造一座细胞工厂，带你遇见人类的未来|Biotech Outlook

Highlights

从纳米级制造工厂到低成本生物塑料

蓝晶微生物的前世今生

iGEM，合成生物学和未来

撰文 | 陈欣泓

责编 | 石悦琳

审稿 | 丁霄哲

想象一个只有500纳米的微型细胞工厂，它无需工人值守，生产过程全自动而且具有自动修复能力，每隔半小时还能够自己复制出又一个一模一样的微型工厂……

这听起来仿佛科幻小说中的情节，却是每天在蓝晶微生物的车间中高速运转的“生产设备”。通过这样的微型工厂，PHA(聚羟基脂肪酸酯)、食用香料、天然化合药物、美容所用的玻尿酸等等被源源不断地制造出来，其中的PHA可以通过后续降解产生3HB（3-羟基丁酸）和4HB（4-羟基丁酸）等，从而制成可降解生物塑料、预防骨质疏松的补剂、糖尿病药物等一系列终产品。可以说在未来，通过这样的纳米级微生物制造工厂，从材料到食物，从能源到药品再复杂的产品都可以在显微镜下装配完成。

图片来源：蓝晶微生物

蓝晶微生物是由李腾博士，张浩千博士和陈国强教授于2015年建立的合成生物学公司，通过使用上述提到的微型工厂，生产面向消费、环保和医疗等需求的产品。其最初由清华X-Lab（清华大学的创新创业教育平台，也是清华大学学生创业的孵化谷）孵化，一举获得了2015年清华大学“校长杯”创新创业大赛冠军，随后还在首届全国“双创周”活动上受到了李克强总理的点赞。

李克强总理为Bluepha团队点赞

图片来源：http://www.xincenter.com/blog/blueph

从X-lab离开后，蓝晶微生物在2017年初获得了560万元的天使轮融资，最近又成功获得了1000万元Pre-A轮融资，并在深圳建立了自己的研发中心。目前已进入A轮融资阶段的蓝晶微生物除了已经开始量产其主打产品——能够替代传统塑料的PHA之外，还有4个新的垂直产品研发也在同步推进。

而这样的微型工厂得以在蓝晶中成为现实，是合成生物学在近十年飞速发展的成果。合成生物学顾名思义，可以理解为一门“合成生物”的学科，当然这种合成并不是从零开始的无中生有，而是将现有的细胞看作复杂的工程系统，对细胞进行局部优化，通过向细胞“写入代码”来实现其本来不具有的新功能。这种工程化，模块化的思路也让许多产品的高效低成本生产成为现实，嗅觉灵敏的资本界也看到了其中的巨大机会，仅仅在2018年过去的7个月中就已经有近30亿美元的资金涌入合成生物学公司。

图片来源：https://synbiobeta.com/these-33-synthetic-biology-companies-just-raised-925-million

对于许多生命科学相关专业的同学而言，第一次真正接触合成生物学是从参加iGEM（International Genetically Engineered Machine Competition，是合成生物学领域最高级别的国际性学术竞赛，也是生命科学领域全世界名校参与度最高的国际竞赛）开始，而对于许多iGEMer来说，张浩千这个名字可谓是如雷贯耳，作为中国最早参加iGEM比赛的人之一，被大家亲切地称为中国iGEM元老，为建设中国合成生物学社群做出了卓越的贡献。

而我们这次就有幸采访到了蓝晶微生物的CTO，也是中国iGEM比赛“教父”——张浩千博士，给大家讲述他不寻常的经历，以及蓝晶微生物将会如何带领我们遇见人类的未来。

图片来源： http://igem.org

1. 从纳米级制造工厂到低成本生物塑料

“生物塑料这个概念似乎已经出现了比较长的时间，蓝晶微生物的PHA制造核心竞争力主要在哪？又为何选择了PHA作为第一个产品？”

