10 月 15 日，辭退了搜狗 CEO 的王小川表示，往后二十年，「想為生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展盡一份力」。這已經(jīng)是今年第三位在辭職時對「生命科學(xué)」表示出興趣的互聯(lián)網(wǎng)大佬。
5 月 20 日，張一鳴在卸任字節(jié)跳動CEO 的信中寫道，「生命科學(xué)……對人類生活的影響已現(xiàn)黎明之曙光」；3 月，黃崢在辭職信中說，「想去做一些食品科學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域的研究」。
黃崢甚至在辭職信中寫了三個未來的研究方向：蛋白質(zhì)機器人、植物合成蛋白「人造肉」、在作物種植過程中控制微量元素吸收。
想解決的問題各不相同，又有某些相通：對生物自然過程進行精微調(diào)控。再細究下去，這些研究可能都會涉及到目前最受關(guān)注的生物學(xué)領(lǐng)域「合成生物學(xué)」。
有人說，目前合成生物學(xué)就像 90 年代初的互聯(lián)網(wǎng)，剛剛過了嬰兒期，會出現(xiàn)一大批初創(chuàng)公司，說不定就會有下一個蘋果這樣的公司出現(xiàn)。
10 月初，我在上海參加了一場小熊貓生物發(fā)起的「Synbiopunk 2021 暨生物開發(fā)者大會」，試著理解「生命科學(xué)浪潮」（如果真的在到來的話）究竟可能是什么樣的？
大會現(xiàn)場 | 極客公園攝
在會上，我又聽見人們談起「人造肉」。
沿襲計算機會議模式，自由交流的「unconference 自組織會議」上，有人邊喝啤酒邊聊：「合成生物學(xué)」有什么成功的產(chǎn)品？有人提到了 Impossible Food 旗下的「人造肉」。
Impossible Food 從沒有自稱「合成生物學(xué)」公司，但是將它與其它人造肉產(chǎn)品區(qū)分開來的核心賣點——那個讓素肉聞起來有獨特「肉香」的血紅蛋白，來自這門誕生 20 年左右的新興學(xué)科。
其中涉及的技術(shù)，就是用簡單的基因編輯，讓酵母產(chǎn)生「血紅蛋白」。套用一下合成生物學(xué)的術(shù)語，就是讓酵母菌就變成「細胞工廠」，按照人的意愿來生產(chǎn)物質(zhì)。
是什么讓肉這么鮮紅，吃起來又有特殊的香氣呢？Impossible Food 認為是肉里面豐富的「血紅蛋白」。在各種食物中，都有血紅蛋白，但是動物肌肉中含量尤其多。
因此，血紅蛋白就被公司的創(chuàng)始人，生物化學(xué)家帕特里克·布朗（Patrick O. Brown）選擇作為模擬動物肉的「關(guān)鍵調(diào)料」。從植物中提取這種「調(diào)料」，布朗選中了根部含有豐富血紅蛋白的大豆。
傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式需要從大豆根部直接提取「血紅蛋白」，一公斤的「血紅蛋白」就需要 6 畝大豆。植物提取耗費成本，Impossible Food 研發(fā)了新方式：將能編譯血紅蛋白的基因植入酵母菌中，隨著酵母菌生長和復(fù)制，就會生長出血紅蛋白。打個比喻，這就仿佛是在微生物的尺度上，讓鵝生下雞蛋。
從植物中提取的 血紅蛋白（Heme）用在「人造肉」?jié)h堡中
新技術(shù)提高生產(chǎn)效率，同時減少種植消耗的自然資源。由于主要的生產(chǎn)資料是酵母菌、糖、礦物質(zhì)，也沒有太多化工廢料。想起來，這真是一種「讓未來更美好」的技術(shù)。
聽人們談起這個技術(shù)的時候，我感到這只一個簡單的技術(shù)。在他們眼中，可以這樣從基因?qū)用嬖O(shè)計，再生產(chǎn)出來的物質(zhì)實在太多了?？山到馑芰?、香料、新藥和疫苗、針對特定病害的農(nóng)藥，甚至是用二氧化碳合成淀粉……我開始對生物技術(shù)帶來的可能有了些具體想象。
從命名上來說，這是全球第一場「生物開發(fā)者」大會。「生物開發(fā)者 Biodeveloper」這個詞是從 IT 領(lǐng)域常見的「開發(fā)者」沿用而來。
