“AI+合成生物学”，这家企业两年走通首个小分子胶原蛋白商业化闭环!

2021年，中国科学院赵国屏院士曾公开表示，合成生物学下一个阶段的目标是“在对生命过程的‘真理解’基础上建立模型、设计合成，提高实现预期目标的效率”。

其中“建立模型”的环节自然而然地引发了与AI技术深度融合的广泛遐想。AI已经在制药领域表现出优势，那么这一强大的技术引擎能否同样驱动合成生物学的革新？创新生物制造企业Cambrium给出了自己的答案。这是一家通过将生物学与机器学习相结合，推动产品创新，创造新型可持续高性能分子的企业。

据了解，利用高度数据驱动和自动化的方法，Cambrium在不到两年的时间里就实现了首个分子的商业化——于2023年在in-cosmetics Global 展会上，Cambrium推出首款分子成分 NovaColl™（INCI：Sh-Polypeptide-47）。据Cambrium的官方表述，NovaColl™ 专为高效护肤而设计，是目前市场上唯一的微分子胶原蛋白，100% 与皮肤相同。

在探索自然奥秘与推动科技创新的征途中，Cambrium正引领着合成生物学与AI技术融合的新纪元。“我们创立Cambrium是为了加速过去大自然的创新周期，寻找能够迅速形成实质性影响的新分子。”Cambrium的首席执行官Mitchell Duffy表示，“通过技术平台，我们能将生物学的前沿探索与机器学习的高效算法相结合，推动产品创新，创造新型可持续高性能分子，从而改变目前绝大多数消费品中使用的有毒石化产品和不道德动物成分的模式。”

通过整合人工智能、自动化与合成生物学的尖端技术，Cambrium团队坚信能够加速自然界漫长的创新过程，挖掘出那些能够迅速带来实质性变革的新型分子。而这些分子不仅在性能上超越传统材料，更在环保和可持续性方面树立了新的标杆。

因此在技术层面，Cambrium采取了严谨而科学的研发流程。首先，在氨基酸这一生命的基本单元上精心设计分子结构；随后，利用先进手段筛选出兼具优异功能与表达特性的候选分子；进而，借助酵母工程菌这一自然界的微型工厂，通过可持续的发酵工艺，将这些分子从理论变为现实；最终，经过精细的分离与提纯过程，确保每一个分子都符合客户最为严苛的性能标准。

这一闭环流程不仅加速了新产品的研发周期，还极大地提高了产品的市场适应性和竞争力：公司成立不到两年，就推出市场上唯一一种 100% 与皮肤相同的小分子胶原蛋白NovaColl™。

2023年10月31日，Cambrium宣布获得800万欧元种子轮融资，由Essential Capital领投，SNR、Valor Equity Partners和HOF Capital跟投。该融资金额将用于将旗下产品NovaColl™的早期成功转化为持久的影响力，使Cambrium的生产和商业活动向全面替代传统动物来源胶原蛋白的方向发展。

“合成生物学和人工智能的结合正在改写分子创新的剧本，”领投本轮融资的Essential Capital的Ron Zori表示，“Cambrium正在引领这一更广泛的转变，一次一个分子地重塑工业的基石。我们相信他们的计算生物学平台，正如NovaColl™的快速发展和推出所证明的那样，有能力反复将科学创新转化为高性能，可持续的分子。”

截至目前，Cambrium已累计筹集资金达1100万欧元，包括来自Merantix的早期投资。值得一提的是，在宣布本轮融资前八个月，Cambrium便已成功推出其革命性产品NovaColl™。这款专为高效护肤设计的微分子胶原蛋白，不仅是市场上唯一一款与皮肤100%相同的胶原蛋白产品，还凭借其独特的微分子结构，实现了前所未有的皮肤渗透与相容性。

胶原蛋白作为人体中最丰富的蛋白质，其水平下降与皮肤衰老迹象紧密相关。然而，传统胶原蛋白补充剂多来源于动物，尤其是牛，其市占率超过 1/3，不仅如此，天然胶原蛋白的分子太大，无法渗透皮肤，难以发挥其应有功效。

