秋高气爽，一小片万寿菊在合成生物学企业微元合成的天台花圃里开得正好。种下这些万寿菊并不只是出于观赏的目的。

“过去，生产1吨叶黄素，需要用一年时间种植250亩万寿菊，而我们研发的合成生物制造技术，用一个300立方米的罐子，不到10天时间就能搞定。”微元合成创始人、CEO刘波语气里透出自豪。新技术的诞生，有望改写人们通过牺牲土壤肥力、大量种植万寿菊来低效提取叶黄素的历史。

不止叶黄素，胶原蛋白、阿洛酮糖、细胞基因治疗药物……运用基因筛选、编辑等技术进行设计，再用生物制造技术进行生产，理论上可实现“万物可造”。以合成生物学、生物制药等为代表的生物制造技术在全球风起潮涌，北京也正发力这一未来产业，卡位第三次生物技术革命。

01 合成生物开启新造物时代

人类如何获取需要的物质？回溯历史，从自然中获取、培育改良作物、化学合成……一代代技术创新如车轮滚滚向前，而如今掀开的新篇章，名为“合成生物学”。

“生物制造其实不是新概念，最早可追溯到人类酿酒、制醋的发酵技术。”刘波介绍。这一古老技术为何如今渐渐被认为是“第三次生物技术革命”？这是因为人类正通过基因编辑等分子生物手段对生命体进行设计和改造，渐渐找到自主设计“造物工厂”的开启钥匙。

每天，在微元合成的实验室里，大量实验人员手握生物制剂的试管，在工程菌筛选、编辑的实验仪器前忙碌，以获取有价值的菌种。菌种正是那把“钥匙”。“过去很长一段时间，菌种的出现和改良需要‘靠天吃饭’，但现在我们拥有了可以设计其诞生的‘上帝之手’。”刘波比喻。

这些经过设计的菌种将打开怎样的“魔法工厂”？以阿洛酮糖为例，它是一种存在于无花果干中的天然稀少糖，口感与蔗糖接近但几乎没有热量。但这样健康的糖，现阶段却因复杂的双酶异构与分离生产方式而成本高昂，普通人难以享用。经过自主研发，微元合成在全球独创菌种，可以用葡萄糖为原料直接发酵生产阿洛酮糖，并且大幅提高转化率超过60%。公司类似的项目，还包括叶黄素、甘露醇等生物合成技术。

与小小菌种诱发合成罐里神奇的生物合成反应相似，微元合成也如一颗“种子”，推动着合成生物学这一未来产业在京北聚集。2022年，这家企业在昌平区落户，几年来快速成长，如今，一期2000平方米的办公实验空间已不够用，今年又拓展了3000平方米的二期实验办公空间。今年年底，公司位于河北秦皇岛的首个生产基地和工程放大中心也将投入使用。

正是看到这类合成生物学企业的高成长性，今年年初，昌平区提出建设中关村合成生物制造产业聚集区，以未来科学城为重点，有序串联“能源谷”与“生命谷”，分步有序规划建设创新孵化区、转化加速区、高端制造区、总部办公区等四大功能区。“我们所在的位置是未来科学城‘能源谷’，也正是先期启动建设的合成生物学15万平方米起步区，这里不仅有我们这类早期落户的创新企业，还有中粮等央企，将共同发力合成生物新赛道。”刘波说。

与京北遥相呼应，京南的大兴生物医药产业基地同样正吸引着合成生物产业聚集。两年前，大兴落成了全球首座合成生物科学馆，以特效互动、仿真模拟、现代光影技术等多元形式，生动展现了合成生物技术的奥秘。截至目前，这一占地近1000平方米的科学馆已累计接待1万余人次，开展参观及活动等近500场次。

02 细胞基因治疗让药物“量身定制”

除了以生物合成手段生产食品、能源、新材料等，生物制造技术的神奇还体现在“量身定制”、精准治疗的药物上。

近期落幕的2024年服贸会上，首钢园区2号馆的专精特新展示区内，两袋看似不起眼的细胞注射液吸引不少专业观众的目光。这两款产品都是针对晚期癌症的基因细胞治疗药物，其中，针对弥漫大B细胞淋巴瘤末线治疗的IM19 CAR-T细胞注射液已完成II期临床试验，今年年底将提交上市申请，预计明年获批上市。该产品有望打破国外垄断，成为国内首个获准上市治疗晚期淋巴瘤的CAR-T原研药物。

CAR-T细胞药物治疗，是利用人体自身免疫系统开展的个体化治疗恶性肿瘤的方法。“一些肿瘤细胞非常狡猾，能够通过多种机制逃避免疫细胞T细胞的识别和攻击。”北京艺妙神州医药科技有限公司创始人兼CEO何霆生动地介绍，在提取患者自身的T细胞后，用基因编辑手段装上类似“钥匙”的特殊分子CAR，再将CAR-T细胞回输到患者体内，它们会拿着“钥匙”在人体内四处游走，一旦接触到有特定“锁”的肿瘤细胞，CAR-T细胞就会被激活，并对肿瘤细胞进行杀伤和清除。