生物塑料这个概念确实很早就被提出了，但是我们在日常生活中其实很少看到用生物塑料制成的产品，这主要是因为传统生物塑料的生产成本过高，之前生产生物塑料一般用大肠杆菌，生产过程需要用专门的培养液，在裂解大肠杆菌提取生产的PHA时需要使用SDS这样的裂解剂，SDS不仅费用高而且会造成较大污染，因此需要专门的污水处理，这又进一步拉高了成本，一般一吨生物塑料的生产成本要5-6万元。而传统塑料的生产成本一吨一般只在一万元左右，因此过去的生物塑料相比起传统塑料有着巨大的价格劣势。

但是现在我们主要使用嗜盐细菌（盐单胞菌）来生产PHA，培养液可以用海水去调配，裂解过程也不需要使用专门的裂解剂，只需要将其转移至淡水中就可以自动裂解，既降低了污染又降低了成本，目前我们已经成功地将一吨的成本降低到了两万元左右，并有信心进一步减小其与传统塑料的价格差异。

图片来源：蓝晶微生物

我们选择PHA作为第一个项目来做主要还是因为我们的合伙人陈国强教授已经在PHA领域深耕多年，积累了大量技术与产业资源，从而能为项目的开展提供雄厚的支持。

“你们是怎么找到能够生产PHA的菌种的? 在选择开发的产品和所用的菌种时主要有怎样的考虑？”

我们选择的PHA菌种是由陈国强教授的团队在新疆维吾尔自治区吐鲁番市高昌区艾丁湖的高盐土壤中找到的。

我们选择的多个菌种实际上有许多可挖掘的下游产品，比如生产PHA的盐单胞菌，除了PHA这一终产物，其的一个代谢中间产物是乙酰辅酶，下游可以产生橡胶等多种产品。

除此之外，我们目前还选用了另两种新菌种。其中一种可以高产丙二酰辅酶A，其是复杂化学药物分子如大环内酯类物质合成的重要材料；另一种可以高产萜类化合物，合成植物来源的香料与药物，比如紫杉醇。这种下游产物的多样性让我们未来有很大的产品开发空间。

2. 蓝晶微生物的前世今生

“蓝晶微生物是如何建立起来的？”

我之前与合伙人李腾，陈国强教授等同在一个合成生物学的非正式讨论组中，当时大家有许多对于合成生物学和未来的讨论，后来都觉得能够从PHA这个产品开始，通过精细设计纳米级微生物制造工厂，借助合成生物学的力量来解决许多实际问题，觉得可以建立一个公司来更加系统地做这个事情。

我们虽然是技术团队创业，但是我的合伙人CEO李腾博士一直对管理和商业这一块比较感兴趣，从比较早就有意识地向这个职业方向发展，此外我们也招募了其他一些管理运营的专业人员，因此在商业运营这一块还是进行的比较顺利的。

“蓝晶公司在成立不到一年时就推出了一个专注教育的子品牌—蓝晶实验室，背后有怎样的故事？”

团队中的大部分成员之前都是iGEMer，iGEM比赛本身就带着推动合成生物学教育及普及的初衷，比如其中的Human Practice的部分很多队伍都会选择去向公众或者K12阶段的学生们普及合成生物学知识等。此外，大部分学校在组队参加iGEM时采取的也多为“传帮带”的形式，老队员常常会担任后续队伍的顾问。在这个帮带与外出进行human practice的过程中往往就培养起了一种教育后来者，将生命科学传递给更多人的责任感。而且iGEM是有高中组的，之前蓝晶微生物有过与高中iGEM队伍合作，给它们提供指导的经历，在整个过程中感觉这是一个可持续进行的项目。

最重要的是我们在和高中队伍合作的过程中，直观地感受到了目前中国高中的生命科学教育水平相比于整个生命科学领域的发展还是较为滞后，课程设计和授课方式都还是较为传统，但是我们可以看到生命科学无论是在日常生活或者整个产业布局中都是时刻与人息息相关的，现在也可以说是生命科学发展的一个黄金时期，增加对生命科学的了解是提升一个人在未来竞争力的重要组成部分，是整个教育体系中亟需进一步加强的部分。而且，就操作可行性而言，合成生物学模块化，工程化的特点相对来说更适合设计产品与课程，可以较为通俗直观地将知识呈现给学生。

