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欧博APP:邓子新院士:生物药物研发—从被动筛选到主动创造之路

欧博APP:邓子新院士:生物药物研发—从被动筛选到主动创造之路

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  从早期的肺结核到肆虐全球的新冠肺炎,流行性疾病一直是人类面对的最大威胁之一,抗生素是人类对抗流行性疾病的有力武器,但近几十年,传统药物的研发速度越来越跟不上疾病的产生速度,给人类带来危机四伏的局面。另辟蹊径,以用途为导向,以工程化的理念设计和创造新的药品,是合成生物学为人类健康前路指明的方向。

  近日,在中国金融信息中心举办的第30期“海上院士讲坛”上,中国科学院院士、上海交通大学生命科学技术学院院长邓子新院士受邀出席。邓子新院士在以“生物药物研发:从被动筛选到主动创造之路”为主题的报告中,以抗生素生物合成与代谢工程研究为例,通过最新研究,阐述从使用传统方法到利用合成生物学来创新天然产物的理念,并展示其针对精细化学品和天然产物进行创造性结构改造和创新生产的巨大潜力。

  中国科学院院士、上海交通大学生命科学技术学院院长 邓子新

  随着很多药物逐渐被发现和利用,如今创新药物的研发难度和成本都急剧上升。邓子新院士表示,很多国外大型药企在这类药物研发方面的投入有所减少,主要是由于大量已经发现的药物重复发现导致无效投入。新药研发的链条很长,很多化合物最终都没有形成真正的有预防或临床意义的药物。新的生态环境,如深海等极端的环境可能会有一些特定的物种,或与其共生的其他海洋动物、植物,可能蕴藏着发现新药的生机和潜力。

  如何进一步从中发现挖掘新药研发的潜力?邓子新表示,这就需要与之相适应的新技术。合成生物学在大健康产业前景广阔,一方面可颠覆重大品种的合成工艺,打破国外大品种的垄断;另一方面,有助于鼓励支持更多药企向由传统筛选向合成生物学进行转型升级,尽快让一批国产创新生物药打响中国“名片”。

  中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员覃重军、华东师范大学生命科学学院副院长叶海峰、中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员张余和华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室主任张立新就行业主题做专题报告。上海市生物工程学会副理事长、秘书长,上海市生物工程学会合成生物学专业委员会主任王勇和中国医药生物技术协会副理事长、上海东富龙科技股份有限公司副总经理程锦生参加圆桌对话。

  这些产学研界的大咖们普遍看好合成生物学的产业前景。他们一致呼吁,上海能够在产业政策、技术布局、人才吸引等方面给予更多支持,让产学研各界能够形成合力,全面迎接合成生物学的春天。

  本期海上院士讲坛由上海证券报、中国金融信息中心、中国科学院上海分院、上海市科学技术协会、上海石油天然气交易中心共同主办,上海市工业经济联合会、上海市微生物学会、上海市生物工程学会协办。

  主办方致辞

  中国金融信息中心党委委员、董事 潘恒宁

  中国金融信息中心党委委员、董事潘恒宁表示,“十四五”纲要中提出,我国将强化医药健康领域战略科技力量,聚焦量子信息、光子与微纳电子、网络通信、人工智能、生物医药、现代能源系统等重大创新领域组建一批国家实验室,重组国家重点实验室,形成结构合理、运行高效的实验室体系。

  合成生物学作为生物科学在二十一世纪刚刚出现的分支学科,近年来研究进展很快,已经开始向医药健康、环境等各个领域有了不同程度的渗透。与传统生物学不同,合成生物学是构建的过程,相当于用工程学的办法搭建生物体,也被称为第三次生物技术革命。新一代的生物合成学对生物体系进行全视角、多维度的研究,有巨大的潜力。

  邓院士长期从事微生物代谢分子生物研究,主攻放线菌遗传学及抗生素生物合成的化学生物学,在合成生物学方面有着高屋建瓴的见解。邓院士还会与在场的学界、产业界专家进行思想的碰撞,给在座嘉宾带来思想盛宴。