在北京，像艺妙神州这样发力细胞与基因治疗的创新药企还有不少。从患者血液中提取分离出T细胞，导入相关基因，再经过培养扩增、检测等环节，大约14天后，一份定制化的细胞基因治疗药物就能诞生……如今，在创新药企华夏英泰的实验室内，每个月会生成6份左右这样“量身定制”的细胞基因药物，投入肿瘤、自身免疫性疾病的早期临床研究中。

近年来，细胞基因药物在癌症、罕见病等治疗中开始显现神奇疗效，成为医药发展热门赛道。但这一新疗法仍存在不少短板和痛点。华夏英泰联合创始人赵学强告诉记者，其中一个痛点是，由于需要采集患者自体细胞制药，难以实现规模化制备，因此价格高昂，往往出现上百万一针的天价。

如何破解这一难题？今年，在上海长征医院，一位不幸罹患系统性红斑狼疮10年的患者回输了从华夏英泰实验室定制的细胞基因药物，一个月后，评估显示该患者已基本治愈。参与此次临床研究的药物不仅疗效“惊艳”，还展现出安全性方面的新突破。原来，它并非采用患者自体细胞定制，而是采用健康供给者的细胞制作，属于通用型细胞治疗药物。赵学强表示，目前，相关研究项目已经在上海长征医院启动，如果能实现通用型细胞治疗药物的制备，将大幅降低细胞基因治疗“天价药”的成本，同时也能破解患者自身因患病虚弱、细胞质量差的制药难题。

艺妙神州、华夏英泰，都是北京面向未来展开细胞与基因治疗前沿布局的缩影。在这片新生力量涌动的热土上，一项项创新成果在多个园区落地：国内首个专注于细胞与基因治疗医院落地昌平；基因启明研发出我国首个进入注册性临床阶段的iNKT细胞治疗产品；永泰生物成为“细胞免疫治疗第一股”，并有望推出国内首个实体瘤免疫细胞药物EAL……它们如同星辰般，点缀在北京的创新版图上，照亮细胞与基因治疗的未来产业之路。

03 多重蓄力提速未来产业

在全球生命科技及产业革命的浪潮中，以合成生物学、细胞与基因治疗等为代表的生物制造产业正成为各国竞相卡位的热门新赛道。市场机构预测，全球约60%的物质可以通过合成生物这一方式生产，今年，全球合成生物学的市场规模将达189亿美元；细胞与基因治疗方面，预计到2025年，市场规模有望达到305亿美元。

放眼国内，北京、上海、广东、浙江等多地都在加快布局生物制造产业。赛迪研究院数据显示，当前，我国先进生物制造产业规模已达上万亿元，生物制药、生物材料、生物能源、生物化工、新型食品制造等重点领域发展步伐加快，发展潜力和空间很大。

风起潮涌间，北京不断蓄力，为引燃这一未来产业“核爆点”提速。今年5月，《北京市加快医药健康协同创新计划（2024-2026年）》发布，其中提出，在细胞基因治疗、合成生物学等前沿技术领域部署“核爆点”专项。今年9月，《北京市加快合成生物制造产业创新发展行动计划（2024-2026年）》发布，最高补助达5000万元。区级政策更是频出，昌平区于去年11月和今年1月先后出台《昌平生物制造产业发展行动计划》《昌平区支持合成生物制造产业高质量发展的若干措施（试行）》，为新产业释放政策红利。

不仅有政策东风，北京还有实打实的产业空间和服务配套。崭新的办公空间、精装的实验室、高标准打造的公共服务平台……眼下，位于昌平区中关村生命科学园的合成生物制造转化加速中心正紧锣密鼓地装修改造，预计年底就能投入使用。

昌发展集团总经理王颖告诉记者，合成生物制造转化加速中心是昌发展集团联合世界500强企业丹纳赫集团、中科院过程所为合成生物制造产业“量身定制”的产业空间，总面积约1.5万平方米，不仅能给企业提供“拎包入住”的办公空间和实验室，加速中心还拿出约三分之一的空间，打造了高通量菌株筛选平台、质谱检测技术应用平台、胶原蛋白生物制造科创平台三大公共平台，入驻企业可就近享受专业的共性基础服务。

加速中心尚未投用，已引凤而来。合成生物企业多美康生物计划将北京公司落地加速中心，这是一家从事胶原蛋白原料合成，以及功能性护肤品、医疗器械等胶原蛋白制品生产的企业，其在全球首创合成“重组人源III型胶原蛋白1068”，长度为1068个氨基酸，序列与人体III型胶原蛋白一致。