會議發(fā)起者，也是主辦方的「小熊貓生物」解釋說，生物科技行業(yè)的分工越來越細，開始出現(xiàn)了一個中間層群體，再用以前的生物工程師、研發(fā)科學(xué)家來稱呼似乎不夠涵蓋這個群體的豐富性。
小熊貓生物對自己的稱呼是「全球首家生物計算機」公司。大會的另外兩家主辦方分別是創(chuàng)業(yè)公司倍生生物、奇績創(chuàng)壇。倍生生物對自己的稱呼是「專注于物種設(shè)計的合成生物學(xué)公司」。
小熊貓生物 CEO 郭昊天解釋「生物開發(fā)者」命名的由來 | 小熊貓生物
IT 行業(yè)有各種各樣的開發(fā)者，比如網(wǎng)頁開發(fā)者、軟件開發(fā)者、游戲開發(fā)者。類似的，生物科技行業(yè)不同的人也會面對不同的研究對象、工作內(nèi)容?！傅撬麄兊墓ぷ餍再|(zhì)很相似，都是基于已有的知識、已有的工具、方法去開發(fā)新的產(chǎn)品和新技術(shù)」。
他們在做的事情，有些現(xiàn)在聽起來還挺陌生。比如發(fā)酵產(chǎn)品的菌株開發(fā)、底盤微生物重構(gòu)、蛋白質(zhì)藥物設(shè)計、分子育種、類器官改造。
合成生物學(xué)家 Tom knight 說，「21 世紀會是工程生物學(xué)的世紀」。他是合成生物學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)始者之一，也是合成生物學(xué)明星公司 Ginkgo Bioworks 的五位創(chuàng)始人之一。這家公司 9 月 18 日在紐交所上市，估值就達到了 150 億美元。
Tom Knight 的研究興趣經(jīng)歷了從計算機到生物學(xué)的轉(zhuǎn)變。從高中時代開始，他就利用暑假在 MIT 學(xué)習(xí)計算機和編程，之后本科和研究生階段也在 MIT 度過。
Tom Knight
意識到摩爾定律預(yù)言了人類操作硅原子的極限，他將目光轉(zhuǎn)向了生物?！肝覀冃枰环N不同的方式，把原子放在正確的位置……最復(fù)雜的化學(xué)是什么？是生物化學(xué)。我想象可以使用生物分子，比如蛋白質(zhì)，它們可以在你需要的范圍內(nèi)自我組裝和結(jié)晶?！?/p>
用工程學(xué)定量、定性的思想來設(shè)計生物原件，成為新的研究方式。合成生物學(xué)像是人類知識的一次躍遷。作為一門工程學(xué)、計算機、生物學(xué)等多學(xué)科的交叉領(lǐng)域，合成生物學(xué)的起始之年被定為 2000 年。
在這一年發(fā)表的兩項研究中，生物學(xué)家用電路設(shè)計的思路，實現(xiàn)了對基因表達的控制。
波士頓大學(xué)的科學(xué)家在大腸桿菌中構(gòu)建了基因開關(guān) (Gene toggle switch)。這個模型只用了兩個基因模塊，通過調(diào)控外界刺激，可以讓基因的表達開或者關(guān)。
同樣是這一年，普林斯頓大學(xué)的科學(xué)家用了三個基因模塊，利用它們之間互相的抑制和抑制解除，實現(xiàn)了電路信號中的「震蕩」模式輸出。
基因開關(guān)（Gene toggle switch) 示意圖
DNA 從源頭上攜帶生命的所有信息，也是生命萬千性狀的來源。
發(fā)展到如今，人類已經(jīng)能夠輕松地讀取 DNA 序列，按照設(shè)計合成 DNA 序列。會場上，我多次聽到人們談起獲得 2020 年諾貝爾化學(xué)獎的 CRISPR 技術(shù)。這項被稱作「基因魔剪」的技術(shù)，可以精準定位切割 DNA，從而實現(xiàn)基因編輯。
基于這項基因編輯技術(shù)，已經(jīng)出現(xiàn)了多家創(chuàng)業(yè)公司。有的用它來解決癌癥、遺傳病等疑難疾病的基因治療，有的用它培育可供人類移植的器官、檢測疾病。