  海上院士讲坛是由上海证券报、中国金融信息中心、中国科学院上海分院、上海市科学技术协会等机构共同主办。上海证券报是由主办,中国证监会法定披露证券市场信息媒体,现已形成涵盖报纸、网站、客户端、视频、微信、微博等平台的全媒体财经传媒矩阵。中国金融信息中心是的直属机构,是与上海市战略合作的重要成果,服务于上海“五个中心”的建设。主办方共同打造了“陆家嘴讲坛”平台,旨在交流、分享与传播大咖、专家的知识、思想。“海上院士讲坛”是一个尖端科技的交流平台,是一个前沿科学的思想汇聚之地,希望通过这个平台为上海、长三角、乃至全国的科学创新,做一点力所能及的贡献。

  主旨演讲

  《生物药物研发:从被动筛选到主动创造之路》

  邓子新院士表示在生物医药领域,把生物医药创新之路从自然筛选到合成生物学创造的各个环节,以既通俗易懂又有科技和产业的含量的方式展示出来,是很大的挑战。今天的题目——“生物药物研发:从被动筛选到主动创造之路”,是更高度的凝练被动和主动的转变。

  自然生物筛选驱动的研发路径

  从早期的肺结核到今天的新冠肺炎,流行性疾病是人类面对的最大威胁之一。二战期间,青霉素的发现和应用,创造了医学奇迹,驱动大量天然产物药物的问世。植物也是天然产物的重要来源,如青蒿素等都属于抗生素类药物。该类药物是生物代谢产生的,叫做天然产物药物,主要是从微生物和植物中来的,给人类提供了征服疾病的利器。这类药物来源广泛,结构丰富,活性多样,作用机制各异,是巨大的宝库。传统的筛选模式,都是将自然界分离出来的微生物作为生物之源来发酵,明确产生的化合物的生物活性,再通过化学手段来测定结构。

  随着青霉素、四环素等众多药物的发现,微生物天然产物药物品种已达100余种,全球市值超300亿美元,占药物市场份额超20%,至少十余种单品市值超10亿美元。但过去50年新药问世举步维艰,大公司研发投入兴趣锐减。在自然筛选的传统药物30年黄金时期过后,传统药物研发速度越发跟不上疾病产生速度,形成了一个危机四伏的局面,比如早期的肺炎、肺结核到近期的SARS、禽流感和新冠肺炎。

  如今的自然筛选,开始向极端环境,包括向海洋深处延伸。仅在中国海洋,每年发现的天然产物新结构化合物就超200个,占比超过全球的40%。特别是海洋低等生物成为新药发现的新宠,海绵、刺胞动物、微生物等海洋低等生物是海洋天然产物的聚宝盆。海洋极端环境有一些特定的物种,可以找到很多新基因和新产物。

  自然环境仍然有开发的潜力,但要发展与之相适应的新技术。一项新技术就是挖掘微生物“暗物质”,撬开隐性基因簇“黑洞”。一个放线菌基因组中约有20-30个生物合成基因簇,一个真菌基因组中约有30-50个生物合成基因簇,我们知道的只有其中一两种。大量基因的功能尚不明确,这样的基因叫做“暗物质”。暗物质的挖掘是潜力巨大、任重道远的工作。目前上海交通大学发展了代谢物结构与基因簇资源高通量挖掘体系(LEXAS),就是利用这个方法筛选化合物,激活、唤醒不知道的基因簇或合成途径。这是在自然筛选上添加了许多现代生物学或基因组学的技术。

  自然生物改造驱动的研发路径

  自然生物改造驱动的研发路径,首先进入到化学的半合成。化学半合成可以修饰结构、改造活性、耐药副作用。生物合成基因是成簇排列的,包括结构基因、抗性基因、编码不同功能的调节基因都在这一簇基因上。我们把各种不同菌种中编码不同抗生素的基因簇掐头去尾,将不同抗生素来源的基因拼在一起,就可以改造原来微生物的结构和 活性。这里通过庆大霉素和卡那霉素基因的杂合就产生了一个新的结构化合物叫庆卡霉素,活性增强,毒性降低,也大大改良了病原菌产生的抗性,使得老药新品焕发青春。这种方法产生的这一系列药物,有不同的基因组合,新结构比原来药物的活性高,毒副作用低,成为可用于临床前研发的候选新药化合物。

