改变世界？合成生物学有望先改变食品行业 | Founder 100

合成生物学产品

尚未大规模进入日常

Founder Park：如何向外行人解释合成生物学究竟是什么？合成生物学与传统的发酵有什么区别？

康康：如果用一个窄化的概念解释：人类希望通过利用生物、改造生物，让这些生物来实现人类想实现的功能，让它生产人类想让它生产的东西。

实际上合成生物学还可以做像身体检测、传感，或者是环境修复等等产品，而非局限于生物制造业。

至于「合成生物学」和「传统发酵」两者的区别，如果是对天然的生物进行了一定的理性上的改造和设计，那我们就可以认为它运用了合成生物学；如果使用的微生物来自自然界，恰巧能够帮人们实现想要的功能，那它就是传统的发酵行业。

Founder Park：合成生物学在日常生活中有哪些运用？

康康：大家能直白地感受到合成生物学的产品也没有特别多，大部分还属于「原材料供应」，离终端消费者还有一定距离。

比如人造肉，它不都是合成生物学的产品。但是因为 Impossible Foods 的人造肉用到了酵母发酵的豆血红蛋白（使用合成生物学的技术手段和理念构建），所以它的产品可以称之为合成生物学的产品，这应该是最知名的面向终端消费者的合成生物学产品。

Impossible Foods 的人造肉产品 | 来源：Impossible Foods 官网

其他产品的话，在美国，有 Amyris 做的护肤品，使用了通过合成生物学手段制作的一个关键原料「角鲨烯」。在国内，有一家叫凯赛生物的公司，它会做一些生物基的尼龙（化工材料）。再过一段时间，我相信会看到一些能穿在身上的一些合成生物学的材料，像蛛丝蛋白、菌丝皮革等。

维生素 B2 有一部分是用枯草芽孢杆菌（核黄菌）生产，这个是德国的化工公司巴斯夫收购了一家合成生物学的公司以后拓展起来的业务。

大家有可能会在香氛产品中看到一些合成生物学的原料。一些奇怪的香味，因为在动物或者植物里面含量很低，它的提取成本很高，所以很有可能用合成生物学的手段反而能够降低它的成本。

而在生物制造业以外，合成生物学在医疗方面的运用很挺多的，像 TCR-T 疗法、mRNA 疫苗，实际上都是合成生物学的产品。

Founder Park：计算机和生物学在以什么样的状态进行融合？

康康：从基因元件开始构建遗传电路的「原教旨」合成生物学，实际上非常像 IT 工业里非常工程化的理念。

不一样的是，整个计算机的系统我们都是从最开始的元件往上拼，从元件拼电路，最后弄成一个电脑，电脑再组成网络等等。但我们刚开始认识生物的时候，它就是一个复杂的整体，我们想要做里面的一些研究，想要知道这个生物的每个部件是干什么的，每一段基因到底什么意思，实际上是要做从上到下的解耦。实际上，整个人类理解生命的过程是一个逆向工程，跟计算机的 bottom-up 往上搭建的模式不太一样。我们也希望对 DNA、基因这些东西，能够像理解电子元件那么透彻，每拿出来一个序列我都知道它是干什么的；拼一拼这个序列，就能知道它能给我什么样的一个反馈，什么样的功能，所以合成生物学的理念才这样爆发出来。

我们也希望能在生物的世界做 bottom-up 的构建，让我们更加了解整个生命系统到底是怎么运作。当然我们为了实现这个事情，要动用非常多的工程学理念。比如要尽量把生物系统解耦，解耦成越小的系统越好。因为要屏蔽掉生物系统的各种各样复杂的背景噪音，所以要尽可能把研究尺度缩小，这样才能够理解它的功能。

我们要做扰动。就像电脑坏了，我们要知道它为什么开不了机。先换内存；内存换了还好不了，换硬盘；硬盘换了还开不了机，那就不是硬盘坏了。在生物里也是，可能敲掉一个基因，看看这个生物变成什么样子，我们不表达这个基因，看看它变成什么样子，通过这种方式来研究这个生物系统到底怎么工作。

这里面就涉及很多生物学的理念。我们也是希望通过像 IT 工业的理念来更加了解生命到底是怎么运作的。

Founder Park：你们没有选择大宗化工方向，背后的思考是什么？

康康：首先大家认为合成生物学是一种改变世界的技术。最开始会想到两件事情：医疗和大宗化工品——特别是在碳中和的背景下，大家肯定想到生物制造是能够在相当程度上替代化石燃料制造的东西。

