合成生物学的应用，正在推动工业合成向更绿色、更智能的方向发展。

作为现代科学的一个重要分支，合成生物学通过重新设计和构建生物组件与系统，不仅加速了新药和疫苗的开发，还促进了可持续生物燃料和化学物质的生产，也在环境保护、农业改良、工业生物催化、生物传感器和诊断工具的开发等方面展现出巨大潜力。

近日，在上海成功举办的“2024年首届CPHI生物制造创新发展大会”上，汇聚了全球生物生物制造领域的产业专家、企业家和科学家，共同探讨生物制造技术的发展趋势、市场机遇与挑战。其中，酶赛生物副总裁及联合创始人陈海滨博士，带来了题目为《生物催化赋能合成工业》的主题演讲，分享了生物催化技术在制药工程、精细化工等领域的突出表现，以及酶赛生物的创新技术成果。

酶赛生物成立于2013年，是专业的生物酶催化整体方案提供者，致力于生物酶在制药工程、精细化工、新型材料、生物产业、节能环保等领域的产业化应用。公司擅长酶和菌种相关的催化技术，专业技术团队在酶的定向进化、菌种改造、酶制剂的制备、医药中间体及精细化学品的产业化生产等方面都有丰富的经验，是生物催化专业、可靠的合作伙伴。同时，酶赛生物自主建立了酶开发平台BioEngine^®，创造并产业化了一系列自主知识产权的原研酶。

以下为陈海滨博士的演讲要点整理。

合成工业的历史可以追溯到二战时期，当时德国因封锁而被迫发展自己的合成氨和尿素技术。这一历史事件催生了现代合成工业的发展，并为今天的合成生物学奠定了基础。

化合物的工业合成涉及多个步骤，我们可以看到从基础原料到最终产品的完整产价值链和供应链。这一过程始于煤、石油、天然气以及空气和水等基础原料，经过一系列的化学转化，最终形成市场上的各类化学品。其中，供应链的每一个环节都至关重要，从原料的获取到中间体的生产，再到精细化工产品的制造，最终到达消费者或工业用户手中，每一步都影响着最终产品的性能、质量和成本。

目前，工业合成行业的上游市场由资本密集型企业主导，原料供应相对集中，交易模式以期货为主。这一领域的企业通常需要拥有强大的资本实力和资源控制能力。而在下游，技术企业在研发环节扮演着重要角色，这一领域竞争激烈，参与者众多，已经达到数千家甚至上万家不等。这种市场结构要求企业不仅要在技术上不断创新，还要在市场策略上灵活应变，以适应快速变化的市场需求。

合成生物学领域发展迅速，也面临着激烈的市场竞争。许多公司都在尝试将他们的创新想法转化为经济价值。在陈博士看来，为了在竞争中脱颖而出，企业有两种发展途径，一是需要向上游发展，进行产业链整合，二是向下游发展，创建自己的品牌和销售渠道。

精细化工领域虽然参与者众多，竞争激烈，但实际上它也提供了丰富的机会，是一个相对容易进入且充满潜力的行业。从现有数据来看，尽管人类对天然产物化合物的了解可能不如人工合成化合物那样广泛，但天然产物在药物开发方面，尤其是抗生素的制备上，显示出了其独特的重要性。目前，已发现的天然产物化合物大约有50万种，而人工合成的化合物数量更为庞大，介于880万到1000万种之间。尽管有关天然产物的文献资料可能有限，但这些数据已经足够有代表性来揭示化合物发现和合成的现状，以及未来研究和工业应用的前景。

此外，虽然人们已经识别和合成了数百万种化合物，但与理论上可能存在的化合物种类相比，还仅仅是沧海一粟。如今在地球的环境中可能制备出来的化合物数量高达10的60次方种，而人类目前所探索和了解的不过是其中的极小部分。这表明，在化合物的研究和开发领域，还有巨大的空间有待发掘和利用。除了现有产品，开发新的产品以及新的应用，都是合成生物学技术所蕴含的巨大潜力和前景。

当下，合成生物学与工业合成的融合，为传统合成工艺带来了革命性的变化。生物催化技术是化合物合成工具箱中的一项重要创新。通过生物催化技术，可以利用自然界演化出来的酶以及人为开发出来的创新酶作为催化剂，实现更高效、更环保的化学反应。这种技术不仅可以降低生产成本，还可以开发出传统化学合成难以实现的新化合物和新药物，其应用已经从传统的食品加工、洗涤和纺织领域扩展到更广泛的化学品和药物生产领域。随着酶工程和代谢工程的不断发展，生物催化技术有望在未来的工业合成中发挥更大的作用。