  一个聚酮类抗生素药物分子,链的长度可以不同,起始单位可以不同,延伸单位也可以不同、后修饰也可不一样。这种基因研究清楚后,组合生物合成使新药设计如摆拼图,药物分子批量产生,比最初药物的活性高,使用剂量更低,可防止动物、植物甚至是一些害虫的疾病。

  合成生物创造驱动的研发路径

  随着生物学新理念不断发展,生命科技进入到重大质变的关口。传统的基因克隆由于测序技术发展,呈现出数字化的发展速度。通过基因编辑,可清楚了解肠道,皮肤、口腔的微生物,及其与各种不同疾病的关系。因此合成生物学渗透在医药健康的各个环境,是追求健康生活和生命科学集聚式发展的最大动力和归宿。

  合成生物学是从理解到设计和创造生命的科学集成,是以用途为导向,工程化为理念,对具体生命过程及体系的全视角、多维度研究。就像机械和土木工程的体系,从需求明确,到蓝图设计,到备料施工,最后到装修成型,人工设计和构建新的生物途径和系统,使之具有非天然或优于天然生物系统的功能。以黄花蒿为例,通过对生物合成机制的深入了解,包括多种有效的微生物遗传操作手段,如快速的基因合成等,再加上大量人力、物力和财力的投入,可以转换到用酵母菌发酵来生产,而不用黄花蒿来生产。

  井冈霉素也是生物合成基因簇及异源组装很好的例子。早期在井冈霉素中找出来20多个基因,对基因进行重组装,可以在一个异源宿主中去掉其它组分,只合成井冈霉素A一个组分。将井冈霉素A用合成生物学的步骤改造还可以形成治疗糖尿病的新药,这就可以推动井冈霉素相关药物产业的升级。

  多杀菌素的合成生物学技术也是一个赋予产业腾飞的例子。多杀霉素是上个世纪末期发现的,三次获得绿色化学品设计奖,一次获得美国总统绿色化学挑战奖。多杀霉素生产有一个巨大问题,就是菌种生长缓慢,发酵周期达到14天,遗传操作困难,发酵产量不稳定,也容易污染。用合成生物学的办法,7天就可以生产出多杀菌素。该技术已在与药企合作,预期可以成为大规模生产的原料药,这里合成生物学就方面发挥了很大的作用。

  5-甲基尿苷5-MU是抗艾滋病药物的重要中间体。原来5-MU合成的主要途径:化学和酶法。关键基因的功能发现催生5-甲基尿苷(5-MU)的生物合成,所以今天生产5-甲基尿苷的方式,简单、高效、经济、绿色环保。动植物源萜类药、营养或化工品的微生物生产,都可以通过合成生物学技术从甲羟戊酸MVA途径设计、改造或衍生而来。法尼烯高效生物合成产业应用的初衷是作为航空燃料前体,发现生物基法尼烯作为前体可以形成维生素E后,化学合成维生素E的产业就被颠覆。2018年成为湖北十大科技事件,2019年获得湖北省科技进步一等奖。相比传统的合成生物方法,这个方法成本低,过程简单,效率高,安全性高,投资也少。这个产品每年需求10万吨,用量巨大,打破了德国巴斯夫80年的垄断,成为合成生物学颠覆重大品种和拳头产业的成功案例。

  在大健康产品行业,合成生物学也有应用:长寿分子和抗衰老药物。美国75%医疗费用与老年人和衰老相关疾病有关,如果延长老年人生活自理能力2.2年,每年可节省医疗费用近1500亿美元。改变化学合成的长寿分子为生物合成可以降低成本,而且没有毒素污染,化学合成可以改为合成生物学生产。

