編輯/梅娣

深受資本青睞的合成生物學(xué)研究

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在美國(guó)的硅谷，風(fēng)險(xiǎn)投資家們一度曾對(duì)是否支持合成生物學(xué)研究猶豫不決。而今，他們對(duì)工程化細(xì)胞計(jì)劃的投資開始迅速上升。

什么是合成生物學(xué)？

那么，究竟什么是合成生物學(xué)？它與傳統(tǒng)的生物學(xué)研究相比，有何獨(dú)到之處呢？合成生物學(xué)是在21世紀(jì)剛剛出現(xiàn)的生物學(xué)分支學(xué)科。與傳統(tǒng)生物學(xué)通過解剖生命體以研究其內(nèi)在構(gòu)造的辦法不同，合成生物學(xué)的研究方向完全是相反的，它是從最基本的要素開始一步步建立零部件，與基因工程把一個(gè)物種的基因延續(xù)、改變并轉(zhuǎn)移至另一物種的做法不同，合成生物學(xué)的目的在于建立人工制造的生物系統(tǒng)，讓它們像電路一樣運(yùn)行，也就是說將“基因”連接成網(wǎng)絡(luò)，讓細(xì)胞來完成設(shè)計(jì)人員設(shè)想的各種任務(wù)。例如把網(wǎng)絡(luò)同簡(jiǎn)單的細(xì)胞相結(jié)合，可提高生物傳感性，幫助檢查人員確定地雷或生物武器的位置。再如向網(wǎng)絡(luò)加入人體細(xì)胞，可以制成用于器官移植的完整器官。美國(guó)波士頓大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程師科林斯已研制出一種“套環(huán)開關(guān)”，所選擇的細(xì)胞功能可隨意開關(guān)。美國(guó)加州大學(xué)生物學(xué)和物理學(xué)教授埃羅維茨等人研究出另外一種線路：當(dāng)某種特殊蛋白質(zhì)含量發(fā)生變化時(shí)，細(xì)胞能在發(fā)光狀態(tài)和非發(fā)光狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，起到有機(jī)振蕩器的作用，打開了利用生物分子進(jìn)行計(jì)算的大門。

合成生物學(xué)的領(lǐng)軍人物之一讓?維斯和美國(guó)加州理工學(xué)院化學(xué)工程師阿諾爾一起，采用“定向進(jìn)化”的方法，精細(xì)調(diào)整研制線路，將基因網(wǎng)絡(luò)插入細(xì)胞內(nèi)，有選擇性地促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)。維斯另一項(xiàng)大膽的計(jì)劃是為成年干細(xì)胞編程，以促進(jìn)某些干細(xì)胞分裂成骨細(xì)胞、肌肉細(xì)胞或軟骨細(xì)胞等，讓細(xì)胞去修補(bǔ)受損的心臟或生產(chǎn)出合成膝關(guān)節(jié)。盡管該工作尚處初級(jí)階段，但卻是生物學(xué)調(diào)控領(lǐng)域中重要的進(jìn)展。

四年前不受待見的研究項(xiàng)目逐漸開發(fā)

2012年，美國(guó)Twist Bioscience公司還在苦苦籌款，該公司的目標(biāo)就是用比當(dāng)時(shí)批準(zhǔn)的更快捷便宜的方法合成DNA。但是，那時(shí)候許多投資者都被合成生物學(xué)的概念嚇跑了。雖然利用合成生物學(xué)可制備有用的產(chǎn)品，例如藥品、食品成分以及各種原料。但人們認(rèn)為，這東西太玄乎，似乎不會(huì)轉(zhuǎn)化成利潤(rùn)。

時(shí)過境遷。三年之后，硅谷的大亨—擁有數(shù)十億美元處置權(quán)的技術(shù)投資者們—最終開始逐鹿合成生物學(xué)的這塊小天地。這源于過去一段時(shí)間內(nèi)，傳統(tǒng)生物技術(shù)開發(fā)藥品表現(xiàn)出的高成本、高風(fēng)險(xiǎn)，使得投資者們從開始敬而遠(yuǎn)之，轉(zhuǎn)而被他們所見到的合成生物學(xué)——市場(chǎng)潛力巨大、運(yùn)作成本急劇下降、商業(yè)模式得到改進(jìn)，以及逐漸側(cè)重于數(shù)據(jù)處理—所深深吸引。

美國(guó)加利福尼亞州舊金山某投資公司的負(fù)責(zé)人Nan Li表示，合成生物學(xué)所倚仗的工具與兩年前相比已鳥槍換炮，目前正步入數(shù)字化和自動(dòng)化的歷程。為此，Li提出了一個(gè)詞“生物生命科學(xué)”，用以形容合成生物學(xué)的現(xiàn)狀。他表示，他們發(fā)現(xiàn)，合成生物學(xué)看上去更多地像是一種數(shù)據(jù)或者軟件問題，不僅能夠讓人理解，而且還令人興奮。

首先，軟件工具和機(jī)器人技術(shù)降低了所有處理部分的成本，其中包括增加基因“程序”，以將其嵌入某種微生物并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。例如，位于加利福尼亞州愛莫利維爾市的合成生物學(xué)初創(chuàng)公司Zymergen就利用機(jī)器學(xué)習(xí) （即為響應(yīng)數(shù)據(jù)而開發(fā)的計(jì)算機(jī)算法）來引導(dǎo)真菌和細(xì)菌工程，以進(jìn)行更高效的工業(yè)化處理。另外，公司的實(shí)驗(yàn)室還特別依賴機(jī)器人自動(dòng)化技術(shù)，以減少高級(jí)人工的使用。

