Question

生物科技有哪些前沿科技？

Answer 1

我们的生活中有许多触手可及的科技成果，都曾经是历史上被看做遥不可及的。举例而言，肥皂的配方早在公元前2200年的美索不达米亚的泥板上就出现了，但直到20世纪，人们依然受困于肥皂清洁力受温度影响的特性：当污垢过多时，必须加上热水才能彻底清洁干净，热水可能破坏某些高级纺织品，但这一点办法没有。生活在这4000年间的人们无法想象，基于生物科技，现代精细化工会生产出添加生物酶的生物型洗衣液，利用酶的催化分解作用实现低温清洁，并减少清洁剂污水对环境的污染。如果我们能穿越回去问问古人，他们一定会说：“生物酶？遥不可及！”科技带来的美好影响还不仅于此，我们现在轻易获取的许多护肤品，都通过一些非常前沿的生物科技，让我们能更轻松实现美好生活。我们再看一个例子吧：透明质酸，或者说玻尿酸，可能是如今很多人都熟知的一个护肤成分。它作为一种高分子黏多糖，具有优秀的持水力，且高度温和亲肤，因此广泛运用于面膜、精华与各种霜膏，乃至头发的护理中。那么透明质酸是怎么生产出来的呢？最早，透明质酸只能从鸡冠这样的动物组织中提取，2万只公鸡也只能提取1公斤透明质酸，可谓护肤品界的鱼翅。这样昂贵的材料，即便性能再优越，也显然不是普通老百姓能用得起的。上世纪90年代，我国科研人员突破桎梏，通过微生物发酵技术，利用小小的菌种，在发酵罐中就可以生产出透明质酸了。现在华熙生物通过微生物发酵法，每升发酵液可提取16-17g透明质酸，让效率大大提升。随后，华熙生物的科研人员又实现了新的技术突破，在合成生物技术赋能下，每升发酵液中可提取的透明质酸产量为73 g，产量是第二代微生物发酵技术的4-5倍，且生产成本又降低了3/4。时至今日，我们普通消费者可以用合理的价格购买到含透明质酸的护肤品，这与微生物发酵技术的突破密不可分的。
随着透明质酸产业技术的不断发展升级，它还可以拓展出许多进阶技能，比如：将它作为其他护肤活性成分的载体。而其他活性成分，很可能也是通过生物科技获得的。透明质酸+麦角硫因麦角硫因最早在麦角菌中被提取发现，不仅自身可有效清除自由基，且协调促进SOD活性，添加在小分子透明质酸中，易于被皮肤吸收，是一个颇有潜力的护肤成分。但由于麦角硫因的手性碳原子的存在，它难以被化学合成。华熙生物通过多重发酵技术，用天然猴头菇和松蕈的菌丝体进行发酵，高效合成高浓度、高纯度的L-麦角硫因(EGT)，产物天然带有β-葡聚糖、多肽、氨基酸、多糖等小分子活性物质，轻松组成对抗环境损伤的皮肤小卫队。合成生物技术的问世，将为微生物发酵技术插上翅膀，大大有助于这类生物活性物质的生产。 作为全球知名的生物科技和生物材料企业的华熙生物，很重视合成生物技术的发展机会，在2018年就开始提前布局合成生物赛道，凭借二十余年的研发和产业转化经验，积极与清华大学、江南大学、北京化工大学、中国海洋大学、中科院等多家高校和科研院所深入展开了合成生物相关领域的战略合作或共建联合研发中心。并在天津建成了全球最大的中试转化平台。利用合成生物技术，华熙生物对高纯度麦角硫因、5-ALA、维生素C葡萄糖苷、红景天苷等物质已完成发酵工艺验证；多聚寡核苷酸、NMN和人乳寡糖均已实现突破性进展，处于国际领先研发水平；依托寡糖体外酶催化合成技术，建成了全球分子量覆盖广的人体三大多糖——透明质酸、硫酸软骨素、肝素寡糖库。合成生物技术基于传统的生物科学、分子生物学，还整合了化学、物理、数学、信息学和工程学等多学科的知识和技术，以基因测序、基因合成与基因编辑为三大底层技术，对生命系统进行重新编程改造或从头设计合成，创建新的生命体系。合成生物技术不仅满足了人类不断增长的物质原料的获取需求，还对环境的保护具有重要意义。前文所提及的透明质酸、麦角硫因等等，依托合成生物技术合成，利用微生物发酵平台生产，不仅更加高效，也更环保——它意味着更低的能源消耗，和更低的碳排放，还意味着我们向大自然索取什么原料时，不一定要通过种植、养殖、开采、提取、化学合成，也可以通过合成生物技术获得。就像我们不需要再大批量屠杀公鸡获得透明质酸一样，我们也不需要猎杀鲨鱼来获得角鲨烷，不一定需要大面积种植作物来获得某种特定的植物提取物，这就为减少耕地、保留自然环境初始面貌、保护生物多样性等，提供了更多的可能性。如果我们延展出去，不局限于护肤品的生产，那么我们将看到的是，合成生物科技通过创建细胞工厂，合成万物，为绿色制造提供核心支撑。
当我们站在历史长河的角度去展望，我们还会想到，我们手边一支平平无奇的护肤品，小时候按部就班打的一针疫苗，生病时顺理成章吃的一剂抗生素……都曾经是人类文明史上了不起的进步，是古人以为的“遥不可及”。而科技的发展，从对自然资源的利用，到高效利用，再到保护和重新创造，我们现在以为遥不可及的东西，也许又在未来变得触手可及。这背后是一代代科研人员的心血，也是人类从征服环境，到尝试与环境友好相处的历程，是科技的进步，也是人类的成长。这，或许就是科学最美的地方。