深受资本青睐的合成生物学研究

编辑/梅娣

深受资本青睐的合成生物学研究

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在美国的硅谷，风险投资家们一度曾对是否支持合成生物学研究犹豫不决。而今，他们对工程化细胞计划的投资开始迅速上升。

什么是合成生物学？

那么，究竟什么是合成生物学？它与传统的生物学研究相比，有何独到之处呢？合成生物学是在21世纪刚刚出现的生物学分支学科。与传统生物学通过解剖生命体以研究其内在构造的办法不同，合成生物学的研究方向完全是相反的，它是从最基本的要素开始一步步建立零部件，与基因工程把一个物种的基因延续、改变并转移至另一物种的做法不同，合成生物学的目的在于建立人工制造的生物系统，让它们像电路一样运行，也就是说将“基因”连接成网络，让细胞来完成设计人员设想的各种任务。例如把网络同简单的细胞相结合，可提高生物传感性，帮助检查人员确定地雷或生物武器的位置。再如向网络加入人体细胞，可以制成用于器官移植的完整器官。美国波士顿大学生物医学工程师科林斯已研制出一种“套环开关”，所选择的细胞功能可随意开关。美国加州大学生物学和物理学教授埃罗维茨等人研究出另外一种线路：当某种特殊蛋白质含量发生变化时，细胞能在发光状态和非发光状态之间转换，起到有机振荡器的作用，打开了利用生物分子进行计算的大门。

合成生物学的领军人物之一让・维斯和美国加州理工学院化学工程师阿诺尔一起，采用“定向进化”的方法，精细调整研制线路，将基因网络插入细胞内，有选择性地促进细胞生长。维斯另一项大胆的计划是为成年干细胞编程，以促进某些干细胞分裂成骨细胞、肌肉细胞或软骨细胞等，让细胞去修补受损的心脏或生产出合成膝关节。尽管该工作尚处初级阶段，但却是生物学调控领域中重要的进展。

四年前不受待见的研究项目逐渐开发

2012年，美国Twist Bioscience公司还在苦苦筹款，该公司的目标就是用比当时批准的更快捷便宜的方法合成DNA。但是，那时候许多投资者都被合成生物学的概念吓跑了。虽然利用合成生物学可制备有用的产品，例如药品、食品成分以及各种原料。但人们认为，这东西太玄乎，似乎不会转化成利润。

时过境迁。三年之后，硅谷的大亨—拥有数十亿美元处置权的技术投资者们—最终开始逐鹿合成生物学的这块小天地。这源于过去一段时间内，传统生物技术开发药品表现出的高成本、高风险，使得投资者们从开始敬而远之，转而被他们所见到的合成生物学——市场潜力巨大、运作成本急剧下降、商业模式得到改进，以及逐渐侧重于数据处理—所深深吸引。

美国加利福尼亚州旧金山某投资公司的负责人Nan Li表示，合成生物学所倚仗的工具与两年前相比已鸟枪换炮，目前正步入数字化和自动化的历程。为此，Li提出了一个词“生物生命科学”，用以形容合成生物学的现状。他表示，他们发现，合成生物学看上去更多地像是一种数据或者软件问题，不仅能够让人理解，而且还令人兴奋。

首先，软件工具和机器人技术降低了所有处理部分的成本，其中包括增加基因“程序”，以将其嵌入某种微生物并进行实验室测试。例如，位于加利福尼亚州爱莫利维尔市的合成生物学初创公司Zymergen就利用机器学习 （即为响应数据而开发的计算机算法）来引导真菌和细菌工程，以进行更高效的工业化处理。另外，公司的实验室还特别依赖机器人自动化技术，以减少高级人工的使用。

据某基金创始人John Cumbers所言，Zymergen和Twist Bioscience公司都是世界级别的合成生物学公司，它们今年的筹款再创新高，达到了5.607亿美元。其中有2.27亿美元用于公司大范围普及基因编码技术。整体来看，2015年已有24家新创建的合成生物学公司筹措到了资金，而在2012年还不到6个。

目前，开发某种合成生物学产品的大部分工作都转交给了计算机和机器人完成。这意味着随着部门的发展，投入的每一块美元都能产生更多的效益。对此，数据集合基金会的联合经理人、同时也是投资者之一的Matt Ocko表示，这对已投入资金的投机资本家而言，成本降低了。

值得注意的是，新一代的合成生物学公司还拥有经验的优势。当今，许多公司的创始人都是奋力打拼过的公司成员，因为他们把眼光放在了庞大而高度控制化的工业上，其壁垒如同研制新药和新燃料一样难以攻破。

相形之下，这些初创公司关注一些具有商机的领域，以利于他们迅速将产品带入市场。例如，特制化学品、食品、化妆品以及服装工业。同时，他们期望出现更多新的机会，以完成其他更大的目标。

比如，Industrial Microbes公司致力于改变酵母菌的基因结构，使之能利用甲烷作为原材料合成化学物质。它的共同创始人Derek Greenfield表示，人们已经想出了更多机智的方法，以更快地产生收益。比如，爱莫利维尔市的Bolt Threads公司通过改变酵母菌的细胞代谢通路，使之模拟蜘蛛吐丝的过程，从而制造出织物。

此外，还有公司致力于利用微生物制备出更便宜、合格率或者质量更高的橡胶、卵蛋白、犀角、香草调味料及玫瑰香提取物或咖啡。比如，利用改变了基因的微生物发酵咖啡，就能替代咖啡豆，从而避免在某种被视为非人道的条件下制备高端饮料。

马萨诸塞州波士顿微生物工程公司Ginkgo Bioworks的共同创始人Jason Kelly表示，从长远来看，合成生物学研究者有能力做出比社交媒体网站或者云储存服务更有意义、利润更高的业绩。它正如电动汽车制造商特斯拉或者航天商业公司SpaceX，能够改革富有创新能力的经济领域，甚至能够创造出新的工业。

合成生物学研究融资的最新进展

果然，到2016年10月，上述创新生物技术公司Zymergen宣布完成1.3亿美元B轮融资，本轮领投方为孙正义领衔的软银集团。

相比传统生物技术的医药产品研发，“合成生物学”具有市场潜力大、运作成本低、商业模式侧重数据处理等优势。

具体而言，合成生物学的产品基本上都可以交给计算机来生产，这将随着产量的增加而降低更多的成本，具有极大的经济价值。据某市场研究报告预计，到2020年，全球合成生物市场规模将会增至387亿美元。

Zymergen创始人兼CEO乔什・霍夫曼透露，Zymergen利用机器学习来引导真菌和细菌工程，以进行更高效的工业化处理。通过机器人的自动化技术，来节省人工等传统生产成本，以扩大产品利润。

但也有相关人士认为，如转基因食品一样，合成生物学可能会有相应的环境风险及伦理风险；随着“生物黑客”等行业的兴起，合成生物学相关公司也将面临同质化严重、技术壁垒降低等问题，最终合成生物学将会成为下一个“基因测序”行业，市场竞争更加激烈。