一項基因編輯技術(shù)如此快進入商業(yè)應(yīng)用，讓人們看見生物技術(shù)的巨大前景。從生物技術(shù)自身的發(fā)展邏輯而言，在基因序列的讀取、合成、編輯都發(fā)展成熟之后，下一個階段，自然是從基因?qū)用孢M行設(shè)計，來生產(chǎn)符合人類需求的物質(zhì)。合成生物學(xué)技術(shù)，也可以理解為基因技術(shù)發(fā)展的下一個階段。
「很多人一直癡迷于合成生物學(xué)的定義……工程學(xué)科和生物學(xué)科之間發(fā)生了這種碰撞。我認為，由此產(chǎn)生的任何東西已經(jīng)開始被命名為合成生物學(xué)?！筎om Knight 說。
將時間尺度拉大，遠從農(nóng)業(yè)社會開始，人類就通過漫長的雜交和選種來篩選、保留自己想要的動植物性狀。合成生物學(xué)則是從基因?qū)用嬷苯尤胧郑扇祟愊胍男誀睢Ｑ巯?，科學(xué)家已經(jīng)在實驗室里用 CRISPR 技術(shù)培育水稻。
大會的主辦方之一，奇績創(chuàng)壇創(chuàng)始人陸奇在開場視頻中說，生物技術(shù)可能會像之前的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一樣，對世界帶來廣泛的變革。這似乎也印證了互聯(lián)網(wǎng) CEO 辭退時都表達出對生命科學(xué)的興趣。
互聯(lián)網(wǎng)大佬們都紛紛投來關(guān)注的目光，生命科學(xué)的商業(yè)大勢終于要來了嗎？
湊巧的是，在「生物開發(fā)者」大會開始的前幾天，上市不久的 Ginkgo 遭遇了做空機構(gòu)的質(zhì)疑。在大會期間，公司的股票價位正經(jīng)歷上市以來最低位。（雖然現(xiàn)在已經(jīng)恢復(fù)）這讓「商業(yè)模式」這個話題更吸引人。
和互聯(lián)網(wǎng)時代的巨頭一樣，Ginkgo 是一家說「平臺故事」的公司。
將自己定義為「細胞編程技術(shù)供應(yīng)商」，Ginkgo 說的是一個「細胞編程」重塑生產(chǎn)方式的故事：用編程過的細胞作原料，制造食物、材料、新藥、香料……
公司 CEO 表示，Ginkgo 是一個技術(shù)平臺，它不生產(chǎn)產(chǎn)品，而是在其它公司研發(fā)產(chǎn)品階段提供服務(wù)而收費、或是大規(guī)模生產(chǎn)后獲得抽成。
如果生物生產(chǎn)的方式將帶來廣泛變革，技術(shù)平臺一定會成為行業(yè)中的巨頭。Ginkgo 剛剛上市時，來自紐約 Pinnacle Associates 的投資經(jīng)理 Randy Baron 評論道：「這要么是有史以來最大的空頭，要么是下一個 AWS」。
Tom Knight（左一） 和其它四位 Ginkgo Bioworks 創(chuàng)始人 | Ginkgo Bioworks
既然技術(shù)前景樂觀，孵化出了什么產(chǎn)品？這是 Ginkgo 面臨的一大質(zhì)疑。還沒出現(xiàn)強營收能力的產(chǎn)品，平臺估值就水漲船高。用互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展來打比方，這就類似于還沒有出現(xiàn)「殺手級應(yīng)用」，大家已經(jīng)在想象未來的行業(yè)巨頭。
聽會上的討論，人們反復(fù)提到「選品」?？雌饋?，大家已經(jīng)達成共識，「選品」是目前合成生物學(xué)創(chuàng)業(yè)公司至關(guān)重要的能力。
前不久，Impossible Food 傳出了 IPO 消息。憑借「血紅蛋白」這項標志技術(shù)打下一片市場，這是 Imposeeible Food 提供的成功產(chǎn)品經(jīng)驗。
但換一個市場就未必可行，畢竟在中國「植物肉」只是小部分消費者的需求。
人們談?wù)摳嗟?，還是合成生物學(xué)公司在選品上走過的彎路。
合成生物學(xué)領(lǐng)域的第一家上市公司 Amyris 此前靠產(chǎn)生青蒿酸（artemisinic acid）的酵母菌株被資本看好。青蒿酸是生產(chǎn)青蒿素的前體。青蒿素就是在 2015 年，讓中國科家屠呦呦獲得諾獎的抗瘧疾藥。
