“生物码农”来了！合成生物学有望“点糖成金”

　　都知道有软件开发者大会，听说过生物开发者大会吗？如果说软件工程师是通过数字代码编程，那么生物开发者则是利用DNA编码，从源头开发生物新产品。比如，最近中国科学家利用二氧化碳人工合成淀粉这一堪称“科幻”的技术，就将生物合成带到了新境界。

　　当下，合成生物学方兴未艾，由此涌现出一批熟练操控DNA编码的生物开发“高手”。近日在上海举行的全球首届生物开发者大会上，来自清华大学、华东理工大学、上海科技大学等多所高校的团队展开了现场角逐。或许在不久的将来，利用自然界生物大分子制成标准化“元件”，创建“模块”“线路”等全新生物部件与细胞“底盘”，进而构建出的各类人造生命系统将会不断出现，一个潜力巨大的新兴产业正在孕育之中。

　　以DNA为编码，专业的“生物码农”来了

　　利用大肠杆菌合成大宗化工材料，以此摆脱人类对石油原料的束缚；通过改造酵母菌生产青蒿酸和稀有人参皂苷，降低制药成本，促进新药研发；引导工程菌不“误伤”正常细胞，专一攻击癌细胞……合成生物学的美好前景令人神往。

　　作为全球首届生物开发者大会发起者之一，小熊猫生物创始人郭昊天表示，近年来，随着专业分工越来越细，生物医药产业链条上出现了一个中间群体：他们既不研究生命基础机制，也不从事临床试验或放大生产，而是专门从事发酵产品的菌株开发、底盘微生物的重构、蛋白质药物设计，甚至是分子育种、类器官改造等，业内把这群人称为“生物开发者”。

　　正如IT产业有写代码的软件工程师一样，生物开发者以DNA为“编码”，专注于生物技术的源头创新。比如，小熊猫生物提供的合成生物学细胞编程技术，就是给细菌编辑一段DNA代码，让它们根据实验要求在细胞中“自主”完成工作。

　　上海交大副教授童垚俊则利用“基因剪刀”CRISPR为放线菌构建了一个多能遗传操作“工具箱”。这些经过特定“设计和改造”后的微生物，有望兼容多种代谢途径，成为智能微生物细胞工厂，去行使环境污染物的高效生物降解、生物活性分子的绿色环保合成、特定药物分子的原位靶向递送治疗等多种功能。

　　解决海量操控难题，亟需提升“生物算力”

　　仅一立方米大小的生物反应器，一年时间生产的淀粉量就相当于5亩玉米地，这就是二氧化碳人工合成淀粉创造的“奇迹”。令人惊叹的奇迹背后，是科学家从海量生物化学反应数据中设计出的一条仅包含10步主反应的从甲醇到淀粉的人工合成路线。

　　如果说人工合成淀粉还是实验室里的初步探索，生物开发者的身影在产业界已无处不在。芬凯科技董事长赵新岩向记者分享了一个香料产业的案例。一种需要15万亩花田种植一年产出的香料提取物，若改用生物合成的方法，只需在培养皿中5天便可获得。目前，公司已完成了香紫苏醇—香紫苏内酯的量产，如果一切顺利，下一步即可合成出被称为“香料之王”的降龙涎醚。

　　与IT工作者需要算力支撑一样，生物开发者亟需高通量、低成本的“开发工具”，“海量”是他们面临的最大难题。郭昊天表示，正如计算机算力的提升带动了人工智能产业的第三次浪潮，“生物算力”的大幅提升，将促进合成生物学的突飞猛进。

　　为实现未来点“碳”成金、点“糖”成金的产业图景，不少生物开发者不约而同地将事业起步定位在提供“生物算力”上。今年6月，小熊猫生物上线了可提供百万级蛋白质重组的云端实验室服务，该服务比国际通用工具高了6个数量级，成本只有普通工具的百分之一。

　　童垚俊则开发了放线菌领域全球功能最完善的CRISPR遗传操作工具箱，覆盖了基因敲除、敲入、敲低、单碱基替换和组合编辑等几乎所有DNA遗传操作需求，将原本两个多月敲除一个基因的操作缩短到十余天，同时效率提高一个数量级。目前这套工具箱已无偿分享给了美国劳伦斯伯克利国家实验室、伯克利大学、康奈尔大学等全球百余家研究单位使用