从延缓衰老到“细胞工厂”，合成生物学重构生命密码

【导语】合成生物学，这一以DNA为“编程语言”的颠覆性学科，正引领着一场生命科学的革命。它通过将微生物改造为高效的“细胞工厂”，不仅重构(gòu)人(rén)类(lèi)的(de)营(yíng)养(yǎng)体(tǐ)系，还开辟了在医疗、绿色发展等领域的新篇章。6月23日，上海合成生物学创新中心主办的“2025国际合成生物学产业发展论坛”汇聚了全球顶尖专家，共同探讨合成生物学在保障人类健康、促进绿色发展方面的核心议题。从“治疗”衰老到细胞与基因治疗的产业化突围，再到合成生物学对人类营养体系的重构，这一领域正展现出前所未有的创新机遇与挑战。

·合成生物学能够通过将微生物（如酵母、大肠杆菌）改造为高效的“细胞工厂”，创造高价值功能分子，重构人们的营养“食谱”。

如果说计算机是通过0和1的二进制代码构建了数字世界，那么合成生物学就是一门以DNA为“编程语言”，对生命体进行设计、改造甚至从头创造的颠覆性学科。它让我们得以像工程师设计电路一样，重编程细胞这一最精密的“生命机器”，以满足医疗、营养、材料等领域的特定需求。

6月23日，上海合成生物学创新中心主办的“2025国际合成生物学产业发展论坛”在上海张江科学会堂拉开帷幕。论坛汇聚了全球学术界、产业界与投资界的顶尖专家，共同探讨如何利用合成生物学保障人类健康、促进绿色发展的核心议题。

“治疗”衰老：从监测到介入

人口老龄化是21世纪全球面临的最大医疗挑战之一。传统的医疗模式往往在疾病出现后才介入治疗，而合成生物学的前沿探索正试图从根本上改变这一模式——通过对“生物学年龄”进行监测来提前介入衰老进程。

“我们认为不能等到人生病的时候再给他治疗。”新加坡国立大学特聘教授Brian Kennedy在主旨演讲中强调，“在人健康的时候，就应该对他们进行干预。”这种从“治疗”到“预防”的理念转变，核心在于精准量化和干预衰老过程。

Kennedy教授介绍，科学界在15年前还无法有效监测和衡量人类的衰老速度，但如今情况已发生革命性变化。通过分析DNA甲基化等海量的组学数据，科学家们构建了多种“衰老时钟”，能够像天气预报一样预测个体的生理年龄和健康轨迹。

“现在可以识别出哪(nǎ)些(xiē)人(rén)衰(shuāi)老(lǎo)过(guò)程(chéng)是(shì)比较正常的，而哪些人衰老是有问题的。”他解释道。基于这些精准的生物标志物，科学家可以开发个性化的干预措施，例如通过特定的膳食补充剂或药物，针对性地延缓特定维度的衰老，从而实现更长久的健康生活。

这一领域已催生出庞大的“长寿产业”，涵盖了诊断公司、营养品、医疗技术乃至高端长寿诊所等多个赛道，市场规模预计将达数万亿美元。合成生物学在其中扮演着关键角色，无论是开发新型抗衰老分子，还是生产高纯度的营养补充剂，都展现出巨大的创新机遇。

产业化突围：细胞与基因治疗的机遇与挑战

细胞与基因治疗（CGT）是当前医学领域最具代表性的前沿方向之一，它为攻克癌症、遗传病等疑难杂症带来了前所未有的希望。所谓细胞治疗，就是将患者或捐赠者的细胞（如免疫细胞）在体外进行工程化改造，赋予其识别和攻击癌细胞等特定功能后，再回输到患者体内，如同为患者注入一支精准的“生物军队”。而基因治疗，则是直接修复或替换导致疾病的缺陷基因，从根源上进行治疗。

合成生物学为此提供了核心的“编程工具”。科学家利用先进的基因编辑技术，可以精准地修改细胞的DNA，实现复(fù)杂(zá)的(de)“指(zhǐ)令(lìng)”植入。然而，从实验室的惊人突破到惠及大众的成熟产品，这条产业化之路依然充满荆棘。

上海市普陀区中心医院院长潘曙明坦言，临床医生能看到现象和问题，但解决方案亟须多方协作。“这些话题光靠临床医生解决不了，”他表示，“更加需要的是产业界和学界、企业界一起来努力来做这件事情”。

成本是产业化面临的最核心挑战之一。Stimuliver首席商务官Giles Dudley以欧洲的细胞疗法为例，指出其“高得令人咋舌”的成本限制了其广泛应用。他认为，中国在这一领域拥有独特优势。他将之与电动车产业类比：“中国可以利用这样强大的制造能力，真正实现颠覆细胞疗法的价值链和成本链”。这意味着通过工艺创新和规模化生产，中国有潜力将昂贵的尖端疗法变得更加普惠。

