2011年合成生物学的全球市场超过16亿美元规模,之后以复合年成长率(CAGR)45.8%扩大,预估2016年时将达到108亿美元。国际上合成生物学兴起于2000年,近年得到高度重视。2006年,美国国家科学基金会投入两千万美元,资助由哈佛大学等4家单位共同建立“合成生物学工程研究中心”。2007年,欧盟也启动了18项与合成生物学相关的科学技术引导项目。
近期,英国投资650万英镑刺激合成生物学发展,致力于鼓励企业开拓合成生物学新的产业应用。该系列投入通过可能性研究基金(grants for feasibility studies)进行资助,旨在示范合成生物学技术商业化应用的可能性,并探寻英国在合成生物学技术领先的情况下可能的产业发展机遇。
650万英镑的主要资助方包括技术战略委员会,生物技术与生物科学研究理事会,工程与物理科学研究理事会,经济和社会研究理事会,该笔投入也是技术战略委员会新兴技术与产业发展计划的一部分。
什么是合成生物学
合成生物学一方面是生命科学研究在思维、策略和方法上的革命,对于研究生命起源和进化,有重大的意义。另一方面,利用合成生物学的方法和理论,对生命过程或生物体进行有目标的设计、改造乃至重新合成,创造针对生物医药、环境能源、生物材料等问题的新“生命体系”,可能带来新一轮工程技术革命的浪潮,对于解决与国计民生相关的重大生物技术问题有着长远的战略意义和现实的策略意义。它有可能从根本上改变经济发展模式,在带来巨大社会财富的同时,促进社会的稳定、和谐发展。
举例来说,利用合成生物学方法,科学家有望更快“设计”出能攻击癌细胞或耐药性病菌的新型“生物武器”。又有可能“设计”出更高效的“细胞工厂”,利用农业副产品生产“生物能源”或化工产品。目前,美国科学家已用啤酒酵母生产出了青蒿素的前体青蒿酸,如果获得突破,将使青蒿素的生产成本大大降低。
合成生物学市场细分
据了解,全球的合成生物学市场可分成授权技术与产品、主要产品及应用产品3个部门。其中利用授权技术及关联产品是牵引合成生物产业发展的原动力。而标准DNA零件、合成基因及有机底盘生成等主要产品及技术,变成细胞工厂和系统生产应用产品的主要工具。
合成生物学的应用产品以医药、诊断、化学药品、生物燃料及农业的庞大下游市场机会为目标。这些下游市场年间各自有几百亿美元的市场价值。
应用产品是最大的市场部门,2011年变成14亿美元规模,之后以CAGR46.5%成长,预估2016年时将达到约95亿美元。
2011年授权及主要产品的市场价值各自为1亿1,090万美元与1亿2,680万美元,之后以42.6%及40.7%成长,预计2016年时达到6亿5,370万美元与6亿9,880万美元。
对受到合成生物学发展影响的产业企业来说,为了区分许多潜在的应用,致力于产品开发,特别指定不久将来的商机就变得很重要。
我国合成生物学发展现状
而早在上世纪五六十年代,我国生物学家和化学家合作,曾有过大胆创新,其中两项引起世界轰动的工作——全人工合成牛胰岛素和酵母丙氨酸tRNA的工作,堪为典范。一个蛋白质分子和一个RNA分子,全部由化学方法合成,同时具有完全的生物活性,这不是与合成生物学不谋而合吗?此后,虽然受“文化大革命”的干扰,科研工作停顿了十年,但是,从上世纪90年代中期开始,我国科学家积极开展基因组学以及相关学科的研究及技术平台建设工作,为今天的合成生物学研究,奠定了不可或缺的基础。
作为我国“973”合成生物学首席专家,赵国屏介绍说,合成生物是化学、工程学、信息学、物理学和生物学等多学科交叉的一个崭新的生物学研究领域,涉及了战略性新兴产业的多项重点领域。
这几年,我国合成生物学的发展非常迅速。从去年至今,已有4项合成生物学的项目在运行,涵盖人造细胞工厂、光合作用与人造叶片、新功能人造生物器件和组合生物化学合成系统等。但是,合成生物学从基础到应用,从技术到工程,现在都还处于起步阶段,相关的人才和研究队伍,也在形成和组织的过程中。因此,规划最重要的是要高瞻远瞩,确定战略方向;脚踏实地,长期稳步推进。