术在成本效益方面的显著优势。
也许，不久的将来，我们坐在家里，只需一键按钮，半个小时后，从基本的葡萄糖原料和水就直接可以生成美味营养的未来健康食品，这可能就是未来合成生物学带给我们的新世界。麻省理工科技评论早已将预言写好，它还将在未来实现一系列我们今天甚至无法想象的应用，让我们共同期待这一天。
维护世界和平的使命就交给我们了。Love&Peace.