  DNA分子上有一种新的修饰——硫修饰,我们正在利用这种修饰体系发展临床多种病原菌的检测技术,同时发展RNA药物。

  归根结底,以前的方法是找菌种,现在是找基因,弄清楚自然生物基因后,可以变被动筛选为主动创新,通过人工设计药物产生菌,用代谢工程、组合生物合成与合成生物学技术改造或颠覆传统大健康产品的研发路径。合成生物学将带来生物产业一场深刻的变革。

  合成生物学在大健康产业研发领域的前景广阔。可以颠覆重大品种的合成工艺,可打破国外大品种垄断,可以孵化出一些具有国际声誉标杆的企业,带动传统产业向高端产业转型升级。今天合成生物学广受关注,它和今后人类的健康生活,尤其是我们国家意志中面向人民生命健康的需求是息息相关的。

  专题报告

  中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员、中国微生物学会副理事长、上海市微生物学会副理事长 覃重军

  会上,覃重军发表题为《人工生命的设计与创建》的专题报告。他在报告中主要提及两方面,第一是设计、创建新生命系统与新功能基础研究;二是发展在微生物、植物、动物和人类中通用的基因组工程新技术。

  覃重军表示,合成生物学于2000年前后产生,不同于一般生命科学,生命科学可理解为发现、描述,合成生物学就是“创造一个新的生命世界”。我国在该领域的研究起步较晚,但发展十分迅速。在2012年酿酒酵母染色体化学合成的国际合作计划中,我国科研人员仅用5年时间就在《science》杂志上发表关于化学合成酵母4条染色体的四篇文章。

  覃重军提到,最近聚焦真核染色体的起源与进化,研究突破复杂真核端粒与简约原核端粒、点着丝粒与区域着丝粒、线型染色体与环型染色体的自然界限;通过 “人造”新的简约生命系统,从新角度、新途径深入理解生命系统基本现象打开新的窗口。

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  “合成生物学很大的推动是以人造生命为目标,前期发展的很多技术都是针对少数基因,没有到操作基因组的水平,未来还需要发展更强大的染色体操作技术,建立人工新生命设计与创建相关的技术。”覃重军表示,未来基因组工程技术将被广泛运用,在微生物上实验后如何转移到动植物上,技术上仍亟需突破。

  覃重军表示,人类目前面临诸多问题,例如超强外源病毒、多重耐药菌治疗以及复杂性状研究、复杂疾病治疗。解决这些问题的关键就是要向巴斯德学习,要有新思想,要有创新技术、重大应用。

  华东师范大学生命科学学院副院长、教授,国家重点研发计划首席科学家、国家高层次人才计划入选者,教育部科技委交叉科学与未来技术专门委员会委员,中国生物工程学会理事 叶海峰

  叶海峰在论坛中,发表题为《Designing programmable genetic circuits for precision medicine》的专题报告,聚焦于可编程的基因线路设计用于精准医学的应用研究。

  叶海峰表示,现在人类面临疾病治疗不可控、不精准、不智能的问题。对此,研究领域希望通过合成生物学的思想和理念对细胞进行重编程,利用人工合成的基因线路/开关控制细胞的行为从而达到精准可控治疗的目的,该理念的核心技术是基因线路或是基因开关的设计,要针对研究目标和需求去设计基因线路。

  叶海峰通过如何控制血糖稳态的例子,从三个方面阐述基因线路的设计用于精准医学的应用研究。首先通过设计胰岛素传感器,时实感应胰岛素的浓度,研究人员将传感器放到口服益生菌,通过监控血糖波动,智能输出患者体内需要的胰岛素进行血糖稳态控制;其次是外部控制,通过设计小分子药物来达到人为控制细胞的行为;第三是开发光遗传学技术实现远程、无痕、时空特异性精准治疗。

