艾德思：少数派的未来猜想500纳米的细胞工厂是下个千亿产业的孵化地

在未来,谁能取代石油?实现DNA信息储存?还能治疗肥胖和糖尿病?

这个答案,可能是微生物.

微生物是相对冷清的航道.目前整个产业还只利用了微生物资源的1%左右,基本处于早期阶段.2015年成立的蓝晶微生物科技(以下简称"蓝晶')已经切入这个赛道.  

蓝晶最先选择的技术应用是环保领域,生产可降解塑料,用PHA解决白色污染. PHA(聚羟基烷酸酯)是一种100%生物基的生物可降解材料,主要用作一次性包装原料,能在1年内自然降解.而有些化学合成的塑料,需要300年才能有效降解,但其实人类发明塑料还不到100年.  

蓝晶找到的这个发力点正好迎合了目前环保领域的重要趋势.谈及自身PHA产品的优势,蓝晶创始人兼CEO李腾表示,通过合成生物学技术对微生物做"编程',精细化控制它们的行为,可以比国外量产的PHA 材料成本低30%.  

就在不久前,李腾入选<麻省理工科技评论>" 35 位35 岁以下科技创新青年".他说:"我挺高兴的,感觉自己被看见了.我们做的东西有点太超前,得奖意味着这些科技先锋起码认可这个方向,就没那么孤独了.'李腾本科在清华读生物学,博士期间选择了合成生物学方向,这样的学科背景也是他选择在微生物领域创业的关键原因.  

合成生物学被Technology Review评为未来改变世界的十大新兴技术之一.它不仅能在环保上大有作为,还在DNA信息存储/人造肉/生物燃油等方面颇有潜力,未来可能会颠覆信息/食品/能源等产业.  

其实合成生物学很新,2006年才开始被学术界认为是成型的学科.它是一门综合学科,以传统生物学为基础,用工程学以及计算机科学改造原有的生物系统,以完成人类设想的各种任务.

蓝晶诞生的时间点比较幸运.虽然目前整个微生物产业还处于早期阶段,但在2013年进入爆发期."在美国,微生物产业目前大概是2000亿美元的市场,2018年全球微生物领域的风投约38亿美元,比2017年增长了约一倍.'李腾说:"国外微生物科技机构数量居多,国内专攻微生物的企业目前只有两三家.'  

图片来自 Pixabay

关于商业模式,目前国内外机构的做法有些不同. 国外机构的商业化更成熟,主要依靠技术服务输出和专利盈利."但国内的优势是产业链更全.' 李腾说.所以蓝晶在商业模式上更偏向于提供垂直产品,例如蓝晶PHA产品目前的商业化途径主要两种:一是跨国企业如宝洁等快消品机构购入制作包装袋;二是加工商采购PHA原料,二次加工成可降解的包装袋/地膜或瓶子等.另外,蓝晶也开始走向规模化生产,预计明年上半年能实现产业化落地.

此外,蓝晶在2016年10月还推出了教育子品牌—蓝晶实验室,将基因编辑导入教育场景,帮助中学生完成科学实验项目.蓝晶CTO张浩千曾表示,蓝晶实验室带来了持续稳定的现金流."我们计划将教育板块独立成子机构,探索近20亿元的生命科学教育市场份额.'张浩千说.就在2018年10月,深圳的一个高中生队伍利用蓝晶实验室,在大肠杆菌和酵母中合成猫薄荷的活性成分,取得了iGEM(国际基因工程机器大赛)高中组的全球总冠军,这项技术可应用于流浪猫的抓捕和救治.  

和国内合成生物学的境况相比,美国这个领域的发展水涨船高,很多机构在做不同面向的应用. 比如Ginkgo Bioworks机构,它用合成生物学创造很多世界上不存在的小分子物质,做全新的香水;而Zymergen机构,则是把合成生物学的技术和大数据结合起来.  

但技术前景光明的背后,也可能暗藏危机.如果可以改造生物,就必然会涉及伦理道德问题,比如定制生命/制造超级细菌等.为了规避此类问题,李腾的意见是:"一是不做高等生物的试验,其次被修改的微生物释放到自然界,要经过严谨的审批流程.'强监管和自律或许是两把有效的"利剑'.  

以下是访谈部分(经编辑):

蓝晶的微生物赛道:从PHA开始 36氪:技术和应用技术可能是两回事.您是怎样找到这些微生物的应用点的?  

李腾: 大多数情况下是有需求,然后去找技术,但是我们是有技术,然后去找需求.我们的技术创新和目前的存量应用找到了一些结合点.  

微生物的应用主要分为四类:工业的微生物,如工业酒精/生物可降解材料/生物柴油/生物汽油等;医疗的微生物,如抗生素/胰岛素/活菌剂药等;环境的微生物,如微生物降解污水中的氮磷;农业的微生物,比如固氮菌帮助农作物固定氮而减少氮肥的使用,既保护环境也节省成本.其中医疗的微生物是一个比较新的概念,增长很快,但目前工业微生物的体量是最大的.  