为了解决这些问题，Cambrium的研发团队通过18个月的努力，研究团队扫描了自然界中存在的数十亿胶原蛋白序列，寻找具有优良功效和生物相容性的分子，分离出发挥最大作用的蛋白质区域。最终发现了 NovaColl™，这是I型胶原蛋白的高度生物活性区域，I型胶原蛋白是人类皮肤中最常见的胶原蛋白类型，非常适合个人护理应用。

在皮肤密度方面，该成分在体外试验中显示，通过向编码HO-1（一种合成抗氧化剂的酶）的基因转录发出信号，保护天然胶原蛋白免受紫外线诱导的氧化应激。离体双折射揭示了这种效应可以高度防止胶原蛋白基质的降解并提高其密度。

在皮肤保养方面，体外实验结果表明，NovaColl™ 能降低皮肤细胞中MMP-1编码基因的表达。离体免疫荧光则显示该成分降低了经UVA处理的皮肤组织中的MMP-1水平。

最后，NovaColl™ 在体外试验（免疫荧光）中被证明能刺激胶原蛋白I的生成，从而使经胶原酶处理（即老化）的皮肤外植体能够合成胶原蛋白I。使用三天后，效果已非常明显。

Cambrium首席执行官Mitchell Duffy表示：“NovaColl™不仅是胶原蛋白领域的一次重大突破，更是我们向更广泛行业展示分子创新力量的重要一步。我们相信，这一新型胶原蛋白活性成分将对整个护肤及个人护理行业产生深远影响，推动行业向更加绿色、高效、可持续的方向发展。”

2023年4月，Cambrium和Ginkgo Bioworks宣布成功完成合作。据了解，Ginkgo Bioworks正在构建领先的细胞编程和生物安全平台，其技术堆栈可以帮助制药、农业、工业、配料等领域加快开发速度、优化性能并降低成本。

在合作框架下，双方共同开发了一种创新的筛选机制，利用菌落分泌特定蛋白质的能力，针对纳米反应器中的目标底物进行高效降解测试。据了解，这一纳升反应器筛选平台以其惊人的日处理量——高达100万个菌落，极大地加速了蛋白质生产微生物的筛选与优化进程。

其实早在2021年，Cambrium就与Ginkgo的子公司的FGen合作，FGen目前是Ginkgo的封装和筛选团队，其微生物菌株开发和超高通量筛选(uHTS)技术方面的积累，与Cambrium先进的Cloud Protein AI平台形成互补，实现了对海量细胞样本的高效筛选与蛋白质生产优化。

通过这一合作机制，科学家们得以将海量的实验数据无缝对接至计算机模型，生成精准的菌株优化策略，从而加速高性能蛋白质生产的研发周期。此外，合作还促进了新细胞系的发现，这些细胞系能够以前所未有的效率生产高价值蛋白质。不仅如此，通过合作，团队还能在探索中发现了非直观的工程靶点，通过精准干预，实现了菌株性能的显著提升，即便在有限的基因组编辑条件下，也能在迭代发酵周期中见证关键性能指标的飞跃。

可以说，有了这些合作，在更加丰富数据的基础上，Cambrium得以开发更高效、更具成本效益的生物制造方法。Cambrium首席科学官Charlie Cotton博士也表示:“与FGen及Ginkgo Bioworks的紧密合作，是我们人工智能算法获取丰富数据、深化学习并产生实际价值的必然之路。通过充分发挥各自优势，我们在菌株工程及产品优化方面取得了宝贵且深刻的见解，为生物制造行业的未来发展奠定了坚实的基础。”

在国内，同样走上“AI+蛋白质”技术道路的，还有成立于2021年的智峪生科。作为一家直接将“AI+合成生物学”贯彻全链条的企业，智峪生科自研的AI计算平台“峪云 ZCloud”，不仅大幅提高了元件挖掘与设计的效率，更是将合成生物学管线的研发周期缩短为原来的1/3左右，直接将研发成本下降一到二个数量级。而对于合成生物学而言，人工智能已经承担着为企业降本增效的角色，凯赛生物、百葵锐生物和欣贝莱生物等AI+合成生物学企业的特性和想象力也都展现得淋漓尽致。