但从行业历史的发展来看，从 Amyris 这家公司到生物能源泡沫的破裂，在化工领域的选品需要非常审慎，前期投入很大且成功率并不高，最终也未必能达到很好的成本-收益的效应。甚至有可能不如传统的化学方法便宜，风险还是很大的。

一方面是我们离大宗化工品客户的需求其实很远。如果我们做大宗化妆品的供应商，下游对产品的供应有非常高的要求，对它的纯度、形态，各种出厂检测的指标有非常多的要求。我们在发酵罐里用生物生产出来的产品，很有可能不是下游客户所需要的，而生物制造本身对原料产品规格、形态的调整，自由度要比化工方法低得多，非常危险。

第二，我们依然认为作为通用生物工厂的工程微生物工具，比如最常用的酿酒酵母和大肠杆菌，往往不是那么适合做大宗化工品。从工程微生物开始改造，它的研发链路一定是很长的，本身的代谢途径、代谢网络，对工业生产压力的耐受，对副产物的生产都不太合适。我们不希望在这么早期就做这样一个 all-in 的决定。我们希望先活下去。

我们希望做一些泛用的、更底层的工具，当它做到一定阶段的时候，自然有数据会告诉我们这个，或者说这一套泛用型的工具适合去做什么。而不是我们一开始就盯着一两个目标去做，这个风险很大。

Founder Park：你们为什么选择在食品这样一个「红海领域」，推出自己的产品？

康康：首先，我们的 CEO 陈钰博士和我，我们都在德国留学，就是爱喝啤酒。我们想做一些让自己愉快的东西。那由于我们喜欢喝，所以我们对这个产品本身是有品味鉴赏能力的。用这个东西来试水，我们觉得是一个比较保险、稳妥的选项。

实际上，我们希望做一个 CDMO* 的厂商，像是发酵食品和饮料技术的提供商、解决方案提供商，甚至是生产工艺提供商。我们希望跟品牌方、渠道方形成非常强大的合作伙伴关系。

CDMO：Contract Development and Manufacruring Organization, 简称 CDMO，主要为跨国制药企业以及生物技术公司提供医药，特别是创新的工艺研发及制备、工艺优化、放大生产、注册和验证批生产以及商业化生产等生产等定制研发生产服务的机构。

我们负责擅长的上游部分，他们负责下游面向终端消费者的部分。这个对于我们来说是最舒服的。在找到这样的合作方之前，我们当然要自己出一些看起来能够送给终端客户的产品来打动他们，对吧？让他们接受合成生物学技术是可以改变食品这样一个非常传统的行业的。让那些品牌方意识到，只有拥抱新的技术，拥抱新的生产工艺，拥抱从研发到生产的整个链条的升级，才能拥抱未来。而不是说把所有的钱花在烧钱、做品牌运营，你就有未来。

我们希望大家接受「技术是可以改变这样的传统行业」，而且它一定是一个未来。那我们希望做好我们自己擅长的那一部分，不擅长的部分交给更擅长的人去做。

Founder Park：你们目前有哪些核心产品和方向？

康康：长期来看，我们的核心产品是 ArchiCel® 菌株，以及满足特定价值的管线。

直白一点，我们通过基因组架构的设计，会有各种各样完全不同的菌株，每一个菌株都对应了它一些很特别的性质，这些特别的性质就绑定了它会有特别的应用。比如说，有的可以应用在发酵的食品性饮料里，它有很特别的风味；有的可以用在一些功能性的产品里，比如说它富含氨基酸、维生素，胶原蛋白、玻尿酸等等；有一些可以应用于某些工业的场景，比如说某一种特定的工业分子的这个产量极高。这个是我们核心的产品和它的应用价值。

Founder Park：如何看待合成生物公司的壁垒？

康康：我个人认为，现在大部分合成生物学公司的壁垒实际上不是很明确。尤其是平台型的公司，可能将 DBTL* 循环的能力视为了壁垒。它的壁垒建立在 learn 和 design 上，它对于设计系统有一套独到的方法论，以至于有一个新的需求出现的时候，它一定比别人的设计和测试系统来得快，这个可以是它的壁垒。这个东西一定是积累在相当规模的数据和数据质量的基础上才能达到。但是就目前来讲，我个人不是特别看好在短期内会产生这么强大的设计上的壁垒。

