首部生物经济发展规划出台重点发展四大领域专家评论:微藻源合成

发布时间:2022-09-12 04:48:15 来源:火狐官网登录 作者:火狐电竞直播

  5 月 10 号,国家发改委印发《“十四五” 生物经济发展规划》(以下简称《规划》),提出 5 项原则,明确优先发展生物医药、生物农业、生物质替代、生物安全四大重点领域及其转变趋势。

  《规划》明确指出,要培育壮大生物经济支柱产业,加快生物技术广泛赋能健康、农业、能源、环保等产业,促进生物技术与信息技术深度融合,全面提升生物产业多样化水平。并详细列举了五大重点任务和七大工程。

  《规划》中将合成生物学视作加快生物经济创新发展的国家战略科技力量之一,多次提及,是要积极凝聚大团队、集聚大资源、实施大项目、取得大突破的前沿领域。

  而此次生物经济规划的提出更是助力合成生物学的发展,在国家政策的推动下,合成生物学行业必将吸引众多学术界和产业界的关注。美国可再生能源国家实验室资深科学家 & 课题组长博士认为,生物经济的发展急需革新传统生产方式的不可持续性,并满足人类对食品、医药、能源持续增长的需求。特别是温室气体排放和全球气候变迁正在给人类的生存与发展带来严峻挑战。如何在不增加碳排放的基础上实现可持续发展将是生物经济的重大使命。

  “那么,单纯依靠自然生物经济体系,譬如传统农业和发酵工业能实现这一目标吗?恐怕很难。原因在于:自然生物系统历经亿万年的演化而形成,而二氧化碳等温室气体在大气中浓度的急剧上升是发生在 1860 年工业革命之后,区区 160 年间的时间。天然生物系统根本来不及应对,并进化出适配的解决方案。这就要求我们发展崭新的、非天然的合成生物学策略。”

  当前合成生物学利用的主要生物源包括大肠杆菌、酵母和微藻等,结合工程学、人工智能、大数据,采用基因合成和编辑、代谢网络调控和高通量筛选等新技术,对其基因和代谢路径进行设计和改造,经过下游培养、分离、纯化等工业化工序生产出具有高附加值、传统方法难以生产、成本较高、碳排放较大或难以规模化产出的产品。

  其中,微藻凭借其物种和产物的多样性、高效的光合作用和固碳能力、与高等植物近似性等多项独特优势,成为合成生物学领域中备受瞩目的底盘生物来源。

  从生产成本上来看,相比于其他生物源,微藻不仅可以发酵培养外,还可以光合自养,从而减少能源的消耗和有机碳的使用,具备解决合成生物学产业化落地最大阻碍的基础。据报道美国科研团队推算光合自养细胞的极限成本未来可以降至 280 美元 / 吨生物质。据此推算,微藻甚至可以在食品加工、饲料等领域替代玉米等农作物,缓解耕地压力和农村劳动力减少问题,减轻粮食危机和进口依赖,为生物农业提供更低廉、更环保和更可持续的供给方式。

  以饲料蛋白为例,当前主要来源为动物蛋白(鱼粉、肉粉)和植物蛋白(主要为大豆),但我国的动植物蛋白均依赖于进口。因此开发新型的植物蛋白饲料原料是缓解我国蛋白资源短缺的有效途径。根据相关研究,微藻的蛋白质产量每年每公顷 4-15 吨,远高于小麦、豆类每年每公顷 0.6-1.2 吨的蛋白质产量。此前中国调味品协会科学技术委员会委员、原中国农业大学食品科学与工程学院院长教授在农业农村部专家座谈会上曾表示,利用微藻做饲料是可行的,现在只是少数观赏鱼类、鳖、产蛋鸡这些能吃上微藻,如果让牛羊鸡猪都吃起来,用其替代现有饲料用粮,部分或全部代替鱼粉、花生粕和豆粕,相当于可节省约 5248 万吨大豆,或 1.6 亿吨玉米,可直接节约耕地约 1.6 亿亩。利用微藻生产饲料蛋白是一个很好的替代方式,具有重大战略意义。