  关于光遗传技术领域的研究,叶海峰提到团队开发了新一代光遗传学工具--REDMAP系统。该系统仅需1秒、1毫瓦的光就可达到150倍以上的基因表达,这个基因可换成胰岛素及各种抗体、各种酶,只需要光照一秒钟就可起到很好的效果。目前团队还尝试将该工具用于血糖稳态控制。

  就未来的药物形态,叶海峰表示,不一定是常规的分子药物或者是蛋白药物,有可能是杂交生命体系药物,例如生物电子药物,可以移植、口服,实时监测患者体内各项代谢指标的动态变化,同时远程输送到用户终端,通过控制人工定制细胞药物,形成闭环控制,这可能是未来药物治疗的一种模式。

  中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员,上海市微生物学会理事,上海市微生物学会基础微生物学专业委员会主任 张余

  张余在会上发表题为《RNA的合成机制研究》的专题报告。他表示,RNA是生物中重要的大分子,在遗传中心法则中,遗传信息从基因组的双链DNA传递到RNA上,RNA不光负责基因的表达,还参与基因的沉默。

  张余提到,RNA合成是所有生物生命必须的过程,无论是病毒或是病原菌,在开发药物时负责RNA合成的RNA聚合酶都是一个很好的靶点。前段时间研制的mRNA新冠疫苗与此息息相关。

  关于噬菌体和细菌RNA合成,张余提到主要是双链DNA为模板合成单链RNA,高等动物的RNA聚合酶相对复杂但本质还是以双链DNA为模板合成单链RNA,但在高等植物中,Pol IV 和RDR2能够形成一个复合物(Pol IV-RDR2),以双链DNA为模板合成双链RNA。

  张余通过冷冻电镜的电子显微镜呈现的画面向听众介绍了Pol IV-RDR2的工作机制、揭示了真核生物第四个RNA聚合酶的构造以及两种酶的结合方式,从而展示两个聚合酶能够通过在复合物内部传递底物的方式,直接实现从双链的DNA合成双链的RNA。张余的工作阐明了两种RNA聚合酶Pol IV和RDR2协作转录的独特分子机制,回答了植物中双链RNA如何合成的科学问题。这一研究结果拓展了真核生物RNA聚合酶结构和功能的多样性,加深了我们对RNA生物合成机制的理解。

  华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室主任,中国生物工程学会合成生物学专委会副主任委员 张立新

  张立新就“微生物资源利用及其药物高效智造”专题做了报告,他认为从全球大国兴衰历史看,得制造业者得天下。一般情况下,一个国家在成为全球制造业第一大国之后,差不多半个世纪,就会成为全球第一大国。美国打压中国的实质就在于打垮中国的制造业。中国未来的创新,一定会围绕制造业的创新展开,通过技术创新提高中国制造业的高效性。所以在技术创新层面,“国内大循环”的关键就是彻底告别过去引进技术、模仿发展的模式,在高端技术和关键环节必须取得重大突破,在关键设备和关键环节上实现自主创新。现今,中国虽然已是制造业第一,但是未来该如何实现中国制造向中国创造转变,进一步提升中国优势是关键。如何用创新性思维将新药发现和制备出来,他们实验室主要做了三方面工作:第一是构建了高质量的中国南海微生物资源库;二是从中高效筛选药物先导化合物;三是规模化智能制造。

  如何建立一个高质量的海洋微生物产物库?如何源头创新和筛选、如何大规模智能制造这两点至关重要。回看过去的八十年,从陆地来源的微生物曾上市过非常好的药物,近年来这个趋势大大下降。但同一个时间段,海洋来源的微生物药物呈几何级倍数增长。目前,海洋资源是各国家争夺的战略要地。他们在世界上物种多样性最丰富的南海区域开展过大陆架底泥的微生物样品采集和建库。期间,针对生物活性、化学结构多样性,他们做过800多万次和超过50多个模型的筛选,获得5000多个结构新颖、活性多样的药物先导化合物。

  接下来他提强调了三个关键词,分别是准、创、造。准,是对疾病进行精准诊断,对生物传感器进行精准检测与精准筛选。创,是从源头上找出与众不同的新颖药物先导化合物。造,是规模化智能制造药物,真正为人类服务。