除了成本，创新的模式也至关重要。Giles Dudley分享了国际生物创新孵化机构的成功经验，强调“以终为始”的理念。“对于创新企业来讲，必须从退出开始反向建构，而不是获得资金后再进行改造”，他建议道。这种从创立第一天起就将监管、商业化和最终退出路径纳入考量的模式，能够有效减少资本浪费，提高创新效率。

合成生物学重(zhòng)构(gòu)人(rén)类(lèi)营(yíng)养(yǎng)体(tǐ)系(xì)

如(rú)果(guǒ)说(shuō)生(shēng)物(wù)医(yī)药(yào)是(shì)守(shǒu)护(hù)健(jiàn)康(kāng)的(de)“盾(dùn)”，那(nà)么(me)人(rén)类(lèi)营(yíng)养(yǎng)就(jiù)是(shì)构(gòu)筑(zhù)健(jiàn)康(kāng)的(de)“基(jī)石(shí)”。合(hé)成(chéng)生(shēng)物(wù)学能够通过将微生物（如酵母、大肠杆菌）改造为高效的“细胞工厂”，创造高价值功能分子，重构人们的营养“食谱”。科学家首先解析出目标营养分子（如某种维生素、稀有甜味剂或特定蛋白质）的天然合成路径，然后将编码这条路径上各种酶的基因片段，“组装”并植入到微生物体内。在巨大的发酵罐中，这些被赋予新功能的微生物以糖等廉价原料为“食”，便能持续不断地生产出高纯度的目标产物。

多名与会者提到这种制造方式的必要性和优势。首先，它能克服自然资源的稀缺性，如角鲨烯，传统上需通过捕杀鲨鱼获得，而合成生物法则能实现绿色、可持续的生产。其次，它能确保产品的纯净与安全，避免传统植物提取中可能存在的重金属残留和批次不稳定的问题。更重要的是，它还能创造出更优质的分子，比如祛除天然食物中的过敏原，从而生产出更健康的蛋白质。

然而，与生物医药类似，营养产品的产业化也是一项复杂的系统工程。华东理工大学的魏东芝教授在讨论中一针见血地指出，当前行业过于聚焦前端的分子和细胞层面，而忽视了后端。“往往在过去这些年的时间里，大家过于集中于分子和细胞的水平，对于反应器水平和分离纯化的环节往往是忽视的”。

他以合成生物法生产“角鲨烯”为例，前期菌株构建可能仅需数月，但放大生产中目的基因丢失、下游分离纯化工艺复杂、成本高昂等问题，才是决定项目成败的真正瓶颈。魏教授强调，必须以“全链条”的思维进行产业规划，从菌株设计之初就要考虑发酵、分离乃至废水处理等所有环节。

上海交通大学的瞿旭东教授则用一个“卷”字生动描绘了营养健康产品领域的现状。由于目标分子池有限，国内大量科研单位和企(qǐ)业(yè)蜂(fēng)拥(yōng)而(ér)上(shàng)，竞(jìng)争(zhēng)异(yì)常(cháng)激(jī)烈(liè)。在(zài)他(tā)看(kàn)来(lái)，要(yào)想(xiǎng)突(tū)围(wéi)，一(yī)方(fāng)面(miàn)技(jì)术(shù)上(shàng)要(yào)做(zuò)到(dào)极(jí)致(zhì)，成(chéng)为(wèi)“卷(juǎn)王(wáng)之(zhī)王(wáng)”，将(jiāng)成(chéng)本(běn)降(jiàng)到(dào)最(zuì)低(dī)；另(lìng)一(yī)方(fāng)面(miàn)，还(hái)要(yào)与(yǔ)监(jiān)管(guǎn)部(bù)门(mén)积(jī)极(jí)沟(gōu)通(tōng)，提(tí)供(gōng)扎(zhā)实(shí)的(de)科(kē)学(xué)证(zhèng)据(jù)以(yǐ)获(huò)得(de)审(shěn)批(pī)。

多(duō)名与(yǔ)会(huì)者(zhě)提(tí)到(dào)，监(jiān)管(guǎn)部(bù)门(mén)对(duì)生(shēng)物(wù)合(hé)成(chéng)方(fāng)法(fǎ)的(de)安(ān)全性(xìng)、副(fù)产(chǎn)品(pǐn)等(děng)方(fāng)面(miàn)有(yǒu)着(zhe)严(yán)格(gé)的(de)规(guī)定(dìng)。科(kē)汉(hàn)森(sēn)公(gōng)司(sī)前(qián)亚(yà)太(tài)区(qū)总(zǒng)监(jiān)江(jiāng)华(huá)强(qiáng)调(diào)相(xiāng)关企(qǐ)业(yè)应(yīng)提(tí)前(qián)进(jìn)行(xíng)全球(qiú)合(hé)规(guī)布(bù)局(jú)、利(lì)用(yòng)生态协同效应以及构建坚实的专利壁垒的重要性。“任何一项颠覆性的创新天然就会和监管产生碰撞，”他指出，“提早通过扎实的临床科研数据来说服监管部门，是缩短产业转化周期的有效方法”。