“我们目前在山东建有生产基地，公司自研创新技术能够实现一次发酵生成30吨级的胶原蛋白原料，处于全球领先水平。”多美康生物董事长郭志栋表示，“此次在北京布局，公司将侧重于技术研发和医疗器械相关业务，将这部分业务落地北京，是看中北京高校人才聚集的科研优势，以及能够与更多大型医院开展联合研发的优势。”

多美康生产车间

生物制造

生物制造是一种新兴的生产技术，通过生物过程来合成或加工产品，与传统的化学或物理制造方法相比，具有绿色、低碳、可再生等特点，是战略性新兴产业的重要代表。

生物制造与传统的化学或物理制造方法相比，最核心的区别在于生产原理和过程不同。传统制造依赖于物理加工或化学反应，可能涉及高温、高压和有害化学品的使用，而生物制造则依赖于生物体的分子代谢过程，通过基因工程和细胞培养技术来优化和控制这些过程。这种全新的生产方式，不仅能够提高生产效率，还能减少废物产生，实现更加可持续的生产模式，为现代工业生产提供了新的发展方向。

专家解读

布局合成生物制造产业 北京具有创新资源优势

“生物制造，是以工业生物技术为核心，以微生物或细胞等为生物反应单元或无细胞催化反应单元为基础，通过工业发酵工艺规模化生产目标产物的制造过程，涉及能源、资源、环境、医药、食品和生命健康等众多领域。合成生物学被称为生命科学的第三次革命，生物制造被视为有潜力推动“第四次工业革命”的关键力量，蕴含巨大的发展潜力，使其成为国际竞争的前沿阵地”，谈及以合成生物学为代表的生物制造产业，中国抗衰老促进会生物科技工作委员会张贵峰主任表示。

张贵峰教授

在能源领域，以石油和煤炭等为代表的化石资源属于不可再生资源，储量有限，迟早会耗尽；同时，对化石资源的过度依赖还导致了气候变化和水土污染等众多问题。生物制造可以有效减少甚至消除对传统化石资源的依赖，并减少对生态环境和人类健康造成的持续危害，为实现工业低碳、绿色和可持续发展提供新的解决方案。

在材料领域，依托生物制造技术制备可降解的生物高分子材料，可改变对传统化学化工制备工艺的依赖，在产品种类、制造成本、环境要求等方面具有优势，同时也有别于传统的高能耗、低转化率和高污染的生产方式，并有助于形成分布式、去中心化的工业模式。

在生物医药领域，生物制造可在更为宽广的范围内，利用人工合理设计，合成大量治疗性蛋白质、核酸、小分子药物或改造细胞等活性成分，用于抗衰老、疾病治疗或慢性疾病的防控。

在畜禽养殖领域，生物制造有望改变传统的蛋白质生产和供应方式，比如，针对我国最主要饲用蛋白质来源紧缺的问题，可利用生物质和含氮无机盐等为原料，通过生物制造的方式制备蛋白质或氨基酸，以期改变饲用蛋白的供应结构。此外，生物制造还在食品、化妆品、农业和环境等领域发展空间巨大。

当前，生物制造产业的未来发展潜力已被全球公认，中国这一产业的发展现状如何？张主任介绍，我国合成生物学的研究体量大、从业人数多，在生物反应、分离纯化和产品种类等方面具有良好的产业基础，已布局了很多应用场景，但在基础软件、菌种构建、在线检测以及与人工智能相结合等高端领域有待加强。

谈及北京发展这一未来产业的优势，张主任分析，北京的最大优势在科技资源，由于高校和科研院所集中，在业人员规模、在基因编辑、菌种设计及表达系统构建等方面具有工作基础。

在产业定位方面，建议充分利用科技、人才、教育、环境、资本等资源优势，定位在生物制造上游共性技术研发以及产业化前的中试放大等环节，重点布局与生命健康、农业和食品、美丽经济、能源、新材料等领域。在医药、医疗器械、美丽经济等相关领域，占地需求不大，对环境相对友好，可实现快速转化；农业和食品、能源等领域，则以技术攻关和打通技术全链条为主。

作为前沿产业，建议加强通用性共享平台建设，如菌种构建、发酵、快速分析、纯化工艺及制剂相关的平台等，以助力高校、科研院所和企业的技术验证和关键技术产业化。

北京生物制造产业发展情况

北京在合成生物制造产业的发展上制定了明确的目标和计划，印发《北京市加快合成生物制造产业创新发展行动计划（2024-2026年）》，提出到2026年，新增3家合成生物制造上市企业、引育5至10家具有国内外影响力的领军企业、培育百家以上优秀初创硬科技企业，并初步形成1至2个百亿级产业集聚区。

当前，位于京北昌平区的未来科学城是北京布局合成生物制造产业的重点区域。目前，昌平区在生物制造产业方面重点布局生物医药及美丽经济、农业及食品、环保、能源、新材料五大领域。今年以来，围绕胶原蛋白、生物育种等细分领域，未来科学城已聚集70余家合成生物制造企业，汇聚相关投资项目19个，总投资金额超35亿元，已初步形成集群。