  另外,他们运用合成生物学技术大幅提高了阿维菌素等药物的产量,有效降低了市场售价并从中概括出了“5M”理论。

  综上,生物反应器过去的理解是黑匣子,他们通过“5M”策略就可由黑变亮,能精确地知道生物合成及调控途径,并进行准确改造,能较快速从低产菌达到高产菌,实现跨越式产量的突破,这样实验室形成了一站式服务平台,一方面致力于在库中不断发现崭新机制的药物先导化合物,另一方面同步进行规模化智能制造,讲好中国故事和中国品牌,共创具有中国特色、中国风格、中国气派的学科体系、学术体系、话语体系。

  圆桌论坛

  论坛上,邓子新院士就从被动筛选到主动创造生物药物研发之路与学术界、产业界进行交流。中国科学院分子植物科学卓越创新中心覃重军研究员,华东师范大学生命科学学院副院长叶海峰院长,中国科学院分子植物科学卓越创新中心张余研究员,华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室张立新主任,中国医药生物技术协会副理事长、上海东富龙科技股份有限公司副总经理程锦生先生参加圆桌互动。中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员、上海市生物工程学会副秘书长,合成生物学专业委员会主任王勇主持圆桌会议。

  中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员、上海市生物工程学会副秘书长,合成生物学专业委员会主任王勇表示,上海在中国合成生物学研究与发展方面有过诸多第一:2009年,率先成立了中国第一个合成生物学实验室,即中国科学院合成生物学重点实验室;2010年,中科院合成生物学重点实验室和上海交通大学联合发起成立了第一个合成生物学的全国性产学研联盟,即上海合成生物学联盟,一大批原创性科研成果最早在沪突破;2015年,沪率先成立了全国第一个合成生物学专业委员会,即上海市生物工程学会合成生物学专业委员会;上海是中国合成生物第一股票凯赛生物的诞生地,另也是一大批合成生物学领域重大原创性成果落地点,如2018年度十大科技进展之一的“首例人造单染色体真核细胞”诞生于上海中科院合成生物学重点实验室,可以说上海在合成生物学领域凝练了一批优秀科学家和人才团队。

  中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员,上海市生物工程学会副秘书长,合成生物学专业委员会主任王勇

  在此背景下,六位圆桌嘉宾会就中国合成生物学研究与世界同行相比所处的地位和优势、中国合成生物学研究的产业化瓶颈及上海合成生物学布局如何保有领先优势展开了探讨。

  中国科学院院士、上海交通大学生命科学技术学院院长邓子新院士表示,合成生物学属新兴领域,在指引产业方向、产业发展等方面,上海都可谓是勇立潮头。无论是中国科学院或高等院校,还是在江浙一带的多家单位也都凝心聚力成立合成生物学创新战略联盟。如上行动对合成生物学都产生了较大的推动作用,且引导中国合成生物学学科后来居上,形成现有势如破竹的趋势。

  谈及最初的合成生物学,英国最早制定了学科发展战略路线图,中国早期的重视程度及其条件不足。合成生物学要充分利用一切生命科学的研究成果、包括大数据积累和功能性研究,这些方面我们都不及西方发达国家。但在“十二五”期间,中国就开始从战略层面,同时在大项目研究层面布局,设立了十项合成生物学973专项,开始以合成生物学理念凝炼发展方向;在“十三五”期间,国家重点专项已投入较大资金,上海、深圳、天津等城市反应相对较快,开始认识优势,凝聚特色,瞄准方向,相关性的工作循序渐进,由浅入深,有条不紊的展开,使中国的合成生物学研究进入了与西方发达国家并驾齐驱的赛道,在有些领域中国甚至后来居上。国家自上到下十分重视合成生物学,在几次大会上,包括在院士大会上,中央都把合成生物学做为颠覆性技术,中国科学家们倍受鼓舞,学科的理念和近期研究方向都非常明确,而且不断与时俱进,向智能化药物设计,DNA存储技术,人工产品包括人造肉、人造蛋白食品、人造材料、生物能源环保、医学健康等方向渗透。从医药健康角度来说,渗透到未病早预,精准预防到有病精准治疗、病后康复的各个阶段,而不仅仅是临床一个环节,在各不同环节都有。还有像高能材料、轮胎橡胶,固碳固氮等,看似与生物合成无关,但都可能通过合成生物学,通过绿色环保的方法来实现,还比如说人乳中的各种精华,若能通过合成生物学方法高效方便规模化生产,用于添加在蛋白或奶粉营养中,完全可以制造不亚于人乳的婴儿奶粉,这都是人类可通过合成生物学来开创的未来的生活方式。