據(jù)某基金創(chuàng)始人John Cumbers所言，Zymergen和Twist Bioscience公司都是世界級(jí)別的合成生物學(xué)公司，它們今年的籌款再創(chuàng)新高，達(dá)到了5.607億美元。其中有2.27億美元用于公司大范圍普及基因編碼技術(shù)。整體來看，2015年已有24家新創(chuàng)建的合成生物學(xué)公司籌措到了資金，而在2012年還不到6個(gè)。

目前，開發(fā)某種合成生物學(xué)產(chǎn)品的大部分工作都轉(zhuǎn)交給了計(jì)算機(jī)和機(jī)器人完成。這意味著隨著部門的發(fā)展，投入的每一塊美元都能產(chǎn)生更多的效益。對(duì)此，數(shù)據(jù)集合基金會(huì)的聯(lián)合經(jīng)理人、同時(shí)也是投資者之一的Matt Ocko表示，這對(duì)已投入資金的投機(jī)資本家而言，成本降低了。

值得注意的是，新一代的合成生物學(xué)公司還擁有經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)今，許多公司的創(chuàng)始人都是奮力打拼過的公司成員，因?yàn)樗麄儼蜒酃夥旁诹她嫶蠖叨瓤刂苹墓I(yè)上，其壁壘如同研制新藥和新燃料一樣難以攻破。

相形之下，這些初創(chuàng)公司關(guān)注一些具有商機(jī)的領(lǐng)域，以利于他們迅速將產(chǎn)品帶入市場(chǎng)。例如，特制化學(xué)品、食品、化妝品以及服裝工業(yè)。同時(shí)，他們期望出現(xiàn)更多新的機(jī)會(huì)，以完成其他更大的目標(biāo)。

比如，Industrial Microbes公司致力于改變酵母菌的基因結(jié)構(gòu)，使之能利用甲烷作為原材料合成化學(xué)物質(zhì)。它的共同創(chuàng)始人Derek Greenfield表示，人們已經(jīng)想出了更多機(jī)智的方法，以更快地產(chǎn)生收益。比如，愛莫利維爾市的Bolt Threads公司通過改變酵母菌的細(xì)胞代謝通路，使之模擬蜘蛛吐絲的過程，從而制造出織物。

此外，還有公司致力于利用微生物制備出更便宜、合格率或者質(zhì)量更高的橡膠、卵蛋白、犀角、香草調(diào)味料及玫瑰香提取物或咖啡。比如，利用改變了基因的微生物發(fā)酵咖啡，就能替代咖啡豆，從而避免在某種被視為非人道的條件下制備高端飲料。

馬薩諸塞州波士頓微生物工程公司Ginkgo Bioworks的共同創(chuàng)始人Jason Kelly表示，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，合成生物學(xué)研究者有能力做出比社交媒體網(wǎng)站或者云儲(chǔ)存服務(wù)更有意義、利潤(rùn)更高的業(yè)績(jī)。它正如電動(dòng)汽車制造商特斯拉或者航天商業(yè)公司SpaceX，能夠改革富有創(chuàng)新能力的經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，甚至能夠創(chuàng)造出新的工業(yè)。

合成生物學(xué)研究融資的最新進(jìn)展

果然，到2016年10月，上述創(chuàng)新生物技術(shù)公司Zymergen宣布完成1.3億美元B輪融資，本輪領(lǐng)投方為孫正義領(lǐng)銜的軟銀集團(tuán)。

相比傳統(tǒng)生物技術(shù)的醫(yī)藥產(chǎn)品研發(fā)，“合成生物學(xué)”具有市場(chǎng)潛力大、運(yùn)作成本低、商業(yè)模式側(cè)重?cái)?shù)據(jù)處理等優(yōu)勢(shì)。

具體而言，合成生物學(xué)的產(chǎn)品基本上都可以交給計(jì)算機(jī)來生產(chǎn)，這將隨著產(chǎn)量的增加而降低更多的成本，具有極大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。據(jù)某市場(chǎng)研究報(bào)告預(yù)計(jì)，到2020年，全球合成生物市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)增至387億美元。

Zymergen創(chuàng)始人兼CEO喬什?霍夫曼透露，Zymergen利用機(jī)器學(xué)習(xí)來引導(dǎo)真菌和細(xì)菌工程，以進(jìn)行更高效的工業(yè)化處理。通過機(jī)器人的自動(dòng)化技術(shù)，來節(jié)省人工等傳統(tǒng)生產(chǎn)成本，以擴(kuò)大產(chǎn)品利潤(rùn)。

但也有相關(guān)人士認(rèn)為，如轉(zhuǎn)基因食品一樣，合成生物學(xué)可能會(huì)有相應(yīng)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)及倫理風(fēng)險(xiǎn)；隨著“生物黑客”等行業(yè)的興起，合成生物學(xué)相關(guān)公司也將面臨同質(zhì)化嚴(yán)重、技術(shù)壁壘降低等問題，最終合成生物學(xué)將會(huì)成為下一個(gè)“基因測(cè)序”行業(yè)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。