酶作为催化剂，在工业生产中无异于六边形战士。陈博士解释道：“酶作为催化剂不仅要高效催化特定化学反应，还要具备高度的选择性，确保反应的专一性和效率。稳定性是酶在连续生产过程中能够持续发挥作用的又一重要属性。此外，酶对反应过程中的各种化合物的抗抑制能力保证了它在复杂工业环境中的可应用性。商业化生产中，酶的低成本量产和知识产权同样至关重要，这决定了其经济可行性和市场竞争力。”

目前，在自然界中，存在着大量尚未被发现或充分研究的酶。通过先进的测序技术，可以探索这些未知领域，寻找具有潜在工业应用价值的新酶。随着人工开发的新酶累积数量越来越多，已经形成了很大的资源保障。其中，酶赛生物已经形成了很强的挖掘酶的优势。

通常，酶的发现需要以自然界演化出来的酶为出发点。通过生物信息学可以进行酶的挖掘，在进行分子对接和虚拟筛选后，进行基因合成，从而评测挖掘而来的酶的催化性能。此外，针对非天然底物或非天然反应，酶的挖掘过程也可以结合计算化学，这里就涉及到量子力学和分子动力学，通过虚拟筛选得到具备基本催化活性的酶，然后通过工程化改造使其更好地适应特定的工业过程。这些方法不仅拓宽了行业对酶的认识，也为工业应用提供了更多可能性。

陈博士提到，将酶从实验室研究转化为工业应用，需要考虑其在实际生产过程中的表现。这不仅需要对酶本身进行优化，还需要考虑其与工艺流程和生产装备的兼容性。酶与工艺的协同开发是一个迭代过程，需要不断地调整和优化，以实现最佳的生产效率和成本效益。

作为一家致力于合成生物学和酶工程领域的高科技企业，酶赛生物专注于开发新酶和改进现有酶的性能，以服务于工业生产并推动绿色化学的发展。

在将近11年的发展历程中，酶赛生物致力于酶的挖掘、工程化改造，以及以生物催化技术为核心的工业化生产，提供了从概念构思到产品落地的“端到端”的整体生物催化解决方案。

目前，酶赛在公司内部搭建起了两大底层技术平台——BioEngine^® 酶定向进化平台和 BioNavigator^® 酶虚拟技术平台，使用生物物理的能量计算与生物信息分析系统，实现酶工程的虚拟计算与进化，并结合湿实验和干实验的方法，不断帮助酶赛丰富不同的酶库以及积累高质量数据，加速商业化进程。迄今为止，酶赛生物已累积了大量的酶数据、小分子数据、反应过程检测数据等，并在积极开发EnzyAI人工智能平台；在人工智能技术日益成熟的今天，这些数据成为了极其宝贵的资产。

在两大技术平台的赋能下，酶赛生物已成功商业化 20 款绿色生物制造的产品，应用在制药、精细化工、营养品等行业。这些产品采取了酶赛全球原创的酶与技术。目前酶赛已经提交了 60余项的专利申请，其中已授权的中国发明专利有 35 项，其中不少也进一步进行了国际 PCT 专利申请。如今，酶赛的研发服务客户囊括了全球 Top20 药企和全球Top10 精细化工企业。

合成生物学目前虽然火热，但仍有创新想法无法完整落地等痛点需要解决。 陈博士详细展示了生物制造技术落地的全过程与关键环节。

作为一种前沿科技，生物制造技术的落地过程分为三大关键阶段。首先，在"0→1"的概念验证阶段，主要涉及合成路线的设计和优化，以及工程酶的发现与设计。在这一阶段，创新技术百花齐放，科研人员需要确保合成路径的可行性和酶的功能性。

当完成概念验证，"1→60"的中试阶段是当下生物制造需要解决的巨大瓶颈。此时，企业需要对概念验证阶段的成果进行放大，确保工艺的稳定性和量产的可行性。这一过程中，酶的工程化改造和制造工艺的优化并非孤立进行，而是相互影响、相互促进的动态过程。不断调整工程酶和生产工艺，保证在中试阶段交付合格的样品至关重要。

当迈过最为关键的中试门槛，"60→100"的稳定量产阶段更考验企业的工业能力。这一阶段的目标是实现产品的持续稳定生产，确保产品的质量符合标准。基于设施和供应链的建设，以稳定支持大规模生产的需求，才能实现从实验室到工厂、从0到100的真正技术落地。

陈博士表示，在产品开发过程中，最初的想法可能需要根据工业应用的实际情况进行调整。如果酶已经在工业上使用，并且需要提升其性能，这个过程会相对简单。然而，如果是一个全新的设计路径，可能需要更多的调整来确保最终产品与最初的设想相符。“酶赛生物拥有完整的闭环系统，允许客户与团队动态地调整策略，以满足市场的实际需求，实现技术的落地与产品的交付。这也是我们切入合成生物学的初心与目标。”