  谈及传统产业方式的转变、更新、换代,合成生物学在现代生活中扮演的作用可能更大,比如以往用动植物生产的,或者化学合成的产品,如果用基因“说服”微生物来生产,就可能更加价廉物美,节能节时,简便高效,经济环保。当然合成生物学的发展想法可以很多,但研究过程会有大量的瓶颈问题,学科链条又非常长,从研发角度看,任何一个环节断裂都可能前功尽弃。必须通过一系列行之有效的孵化催化机制,引起政产学研用、金融、服务等各个行业的关注,充分认识和分析合成生物学的学科特点,合理运用科技激励和联动方案,才能有效解决问题,促进快速发展。

  事实上,合成生物学最本质的学科特征就是从学习和理解生物体系、再到设计和创造生物体系的过程。中国人学习能力强,加上中国人具有西方国家比较欠缺的集体主义、团队精神和组织能力,社会体系下的集体文化意识远超过西方发达国家,这非常符合合成生物学所要求的内在特征。所以从这个意义上讲,未来合成生物学在中国发展可期。

  无疑,当今生命科学各个领域的发展和进步已经为合成生物学的集聚式发展积蓄了一定的能量,对这些能量的综合性认知(识能)是合成生物学发展的源泉,是通过学科交叉融合赋能产业化的关键,显然,赋能的质量才是合成生物学释能的能级和高度。因此,合成生物学研究既要提倡敢想敢干,又不能急功近利,要容许反复纠偏和纠错。目前中国政府正在倡导加强基础研究的同时,强调基础与产业双向互动。这尤其要求较好地集成科学家、企业家、政府,包括金融与服务业的力量,有效地消化和吸收基础研究的成果促进向产业化方向发展,同时也须加强基础研究的凝聚、产业的凝聚及基础与产业双向互动。这既是切实利用基础生物学新成果,充分赋能合成生物学智能化“铸造厂”,充分释放现代生物产业新能量的发展机会,又可以在这个过程中建立全新的技术体系,发现新的科学、工程和技术问题,反向推进基础研究向更高层次发展,形成基础和应用生物学良性和循环发展的崭新局面。

  邓子新院士表示,作为超级国际大都市,上海在合成生物学方面的发展脉络、力量和人才队伍都有首屈一指的优势,对前沿科学方向的把握上也是精、准、快,但在新一轮合成生物学的发展上似乎比较冷清,未有具体行动计划。现在应该充分借鉴深圳、天津经验,因势利导,采取科技行动撬动前沿学科变革,促进新一波合成生物学产业发展。希望上海能抓住机遇,进一步重视合成生物学学科发展,坚信未来中国合成生物学学科将在世界范围内引领潮头。

  中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员覃重军指出,他个人比较关注合成生物学未来的发展,现有世界科技方面原创框架几乎是国外发明的,目前中国开创未来新时代原创框架的时机渐渐开始成熟了,亟需战略科技大师带领国家科技创新走向一个新的时代。中国科学家要重点关注原创基础研究探索与重大核心技术的研发,希望不再以论文为导向,而以真的重大问题为导向,创造新概念、发明新技术开创未来。他希望国家政策在生活与工作两方面给予科学家们足够的支持,使得科学家能够内心自由、外在自由地进行科学探索,希望金融界与投资界人士对合成生物学有新的认识并做后续投资,未来合成生物学的收益可能远远超出想象。此外,建议上海相关部门能够加大对于合成生物学发展的支持,包括设立上海市合成生物学重大项目、建设合成生物学重大基础设施等。

