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，作为一门以DNA为“编程语言”对生命体进行设计的颠覆性学科，正引领着一场从细胞层面重构人类健康与营养的革命。在6月23日于上海张江科学会堂举办的“2025国际合成生物学产业发展论坛”上，全球顶尖专家汇聚一堂，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。从“治疗”衰老到细胞与基因治疗的产业化突围，再到合成生物学重构人类营养体系，这一领域展现出巨大的创新潜力和市场机遇，同时也面临着产业化过程中的诸多挑战。

·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(rú)何(hé)利(lì)用(yòng)合(hé)成(chéng)生(shēng)物(wù)学(xué)保(bǎo)障(zhàng)人(rén)类(lèi)健(jiàn)康(kāng)、促(cù)进(jìn)绿(lǜ)色(sè)发(fā)展(zhǎn)的(de)核(hé)心(xīn)议(yì)题(tí)。

“治(zhì)疗(liáo)”衰(shuāi)老(lǎo)：从(cóng)监(jiān)测(cè)到(dào)介(jiè)入(rù)

人(rén)口(kǒu)老(lǎo)龄(líng)化(huà)是(shì)21世(shì)纪(jì)全球(qiú)面(miàn)临(lín)的(de)最(zuì)大(dà)医(yī)疗(liáo)挑(tiāo)战(zhàn)之(zhī)一(yī)。传(chuán)统(tǒng)的(de)医(yī)疗(liáo)模(mó)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(tā)治(zhì)疗(liáo)。”新(xīn)加(jiā)坡(pō)国(guó)立(lì)大(dà)学(xué)特(tè)聘(pìn)教(jiào)授(shòu)Brian Kennedy在(zài)主旨(zhǐ)演(yǎn)讲(jiǎng)中(zhōng)强(qiáng)调(diào)，“在(zài)人(rén)健(jiàn)康(kāng)的(de)时(shí)候(hou)，就(jiù)应(yīng)该(gāi)对(duì)他(tā)们(men)进(jìn)行(xíng)干(gàn)预(yù)。”这(zhè)种(zhǒng)从(cóng)“治(zhì)疗(liáo)”到(dào)“预(yù)防(fáng)”的(de)理(lǐ)念(niàn)转(zhuǎn)变(biàn)，核(hé)心(xīn)在(zài)于(yú)精(jīng)准(zhǔn)量(liàng)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(zhōng)”，能(néng)够(gòu)像(xiàng)天(tiān)气(qì)预(yù)报(bào)一(yī)样(yàng)预(yù)测(cè)个(gè)体(tǐ)的(de)生(shēng)理(lǐ)年(nián)龄(líng)和(hé)健(jiàn)康(kāng)轨(guǐ)迹(jī)。

“现(xiàn)在(zài)可(kě)以(yǐ)识(shi)别(bié)出(chū)哪(nǎ)些(xiē)人(rén)衰(shuāi)老(lǎo)过(guò)程(chéng)是(shì)比(bǐ)较(jiào)正(zhèng)常(cháng)的(de)，而(ér)哪(nǎ)些(xiē)人(rén)衰(shuāi)老(lǎo)是(shì)有(yǒu)问(wèn)题(tí)的(de)。”他(tā)解(jiě)释(shì)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，实现复杂的“指令”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(qíng)”。

成(chéng)本(běn)是(shì)产(chǎn)业(yè)化(huà)面(miàn)临(lín)的(de)最(zuì)核(hé)心(xīn)挑(tiāo)战(zhàn)之(zhī)一(yī)。Stimuliver首(shǒu)席(xí)商(shāng)务(wu)官(guān)Giles Dudley以(yǐ)欧(ōu)洲(zhōu)的(de)细(xì)胞(bāo)疗(liáo)法(fǎ)为(wèi)例(lì)，指(zhǐ)出(chū)其(qí)“高(gāo)得(de)令(lìng)人(rén)咋(zǎ)舌(shé)”的(de)成(chéng)本(běn)限(xiàn)制(zhì)了(le)其(qí)广(guǎng)泛(fàn)应(yīng)用(yòng)。他(tā)认(rèn)为(wèi)，中(zhōng)国(guó)在(zài)这(zhè)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。

合成生物学重构人类营养体系

如果说生物医药是守护健康的“盾”，那么人类营养就是构筑健康的“基石”。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”。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(chǎn)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业蜂拥而上，竞争异常激烈。在他(tā)看(kàn)来，要想突围，一方面技术上要做到极致，成为“卷王之王”，将成本降到最低；另一方面，还要与监管部门积极沟通，提供扎实的科学证据以获得审批。

多名与会者提到，监管部门对生物合成方法的安全性、副产品等方面有着严格的规定。科汉森公司前亚太区总监江华强调相关企业应提前进行全球合规布局、利用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(jiān)管(guǎn)产(chǎn)生(shēng)碰(pèng)撞(zhuàng)，”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”。