8月27日，深圳理工大学合成生物学院 张先恩院长受邀出席了在宁波举办的第5届合成生物与绿色生物制造大会（SynBioCon 2026）。张老师梳理了合成生物学的发展历程、核心方向，介绍了中美两国的产业布局与发展目标，分析了当前领域面临的挑战与AI、自动化技术的应用方向，对合成生物学驱动生物制造发展进行了展望。

[SynBioCon]做重点内容整理：

合成生物学发展历程与核心方向

发展阶段划分：合成生物学的发展建立在三个50年的积累基础之上，依次是经典遗传学形成、分子遗传学与基因工程建立、人类基因组测序开启生命组学时代。2000年两篇背靠背发表在Nature的论文，将电子工程原理应用于基因组编辑，引入基因电路逻辑门，是合成生物学的开创性节点。

三大核心发展方向：合成生物学当前发展分为三个核心方向，分别为使能技术开发、合成基因组/染色体/细胞、推动创新应用进入生物制造领域。

使能技术与合成基因组的发展成果

现有使能技术成果：目前已经实现密码扩展，在原有ATCG基础上加入XY增加编码可能性，基因编辑技术得到广泛应用；人工智能实现了蛋白质结构预测与从头合成，搭配全自动化生物铸造厂，大幅提升了研究能力。

合成基因组进展：合成基因组研究从合成病毒、细菌基因组发展到合成酵母染色体，中国参与合成酵母染色体项目，承担了40%的任务。当前已经可以合成植物、动物等高等生物的大片段染色体。

合成生物学创新应用案例

国际典型应用：美国将十余个青蒿素合成基因导入微生物，通过发酵生产青蒿素前体；还将六种生物的基因整合到酵母中，生产罂粟来源的产品。中国学者已经实现通过合成生物学将二氧化碳转化为油脂。

各国学术会议进展：英国、美国、中国三国六院持续举办合成生物学研讨会，第三次研讨会在美国华盛顿举办后，美国国家科学院发布总结报告，引用了三大页的中国合成生物学路线图草案。2025年基因工程诞生50周年纪念大会，主题为AI加生物技术，反映了全球对该方向的共同关注。

合成单细胞合作项目目标

项目组织情况：中国牵头，联合日本、新加坡、韩国等六国合作开展合成单细胞研究，已经发布合成单细胞亚洲图谱，项目目标是解读细胞起源与生命功能的基本原理，实现定制化功能细胞用于实践。

分阶段实施计划：项目设置两阶段目标：到2030年左右，构建具有部分细胞功能但不能繁殖的原始细胞；再用5年左右时间，构建具备能量、原料代谢支持，拥有新陈代谢基本特征的可工作细胞，目前全球研究者合力推进该项目。

各国生物制造政策布局

美国生物制造计划：美国在芯片法案后推出「all the goals」生物制造硬核计划，目标是确保美国在生物技术和生物制造领域的长期领先，设置了49项目标，要求15年内生物基取代90%高分子聚合物，将遗传病基因治疗和细胞疗法的成本降低10倍，明确期待合成生物学与人工智能实现技术突破。

中国专项布局框架：中国从三五开始布局合成生物学，十三五启动国家合成生物学重点专项，至今已有十年；十四五期间专项框架为设计理论占28%，使能技术占21%，创新应用占51%，创新应用涵盖天然产物与药物、工业生物与能源、农业与食品、医学与健康、环境建设与治理、信息与材料六大板块。

国内重点应用方向进展

天然产物与工业生物方向：国内已有多家企业实现合成生物学天然产物产品市场化，大量项目完成实验室研发，预计十五期间将有更多产品推向市场；工业方向聚焦工业底盘与酶的设计，布局生物基化学品、生物材料、碳一利用、人工固碳等绿色制造方向。

农业与食品方向：农业方向布局光合作用、固氮、抗逆、新型蛋白等方向，还开拓了把植物作为生物反应器生产高附加值产品的方向。武汉大学通过水稻合成生产人血清白蛋白，去年项目上市募集20亿资金，是该方向的典型成功案例。

医药与健康方向：医药方向覆盖诊断、药物、疫苗、细胞治疗等多个领域，第六代通用型CAR-T已进入一期临床，有望大幅降低成本让更多患者用得上；基因编辑工具可实现10的负21次方摩尔水平的超高灵敏度RNA病毒检测，基于合成技术的新型疫苗正在研发过程中。

信息与材料方向：信息方向开发DNA信息储存技术，突破了物理介质储存的容量瓶颈，但目前成本较高，有待进一步解决。还开发了结合基因编辑元件与第三代半导体器件的高灵敏度检测技术。

领域发展数据与当前挑战

中国论文发表情况：近十年合成生物学高影响力论文中，中国占比达到40%，已经位居全球首位；美国国会开会时提到，美国在新兴生物技术尤其是合成生物学领域的领先地位正受到中国挑战。mRNA疫苗在新冠疫情后全球研究量大幅上升，中国暂未跟上该轮增长。

领域核心发展难点：麦肯锡报告预测未来全球60%的物质生产可通过生物手段实现，但当前合成生物学应用规模较小，核心难点在于生物体系的复杂性不符合工程标准，细胞内有大量基因和分子相互作用，人工实验设计难度极大，研究周期远长于其他工程学科。

AI与自动化技术应用方向

自动化研究平台建设：应对生物体系复杂性的解决方案，是建立「设计-构建-测试-学习」的自动化循环，通过计算机设计实验，自动化设备完成基因与细胞操作，人工智能分析数据。当前深圳拥有全球规模最大的合成生物学自动化平台。

人工智能应用进展：AlphaFold实现蛋白质结构预测，给结构生物学带来革命性变化，当前已发展到从结构预测到蛋白质从头设计的阶段；基因组层面的大模型已经出现，可完成非编码区域功能分析等工作；数字孪生构建数字细胞，是人工智能应用于生命科学的重要抓手，可模拟细胞对药物等干预的反应，结合干实验湿实验加速研究。

未来发展预测与布局

领域发展时间节点预测：欧洲与中国在深圳联合会议上做出预测：五年内可实现细胞层面的数字生命，十年内可实现器官层面，25年内可实现个体层面；还预测25年内可设计出适合火星的地外先锋生物。该方向已纳入今年国家合成生物学重点专项指南，目前已有多个团队申请。

领域总结：合成生物学是前沿交叉学科，通过完成生物体系顶层设计与重构，为生物制造提供底层技术支撑；生物制造需要落地服务社会，完善相关鼓励政策是重要的制度保障。

欢迎下载→

平台声明：部分素材来自SynBioCon、嘉宾现场演讲。发布仅作信息传递与交流。欢迎行业投稿！如有需求，请联系我们：15356747796（微信同号）。