  华东师范大学生命科学学院副院长叶海峰表示,非常看好合成生物学的产业化,具体指从科学研究、实验室成果到公司的转化落地,这也是很多投资者非常看好的领域。

  华东师范大学校长鼓励多学科交叉研究,鼓励实验室科研成果转化。学校成立创新创业学院,还专门成立上海国际首席技术官学院,专门培养高科技公司首席技术官人才,服务高技术成果转化。教师在校申请的专利也可以转让给创业公司。我们应该大力鼓励支持高校教师创新创业,加快实验室科研成果落地转化。

  上海市委书记李强强调科学研究要聚焦人工智能、集成电路、生物医药三大领域。希望未来要大力推动合成生物学的投入与研究,甚至是相关科研基础设施的建设。合成生物学是一个综合多学科的工程生物学研究,也是代表生物制造与生物医药两大产业,是上海生物医药产业重要支柱。今后,上海高校转化项目初创公司需更多地方政府政策的支持,鼓励科学家实验室成果在沪落地。

  叶海峰表示,李强书记定位上海要集天下英才而用之。在上海合成生物学领域,出色、优秀的年轻人并不多,如果再让人才流失是很可惜的。人才来上海一定是希望做事业,实现自己的抱负和价值,平台对于他们来说非常重要,高平台有利于科研工作和实现个人发展目标。因此,大基础、大设施、大计划、大项目的合成生物学高平台政策的落地定会吸引全中国乃至全世界相关领域的人才自动汇聚上海,政府相关人士与科学家需携手做好做大生物医药平台,挽留、吸纳人才。

  中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员张余谈到,现今关键性技术的突破在中国科技界比较少,张余提到中国正在强调基础研究的重要性,上海在这点上做得特别好,上海市科委张全主任率先成立了上海市的基础研究特区计划,支持面向世界科技前沿的基础研究,鼓励大家坐冷板凳,如该氛围能够长期发展下去,定将会为合成生物学产业化发展提供源源不断的动力。

  华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室主任张立新表示,中国制造发展到了一个新阶段,已经无法再复制西方现有的技术,亟需创新,人才培养和基础科研的健康发展至关重要,基础研究需整合公众支持、企业力量、政府导向、金融机构与服务机构等多方位的紧密联系与支持,合成生物学的未来可期。生物制造是以生物系统为基本单元进行物质加工与合成的绿色生产方式,能够促进形成资源消耗低、环境污染少的产业新结构和生产新方式。中国生物制造已经进入产业生命周期中的迅速成长阶段,正在为生物经济发展注入强劲动力。随着以人工智能、大数据、生物组学、合成生物学、生物传感器、基因编辑、脑科学等为代表的新一轮科技革命和产业变革的迅猛发展,生物制造即将迈入了“探微知著,辟新为用”的合成生物工业时代。可以预见,生物工程和信息技术的深度融合将彻底改变人类物质生产的面貌,引发生物制造产业价值链、供应链的重塑和人才需求的深刻变化。加强生物工程和传感技术、信息技术等多学科融合发展的前瞻性、战略性和系统性布局,对于抢占国际科技竞争和产业竞争的制高点具有重要的意义。

  中国医药生物技术协会副理事长、上海东富龙科技股份有限公司副总经理程锦生

  中国医药生物技术协会副理事长、上海东富龙科技股份有限公司副总经理程锦生表示,合成生物学的应用范围比此前所认知的mRNA疫苗平台技术还广阔,不仅仅在制药行业,另在食品、医疗、化妆品等方面效用都非常大,就目前来看,现科研成果只揭开了冰山一角,仍有潜力可发掘,未来前景可期。

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    2021-12-16 00:00:31 

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