DBTL：合成生物学中的设计-构建-测试-学习流程。

除非有一个更底层的技术，比如我们架构化的基因组。它显然是一个非常强大的壁垒，因为任何人想要构建这种架构化的基因组，都需要耗费巨大的时间、成本和人力。如果那个时候他要自己耗费这么大的精力，不如跟我们合作，这样壁垒就产生了。包括我们自己做的架构化的基因组，它一定是有一套完整的专利体系和专利围墙的。它产生了以后，我觉得壁垒是比较明确的。

现阶段，很多合成生物学公司的核心壁垒是它的菌株。而这些有工业价值的菌株，可能非常接近天然微生物，可能只做了有限的进化或者理性改造。万一它的菌株一旦泄漏了，关键的遗传特性被别人拿到或者被人知道了，很有可能壁垒就不存在。这算是我个人认为比较弱的壁垒，但不是能够维持很长时间的东西。

Founder Park：你们的核心差异在于「理性设计架构化的基因组」，请问大家怎样去理解这样一个概念？

康康：其实「架构」这个词也是从 IT 行业里借鉴过来的。如果我们用 IT 行业的东西来打比方，大部分的合成生物学，包括 Amyris 还有 Ginkgo Bioworks 做的一些 CRO* 服务，它实际上只是在微生物里添加一个「模块」，以实现一个特定的功能。相当于整个微生物的基因组都是代码「屎山」，我也不管里面有什么东西，就在那儿添一个模块，我希望微生物照着我给的模块的功能来帮我做一个新的输出。但它还有一个问题，你插入的这段很有可能被「屎山」里的不知道什么东西来影响，产出的结果根本不符合预期。

CRO：CRO 企业服务于药物研发的整个阶段，负责药物开发过程所涉及的全部或部分活动，其基本目的在于协助制药企业进行科学或医学研究，主要提供的服务包括新药发现、安全性评价研究服务、药代动力学、药理毒理学等临床前研究及临床数据管理、新药注册申请等。

我们认为需要去解决这件事情，如果我们想要做更系统的功能上的拓展开发，一定要从整个基因组的架构上做非常底层的代码重构。所以我们提出了所谓架构化的基因组，希望把天然生物尤其是能够给我们工厂的这种工业微生物的基因做重构，希望它的功能模块是很清楚的，模块化、标准化，有固定的接口、API 等等。它每一块的功能都聚集在一起，这样做遗传操作、做一些理性设计的时候就会更方便。如果我们还有测试好的功能模块，替换到这个基因组的架构上，给它做扩展也更方便，还会更好做测试，输出结果很有可能也会更符合我们的预期。所以说我们提出了这个架构化基因组的计划。

Founder Park：在满足什么样的条件下，合成生物学会为行业带来历史性的变革？

康康：我个人认为这个问题有两个角度。第一，有些选品确实更适合用生物的方法来做，比如一些非常复杂的分子。我们用化学化工的方法来做，它可能需要四五十步，成本一定是高昂的。但如果通过（生物）酶反应，你也不用太控制中间的过程，就能把很复杂的分子给做出来。这是生物制造有可能非常有优势的地方。

但不是所有的化工生产的分子，都能通过这种方式在生物制造里达到成本优势，甚至是极少的。像我刚才提到的香氛分子，因为这些分子用化工方法做太复杂，它的成本肯定很高。而在生物制造里它不太是问题，但它的需求量相对的小。

但像蛋白质，生物合成要用很大的蛋白质，需要抗体，需要酶。它一定是通过生物方法比化工方法来做成本要低。因为天然生物进化就是为了干这个的。

比如说合成生物学很火的一个方向 PHA（高分子生物材料）。它一定是比化工的方法便宜，因为我们拿来改的那些微生物，它天然就会积累大分子作为它的脂肪物质。天然的 PHA 就是这样进化来的。这种产品就可以用合成生物学来做。

如果说是全方位的比化工产品便宜，我个人非常谨慎，不一定认为它一定会到来。除非是人类彻底摒弃化学，比如某一天所有的石油都禁止开采，那就只能用生物的办法。如果人类还在使用化学原料的话，那非常多的化工制品，自然还是由传统化工的方式生产会更匹配。