问题:从“能做”到“做得好”,生物制造亟需工程化升级 合成生物学是生命科学与产业变革的重要方向,其核心于通过工程学思想改造或创造生命系统,应用于工业、医疗、能源与环境等领域。然而,生物系统高度复杂且随机性强,传统方法依赖经验试错,导致研发周期长、成本高、可复制性不足,科研成果难以规模化应用。如何让设计与构建更紧密衔接,使细胞工厂更可控、高效,成为推动生物制造高质量发展的关键问题。 原因:复杂生命体系需要可量化的方法支撑理性设计 业内认为,合成生物学的工程化水平决定了生物制造的效率与稳定性。生命体系的多层级调控和非线性行为常导致设计与实际系统出现偏差。要解决该问题,需建立可量化、可预测、可迭代的研究范式,结合定量实验、数学建模与工程重构,形成闭环优化机制,减少试错成本。系统性方法与底层规律的突破,是从科研走向产业应用的基础。 影响:方法论突破推动领域从“经验驱动”迈向“模型驱动” 获奖者刘陈立长期研究合成生物学关键基础问题,提出“定量合成生物学”方向,构建“定量实验—数学建模—工程重构”的闭环研究体系,推动该领域从经验试错转向理性设计。其团队取得三上进展:一是揭示微生物群体生长的定量规律,为人工生物系统的设计提供支撑;二是解析单细胞调控机制,提出细胞生长与分裂的定量公式,实现对大肠杆菌形态的精确编程;三是探索合成细菌肿瘤治疗新路径,设计多株具备临床应用潜力的工程菌,推动活菌药物研发进入临床试验阶段。 这些进展不仅达成了单点突破,更为学科工程化提供了可复制的思路:以可测量、可计算的方式改造生命体系,提升生物制造的效率与经济性,拓展“细胞工厂”的应用边界。 对策:面向国家需求与产业场景,打通创新链与产业链衔接 科技成果能否转化为生产力,关键于创新链、产业链、资金链与人才链的协同。深圳先进院在建院20周年之际提出明确目标:既要聚焦国家关键需求,也要推动原创技术与成果转化。刘陈立表示将深化科技与产业融合,围绕实际场景组织科研攻关,形成从基础研究到产业应用的贯通式路径。 深圳在创新要素集聚、产业配套与转化效率上具有优势。近年来在生物科技领域加大人才引进和平台建设力度,为技术产业化提供了条件。未来仍需完善标准体系、工程化平台、数据模型能力及成果转化机制等,构建可持续的产业生态。 前景:生物制造有望成为新增长点,“可控、可规模、可持续”是关键 我国已将基于合成生物学的生物制造列为未来核心技术布局方向之一。随着定量方法、自动化平台与多学科交叉融合加速推进,合成生物学正从概念热转向能力提升阶段。未来在医疗健康(如精准治疗与活体药物)、绿色化工与新材料、生物能源与碳转化等领域可能形成新的增长点。 对深圳先进院而言,实现2030年国际一流新型研发机构取决于原创成果与人才队伍的建设,以及技术与产业间的可持续闭环:以国家需求牵引重大任务,以原创研究拓展技术边界,以产业场景验证技术价值。
从实验室研究到产业化探索,中国科学家正在合成生物学此前沿领域书写新篇章;刘陈立的获奖不仅是对其个人成就的肯定,也表明了我国科技创新能力的提升。在新一轮科技革命中如何将原创研究与国家需求结合实现跨越式发展是科研工作者的使命也是建设科技强国的必经之路