“蓝晶实验室具体会提供哪些教育服务？”

蓝晶实验室的具体操作方式是与许多顶尖的高中合作，主要从下列三个方面提供服务：

1. 帮助学校进行实验室空间的硬件设计。在到学校实际调研的过程中，我们发现很多学校的生物实验室陈设比较老旧，空间设计不太科学也不太友好，学生很难有兴趣在这样的空间中投入大量的课余时间。因此我们和专业的空间设计团队合作，帮助学校设计一个友好的，能让学生有待在里面欲望，同时符合生物实验操作的实验室空间。

2. 设计合成生物学STEAM教育（融合科学、技术、工程、艺术、数学的超学科教育模式）的相关课程与夏令营。同时派出老师到合作学校进行教学，保证课程质量。

3. 为高中里的iGEM参赛队伍提供指导和帮助，举办iGEM交流会等活动。

目前蓝晶实验室是公司的子品牌，但后面我们会希望把它独立做成一个公司，推进K12的生命科学教育。

3. iGEM，合成生物学和未来

“师兄个人为何选择了出来创业？”

个人很喜欢做科研，自己在合成生物学基础科研这一块也做出挺好的成果，但是当时觉得从自主科研到技术转化到推动产业发展这个自上而下的过程走起来还是比较有挑战性，比如说之前中国缺乏阶段性技术交易的政策，对知识产权的保护也还比较欠缺，使得创新动力整体较弱，但是现在在逐渐好转。而后来自己有机会从一个技术上已经比较成熟的项目（PHA）开始解决一些实际的问题，同时自己也一直相信技术型创业是大势所趋，因此就出来创业啦。

“师兄在知乎上经常解答大家对于选择生物专业相关的问题，传说中‘21世纪是生命科学的世纪’，但我们都感觉21世纪其实是属于AI的，师兄对这两个行业有何看法？”

我觉得目前看来这两个行业的发展状况的不同根本上还是由行业属性的巨大差异造成的。

生物行业是与人本身相关的行业，监管审核需要很谨慎，周期长，此外其研发与生产成本高，是一个非常重资产的行业。相比之下，AI行业的产业形态非常不同，其行业节奏快，消费场景更多也更普遍。我认为生命科学行业其实刚刚到达一个从小数据到大数据的临界点，其实现在很多生命科学的相关产业都还在吃基因组计划的老本，我们在基因数据的读取上已经取得了很多进展，也成功转化成为了许多可用的产品，但是在写入数据这一块才刚刚起步，还有巨大的发展空间，从这一点上我们其实也可以看到通过合成生物学手段进行写入的发展契机。

“对同学们有什么建议吗？”

最重要的还是要Open Minded，不要局限于自己所做的项目，自己所在的领域，而应该多去参加一些交流活动，多看看别人在做什么，同时可以尝试走出校园去看看产业界的发展。当然想要真正了解整个行业的全貌，还是需要自己去体验与感受。

“师兄作为 iGEM中国元老，觉得iGEM对于中国学生们最重要的意义是什么？”

我认为有两个重要的意义：

一是iGEM比赛由于其任务的多样性以及推崇合作的初衷，它给中国同学们提供了难得的跨校，跨院系合作的机会，也因此建立了一个充满活力的Community。

二是参加iGEM比赛是一个很好的创业训练机会，它并非单一地去执行一个科研计划，而是涵盖了从项目设计，项目进行到展示的整个过程，这里面涉及到了科研、沟通、管理、运营等各方面的任务。通过在iGEM队伍中去尝试不同的角色，这种多样性给予了中国学生一个难得的发现自己真正擅长什么的契机。