36氪:现在蓝晶在业务上有哪些具体落地的场景?   

李腾: 我们做的第一个产品就是天然高分子材料PHA,微生物合成的大分子,它可以代替塑料.后来我们开始做精细化学品和植物的天然的代谢产物,比如天然的香料和色素/化妆品的添加剂像角鲨烷.之所以可以这样,是因为所有的生物其实都通用底层代码.比如人和大肠杆菌等微生物的的底层逻辑是一致的.  

36氪:一些可降解塑料需要在自然界达到一定的可降解条件才能真的降解,否则会破坏环境.蓝晶的PHA技术,有类似风险吗?

李腾: 它的风险在于成本比较高,但从环境的角度考量,基本上是最完美的解决方案——首先它不需要利用石油,只需可再生的能源,其次在自然环境下就会降解,降解之后还可以为微生物提供能源,因为它本来就是微生物的储能物质.另外,有一个风险是:如果量大的话可能就存在和人争粮食的问题.因为可能它的原料是可再生的生物质原料,但我们用的原料基本都是非粮食的,比如说棕榈油.  

36氪:蓝晶的PHA产品成本比国外量产的PHA 材料低30% ,您们是怎样降低成本的?  

李腾: PHA的生产过程有两部分,一是微生物作为一个工厂,它一边吃食物一边积累PHA,另外是在工业条件下,把积累在细胞里的PHA拿出来. 这两个过程的成本都可以降低,如果能给微生物做特别精细的控制——用合成生物学的方法做编程控制它的行为,比如可以让能量进来,只去合成PHA,或者合成PHA后它自己就把PHA释放了.微生物它可以一边自己造东西,一边复制.复制出来的也有同样的功能,也能造同样的产品,它的效率非常高.  

图片来自蓝晶微生物官网

36氪:蓝晶的官网上介绍合成生物学/合成生物技术就像是在细胞里写代码,借助工程学的理念对细胞进行局部优化.它的技术门槛在哪里?  

李腾:其实和人工智能很像,有两个核心,一个是好算法,一个是好数据. 核心是数据,微生物最终呈现的是一个非常复杂的网状网络状的结构,您放入一个东西,但您无法预测它跟周围的结构会怎么相互作用,所以大多数情况下是失败的.  

我们在做的事是什么?我一边开发算法,一边积累足够的数据.生物的数据是很难获取的,因为变量特别多,而且获取周期很长,微生物大概需要两三周,植物可能需要一两年,人身上可能20年才获取一组数据. 所以积累优秀/高量的数据就有很高的壁垒了.

36氪:现在蓝晶的客户大概是哪些类型的机构?

李腾: 主要有两类,一类是跨国企业,比如食品或者快消品企业,宝洁是我们的客户.它们可以用PHA制作可降解的包装袋,像食品或洗发水等的包装.  

第二类是加工商,它们为商超或是品牌商供货,比如可降解的包装袋,降解地膜或可降解的瓶子.它们会找我们采购原料——PHA,我们会把PHA做成标准的加工原料,像米粒大小,加工商只需要进行物理操作.  

36氪:蓝晶以后还会拓展到哪些领域? 

李腾: 我们给自己定位为微生物机构,所有微生物会做的产业,都是我们辐射的方向.相当于我们是微生物赋能的机构,我们的赋能是用数据的方法,把DNA上的信息抽象成数据,然后用这些数据更好地设计或改造一个微生物.  

爆发中的微生物产业   36氪:微生物产业/工业生物制造技术的发展处于什么阶段?  

李腾: 据我的经验判断,整个微生物的产业,目前只挖掘了(微生物)整体的1%左右.基本处于早期的阶段.在美国,微生物产业大概是2000亿美元左右的市场,中国还没有具体数据,但是应该会是差不多或偏小一点.  

目前,微生物技术还存在很多技术瓶颈.如果突破的话,还需要数据积累到更高的量级.2013年后,它进入爆发期,但它是一个非常前端的to B的领域,所以大众很难感受到.  

36氪:为什么是2013年?

李腾: 合成生物学的发展大概有三个驱动因素,这三个驱动因素恰好都是在2013年左右变得比较成熟了.  

第一个因素与微生物相关,因为基因测序技术的发展,自2008年开始测序成本显著下降,基因组的DNA原始数据呈现爆炸式积累;第二是DNA合成的成本显著下降,所谓DNA合成,就是一般要设计一段DNA,然后把DNA合成出来放到微生物的基因组上测试它的效果;第三是工具的发展,工具指的是把一段基因放到生物体内的基因编辑技术,基因编辑技术CRISPR恰好就是在2013年出现的.  