實現(xiàn)青蒿素量產(chǎn)，讓 Amyris 成功上市，但卻沒有讓它賺錢。最初，合成生物法產(chǎn)青蒿素的確解決了化工合成成本過高的問題。但是隨著非洲大面積種植黃花蒿成功，植物提取成本下降，合成生物量產(chǎn)優(yōu)勢又不復(fù)存在。
實現(xiàn)生物合成青蒿素的科學(xué)家 Jay Keasling ，后來他寄希望的生物燃料商業(yè)上也沒有成功
青蒿素之后，Amyris 又把目光轉(zhuǎn)生物燃料?？雌饋砗苊篮茫荷锊牧先〈牧希悄茉次C的出路。只是化石燃料的低生產(chǎn)成本面前，生物合成法沒能建立優(yōu)勢?，F(xiàn)在，Amyris 又選擇了護膚品，用生物燃料的原材料「法尼烯」來生產(chǎn)維生素 E、角鯊?fù)椤?/p>
在生產(chǎn)可降解塑料 PHA 上摸索了五年之后，藍晶微生物在今年 2 月份獲得了 2 億元 B 輪融資。這也成為國內(nèi)合成生物學(xué)單筆最大融資。藍晶接下來將建設(shè) PHA 年產(chǎn)萬噸級工廠。
合成生物學(xué)目前的考題似乎是：要向市場說明產(chǎn)品優(yōu)勢。
我問一位參會的從業(yè)人員，現(xiàn)在合成生物學(xué)發(fā)展到什么階段了? 他說，很像 90 年代初的互聯(lián)網(wǎng)，剛剛起步，又充滿想象。但是也會有所不同，中國和美國的差距沒有當時那么大，在發(fā)展的過程中，生物技術(shù)和傳統(tǒng)行業(yè)的聯(lián)系也會更緊密。
在會上，我遇到對新生產(chǎn)方式贊嘆不已的人，是一位香料公司的經(jīng)理。他來自馨之源科技，主要的產(chǎn)品是龍涎香的原料「降龍涎香醚」。
龍涎香是高級香水的「定香劑」。自然界中的龍涎香源于抹香鯨的腸胃分泌物，非常珍貴，號稱香料之王，主要的作用就是定香。
甚至可以說，有了龍涎香，才有了現(xiàn)在常見的「品牌香水」。它讓香氛穩(wěn)定，留香時間能從 40 分鐘延長到 4 小時。除了高檔香水，它更常見的使用是被添加在洗發(fā)水、沐浴液，洗衣液等日化產(chǎn)品里，少量用于食用香精。
自然界最接近龍涎香的產(chǎn)品源于 1930 年代德國漢高公司。以香紫蘇花做原料，先進行植物提取，再經(jīng)過多道化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)歷香紫蘇醇、到香紫蘇內(nèi)酯的過程，最后生成降龍涎香。
從 2016 年開始，他的公司能夠用生物合成的方法，將香紫蘇醇轉(zhuǎn)化為香紫蘇內(nèi)酯。分子轉(zhuǎn)化率和純度能達到 99.8%。「作為一家細分領(lǐng)域的小型冠軍企業(yè)，我們體會到合成生物學(xué)的意義非常大」，他說。
和化學(xué)合成相比，生物合成不僅轉(zhuǎn)化率和純度明顯提高，還避免了會帶來污染的高錳酸鉀廢水。接下來，他希望能夠技術(shù)上再突破，從「糖」直接生物合成更多的香料產(chǎn)品。這樣就可以跳過植物提取，節(jié)省土地成本、生產(chǎn)也更低碳。
午餐席間，我聽到一條新聞：聯(lián)合利華 9 月 2 日表示，它將投資 10 億歐元，用于在 2030 年前淘汰清潔產(chǎn)品原材料中的化石燃料。
在 10 年內(nèi)，保潔生產(chǎn)的洗衣液、洗衣粉、香皂類產(chǎn)品都會逐漸采用植物原料、或者碳捕捉技術(shù)。公司還拿出另 10 億歐元設(shè)立基金，資助研究生物技術(shù)、二氧化碳等減少碳排放的技術(shù)。
告訴我這個新聞的人，和聽到新聞的我一樣，對不到 10 年的期限有些訝異：技術(shù)研發(fā)到大規(guī)模生產(chǎn)，這么快就會完全實現(xiàn)嗎？
不過我希望真的會實現(xiàn)。
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