将酵母细胞进行基因工程改造恒财网，改变其代谢通路之后，放入百升级的发酵罐。经过三五天的发酵周期，从发酵液中分离出目标代谢产物，其产量可代替5万亩青蒿种植的提取量。自2013年起，利用酵母商业化生产的青蒿素，正为发展中国家数以亿万计的疟疾患者作出贡献。
这是合成生物学早期最具代表性的案例。基因编辑技术带来了第三次生物学革命，被称作“上帝的手术刀”，也是合成生物学最核心的工具。作为北京国际科技创新中心的重要组成部分，北京昌平区聚集的120余家合成生物制造企业正在将这把“手术刀”打磨得愈发锋利，也将推动合成生物产业成为新质生产力的关键引擎。
技术突破，为漫长选育与驯化进程“抄近道”
专注于基因编辑生物育种赛道的北京齐禾生物科技有限公司（以下简称齐禾生物），是昌平区合成生物制造产业的代表企业之一。
“通过对基因的精准调控和改变，大豆中的油酸含量从20%多提高到了80%以上。”齐禾生物首席执行官张蓓告诉记者，齐禾生物目前已实现对多种粮食及经济作物农艺性状和品质性状的精准改良，并在过去四年中获得了五张植物基因编辑安全证书。
获得国家农业用基因编辑生物安全证书的高油酸大豆。新京报记者 田杰雄 摄
除了高油酸大豆，抗白粉病高产小麦、高产大豆、耐除草剂小麦及品质改良水稻等新品种，也通过一系列具有全球自主知识产权的基因编辑核心技术体系得以实现。这也证明，曾经需要耗费数代光阴的筛选驯化，已经不再是人类解锁优良品种遗传潜能的唯一钥匙。
“以小麦为例恒财网，它是六倍体，采用传统育种技术，可能需要十几、二十年的选育驯化，才能改变其基因中的6个位点，最终获得抗病性状。而通过我们的技术，目前只需要一代小麦的生长周期，也就是大约三个月，就能实现这一目标。”张蓓解释说。这得益于技术手段已能精准识别改变特定基因所带来的性状变化。此时，基因编辑技术这把“手术刀”，便能有效聚合优异的性状资源，显著加快育种进程。
张蓓介绍，在昌平区发展合成生物制造的产业生态中，齐禾生物所专注的领域不仅仅在于育种技术，企业还为医药健康、合成生物、生物育种等多领域提供技术保障；同时，在产业协同方面利用自身优势进行区内联动，创制出更多符合消费市场需求的全新生物性状产品、植物合成生物产品。
核心攻关，创新中心推动技术实现产业化
距离齐禾生物不远，在科创园的另一栋楼里，北京市合成生物制造技术创新中心于今年刚刚落成。该中心由昌平区政府与北京化工大学共同建设，是昌平合成生物产业的核心创新平台之一，目前技术创新中心已有5个研发团队陆续入驻，围绕生物制造产业链、创新链、价值链开展全流程技术攻关。
今年3月，由北京化工大学发布的己二酸生物制造关键技术，入选了2025中关村论坛重大科技成果。“每一次工业的进步都有新材料这个幕后英雄的支撑。”王斌是北京市合成生物制造技术创新中心的负责人，也是北京化工大学高新技术研究院副院长，他介绍，新材料产业是战略性、基础性产业，也是高技术竞争的关键领域。其中，由己二酸制备的尼龙材料与人们的生活息息相关，可以制备优质的工程塑料，用于航空航天、汽车高铁等装备的生产，也能制作冲锋衣、速干服等服装。传统石化法生产1吨己二酸释放3吨温室气体二氧化氮，原料不可再生、污染大、副产物多，像个“破坏大王”。而通过生物法制备己二酸，不仅原材料可以再生，生产过程也清洁高效，有助于产业绿色低碳转型。
王斌向记者介绍合成生物产业。新京报记者 田杰雄 摄
“但现有生物技术效率低、产能低，而合成生物制造是以工业生物技术为核心的新型物质制造技术，是引领‘第三次生物科学革命’的朝阳产业。”王斌说，合成生物制造能让细胞变成“超级工厂”，按需求产出各种特定物质。随着新技术不断成熟，从30毫升的发酵瓶扩展至3升的发酵罐，今年有望搬进足有1吨容量的中试大罐。这也意味着这一技术距实现产业化又近一步。
王斌说，创新中心包括生物催化剂设计、生物制造原料开发、生物制造过程强化、生物制造产品工程等四个中心，还有基础数据及催化剂设计、分析测试、中试验证等三个平台，重点突破合成生物核心关键技术，弥补产业链短板，构筑合成生物制造研发机构与企业的衔接纽带，也将为解决技术产业化的成本问题服务。
锚定未来，昌平已初步形成合成生物产业集群
“合成生物学是一个多学科融合的领域。”未来科学城管理委员会医药健康产业处副处长郭玉东介绍，一方面，它的许多核心依赖于基因编辑技术对生物元件的改造修饰；另一方面，在生产工程化环节，更依赖发酵工艺。未来产业化的过程中，更注重相关的制造工艺。
即便处处存在攻关，但在可以预见的未来，全球将有70%的产品可以用生物法生产，有望创造30万亿美元的经济价值，而到2030年，预计合成生物全球生产规模就将达到2万亿-4万亿美元。
生物环境也是合成生物学涉及的领域之一。新京报记者 田杰雄 摄
郭玉东说，其实当前的合成生物学已与多个行业息息相关，应用在生物医药、生物能源、农业及食品、新材料等领域，是名副其实的未来产业。
近年来，昌平区高度重视合成生物制造产业发展，出台了一系列政策措施为产业保驾护航。2023年11月，昌平区发布《昌平生物制造产业发展行动计划》；2024年1月又发布《昌平支持合成生物制造产业高质量发展的若干措施（试行）》，政策包含10个方面、32条举措，突出全链条政策集成、产业共性需求和政策统筹联动三大特点。
目前，昌平区已聚集120余家合成生物制造企业，2024年全区合成生物制造产业收入超60亿元，固定资产投入项目17个，投资超43亿元，已初步形成产业集群。
新京报记者田杰雄恒财网
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