另外DNA合成的技术突破也在2013年左右.那时候美国有一家专门做这种高通量低成本DNA合成的机构叫Twist BioSCIence,2013年成立,去年IPO.  

36氪:和国外相比,国内合成生物学技术的商业化面临哪些挑战?

李腾: 其实技术商业化在美国已经比较成熟,您的专利或者您的技术可以有很高的溢价,直接卖专利.但这在中国还不容易,这是最大的区别.但我们同时也有优势,就是中国的产业链更全.比如我们做好PHA的颗粒后,可以直接卖给加工商.  

36氪:未来的微生物产业能给普通人的生活带来哪些变化?它能为现在人类的诸多问题提供哪些解决方案?  

李腾: 首先是微生物药这件事.有一些和基因有关的病是很难治愈的,如果直接做基因修改有很大的风险,但可以换一种思路——给微生物做改造,把这个微生物放到肠道里帮您修补基因. 我们可以利用微生物治疗和消化代谢相关的基因病,比如肥胖/糖尿病/乳糖不耐受/苯丙酮尿症(氨基酸代谢病)等.

其次微生物能源,石油本质上是被固定下来的生物质能源.其实只要是生物质的,都可以用微生物生产,只是很多时候经济性不好(价钱比较高). 如果石油被微生物石油取代,可能会引起一场能源革命,但在短时间内不会发生.  

另外,有一种人造肉是用植物的蛋白代替肉.美国的一些人造肉机构其实是用了合成生物学的方法,将合成的小分子和大豆蛋白混合,这样做出来的牛肉与真牛肉的口感和外观都一样,但营养价值应该不太相同.  

再者是DNA信息存储. 我们这个社会其实是有信息存储危机的,但DNA其实是一个特别好的存储容器. 2016年Nature的一篇报道称,按照当时人类产生的所有数据估算,只需要一公斤的DNA就可以全部储存.这是个挺科幻的事,但是微软特别在意.它花了很多钱在DNA存储上,认为这个可能是解决未来数据存储问题的方式.  

但目前DNA信息存储的难点在于它的合成成本很高,比如您想用DNA存500M的数据,大概需要4000万-5000万美元,它能保证永远不会丢失数据,并且只要在干燥的环境下就能保存几千年,甚至在冷冻的条件下能达到10万年以上.听起来很适合地球末日的情景——人类带着这些信息去别的星球,或者把人类文明的所有数据保存下来.  

图片来自 Pixabay

36氪:随着大数据/人工智能和机器人技术的快速发展,合成生物学的产业化发展会迎来爆发期吗?  

李腾: 现在是很明显的爆发期.2018年全球微生物领域的风投大约38亿美元,比2017年增长了约一倍.但基本上都在国外,国内专攻微生物的企业目前只有两三家.  

36氪:在中国,微生物产业之后会怎样发展?   

李腾:微生物的产业化比较难.因为生命的本质DNA很难被数据化.比如AI和医疗的结合主要在健康管理方面,像心率监测/AI医疗影像/远程医疗等.这些其实都是观测方面的数据化, 未来的趋势是生命的本质可以被数据化,所以这也对医生提出很大的挑战.  

36氪:合成生物学就像生物"梦工厂',它能让人类像组装机械那样组配生物,模仿造物者的超能力.如果人类有了"上帝视角',又该怎样划分技术的边界?

李腾: 首先不能做人,包括人的细胞DNA等,这是大家的共识.其次是不能做有遗传性的,就是不能修改能被遗传的基因. 另外的原则是,所有释放到自然界中的被修改的微生物,要强监管.并且需要一个生物安全委员会,评估这个东西能不能这么做.总体来说,不能对人和自然界产生破坏性的影响.  

另外如果我改错一个微生物,我会让它没有竞争优势.就有点像把家猪扔到野外,它和野猪比就没什么竞争优势,可能很快就死了.  

36氪:因为创业领域较为小众,在微生物创业时,遇到过什么样的困难?又是怎样度过的?  

李腾: 大部分人是看不懂,少部分人能看懂的会质疑我们能不能做成这件事,以及现在做这件事是否太早了.我们其实不会去争辩这种担心是否多余,更多时候,我们会去找和我们想法一致的投资人.  

我是很坚定地认为,微生物领域以后会有非常好的发展,因为它的场景多种多样.很幸运的是,这个领域目前确实处在很好的发展时期.

少数派的未来猜想 「少数派的未来猜想」是36氪一档关注科技/小趋势的全新栏目.在这里,我们会采访拥有聪明大脑的少数派,深入解读他们对未来的猜想.虽然少数派们的面孔不一,可能是书籍作者/创业者,也可能是科研领域的行业专家.但相同的是,不论是大数据/云计算/还是无人驾驶和5G,他们预测未来趋势的灵感会在这里闪光.

 

 

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