  表示,微藻作为能够进行光合作用的单细胞生物,可以直接以二氧化碳为原料生产生物质。从原理和过程上讲,它是最符合负碳生物制造要求的生物源。相比于大肠杆菌、酵母等微生物,微藻也是常用于低碳合成生物学的富油细胞,是可实现生物燃料的重要底盘。微藻细胞可实现大规模基因编辑和重组,可规模化培养和收集。借助先端的合成生物技术和手段,大幅度提高微藻能量转化效率和生物合成潜力,将在生物能源领域的发展过程中起关键性的作用。

  在拥有巨大应用前景的同时,微藻仍存在可挖掘的空间。目前公认地球现存微藻超过 30 万种,其中有 3 万种记录在册,但只有螺旋藻和小球藻等十几种微藻被商业化开发。可见微藻行业仍有较大的市场的空间。而此次《规划》的发布也直接或间接地肯定了微藻的价值。

  表示,《规划》中第十一条,将推动生物能源和生物环保产业发展并列提出,并着重强调了藻类生物燃料等关键技术研发和设备制造。这体现了国家对藻类生物产业发展的重视已提升到能源与环境发展战略的高度。

  除此之外,《规划》中也提到要发展合成生物学技术,探索研发 “人造蛋白” 等新型食品;发展土壤改良生物制品等农业制品;推动植物免疫调节剂、高效固碳和固氮产品等技术的创制与产业化。有业内人士表明,此次规划的出台给生物农业带来了很好的机会,将在资本投入、人才培养、政策法规和宣传推广等方面推动生物农业发展,给生物农业提供很好的硬件和软件支持,普及大众对生物农业的认识,充分利用生物农业发展的机会,优化产业结构,改善目前的农业投入品的组合。

  今年 5 月,国家卫生健康委食品安全标准与监测评估司公告批准莱茵衣藻等 36 种 “三新食品”,标志着微藻在食品领域的价值再获肯定。

  而微藻在可全面满足以上领域产品的生产需求外,还同时兼顾了固碳、生物安全、环境保护和污染治理等《规划》中多次强调的重点事项。

  根据 Credence Research 的数据,2018 年全球藻类产品市场价值 339 亿美元,预计到 2027 年将达到 565 亿美元,从 2019 年到 2027 年的复合年增长率为 6.0%。基于微藻具有的商业价值,、、、、、 等一批微藻技术合成生物学公司相继成立,并经过一段时间的积累产生了很多令人惊喜的产业转化成果,而备受资本市场追捧。

  我们国内也有少数极具前瞻性的创业团队已扎根微藻产业。以为代表的新一代微藻领域前沿科技公司,建立了与传统的微藻养殖企业完全不同的产业范式。将微藻生物源与合成生物学技术相结合,用柔性设备的工业生产代替传统的池塘、跑道式农业化养殖,建立了上游藻种筛选、细胞构建和微藻基因编辑的平台型技术、中游高效、低成本的高密度培养、捕获、纯化流程的工艺放大平台、以及下游柔性化、标准化工业生产制造平台。

  利用自身技术平台的延展性,切入多个不同的管线,采取自下而上的发展模式,前期产品主要以高附加值产物为主,从工艺与规模化发力,辅之以生物改造技术,推动产品快速商业化。将来还会继续向虽对成本敏感,但具国家战略意义的农业和能源领域延伸 ,通过合成生物学方法提高产量、降低成本,真正实现基础生产资料的升级和替代。

  首席技术官博士告诉生辉 SynBio,元育从市场需求端着手,整合先验数据、多维度深度智能学习、精确设计改造细胞代谢流向,搭建基层普适、上层定制的遗传改造平台,充分挖掘微藻的光合优势和代谢潜力,创制适合规模化生产的微藻藻株。与国内一批有丰富经验的行业专家共同建设工业化的微藻生产平台,提供更高质、更高效、更绿色的微藻相关产品,做最好的准备,满足目前市场需求,准备迎接中国生物经济全新的未来。

  行业内多位专家也都纷纷表示,《规划》出台后,微藻这一合成生物学领域的千亿蓝海市场,将走到聚光灯下,获得学术界、产业界和金融界的更多关注。

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