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合成生物学–第三次生物技术革命

2020-03-25

  基础科学驱动价值投资

港粤资本

专注新技术应用场景的中早期投资

旗下直投基金、跟投基金、产投基金

重点关注医疗、新材料领域的创新型公司

培育行业领军者

极速BP通道:bp@ifsc-gd.com

随着医学与现代信息技术、生物材料技术等的深度交叉融合,极大地促进了医学科技发展,以人工智能、生物大数据、基因组学技术、合成生物技术、基因编辑、肿瘤免疫治疗等为核心的技术突破,推动了以生命科学为支撑的医学科技发生深刻变革。其中,以基因组设计合成为标志的合成生物学是继“DNA双螺旋发现”和“人类基因组测序计划”之后,被众多学者认为有望掀起第三次生物技术革命。

什么是合成生物学?

合成生物学(Synthetic Biology)是一个跨学科的专业,它集合了传统生物学、工程学及数学的知识体系和研究方法,涉及的领域相当之广,包括生物技术、进化生物学、基因工程、分子生物学、生物信息学、系统生物学、生物物理及计算机科学等等。

合成生物学的改造对象是我们所见的所有的生物(比如细菌/植物/动物/病毒),目的就是对这些生物进行设计和改造。改造的过程类似一个拼积木的过程,合成生物学的“积木”就是DNA,所有的微生物,或者我们人类的细胞,人类的每一个系统,人类中每一个组织,甚至我们人自身,都是在DNA指导下产生的。

而正是由于DNA特殊的性质,它可以引导生物去执行DNA中存在的命令,从而让它成为了合成生物学最重要的一块“积木”,而合成生物学正是利用DNA这块积木来对生命进行设计和组装,最终让生物去实现我们预期的目标和设想。

合成生物学可以做什么

 

01

异源合成

天然的生物体已经具备了多种多样的代谢途径,可以分解或合成多种物质。合成生物学试图依照现有代谢途径的原理去改造甚至创造出能够在大肠杆菌或者酵母(常用生物系统)中的代谢途径,达到高效合成某种物质的目的。比如在酵母基因组中插入Pichia stipitis的编码木糖还原酶和木糖醇脱氢酶的基因,可以使得酵母利用木糖醇合成乙醇。

Amyris是美国一家可再生产品公司,为全球特殊化工和运输燃料市场提供石油来源产品的各种可持续性替代产品。公司通过利用其工业生物合成科学技术平台对微生物进行改造(主要是酵母),使其作为将植物来源糖转化为各种烃分子的发酵生物型工厂,所得到的产物可以广泛应用于各个产品之中。目前Amyris是世界上唯一一家以发酵法生产法尼烯的公司,且拥有该产品的专利。法尼烯”,是用于生产维生素E侧链的一个中间体。

02

合成材料

由生物质制得的可降解材料主要有聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、全淀粉基、纤维素等,基于生物质的PBS降解材料也在研究中。

日本研究人员注意到,某些放线菌分泌的一种氨基肉桂酸拥有非常坚固的结构,并根据这一发现对大肠杆菌进行基因重组,再利用它使糖分发酵,制作出400摄氏度左右高温下也不会变性的生物塑料,是当前同类塑料中最耐热的。

这种塑料是透明的,硬度特别高,用于汽车上代替玻璃,能大幅度减轻汽车重量,从而节约能源、减少二氧化碳排放。这种生物塑料用来自植物等的生物质为原材料生产,有利于保护环境。

03

诊断疾病

 

寨卡病毒为黄病毒属,也是RNA病毒的一种。研究者利用电脑软件设计制作出能够探测寨卡病毒的合成生物学“设备”,通过抽取样本(采血)中的 RNA 并与该设备发生反应,短短的几个小时就能探测到样本是否感染寨卡病毒。相比传统的检测方法,此设备大大节省了检测的时间及费用,并且适用于实地检测。

04

输送药物

 

合成生物学药物传递是指通过构建基因网络,利用一定的诱导因素(例如光、热、酸碱度、药物等等)启动该基因网络,从而使下游的靶向药物表达并在细胞间传递。

加州大学圣地亚哥分校 Jeff Hasty 教授实验室利用锚定癌细胞的细菌作为药物传递的平台,通过激活该平台中合成的基因网络,周期性的释放药物,并将药物传递至小鼠肿瘤细胞并将其杀死从而达到治疗效果。

合成生物学的优点

 

1、  保护物种:通过异源合成,可以微生物体内来合成有用物质,减少对珍惜动植物的灭杀;

2、  治疗疾病:合成人类所需的药品,例如青蒿素,抗体等;

3、  减少环境污染:合成可降解材料,减少白色污染,重金属污染等等;

4、  提高产能:细菌培养周期短,重要物质含量高,可在相等时间内高效合成;

5、  创造新物质:原因生物没有的物质,可以通过改造基因来生成。

合成生物的飞速发展

2012年Illumina将全基因组测序成本下降到1000美元以下,NIPT、肿瘤NGS检测等基于二代测序的商业化应用开始发展,全球范围内出现了一大批NGS创业公司。

2013年,张锋、Jennifer Doudna、Emmanuelle Charpentier发明了CRISPR 基因编辑技术,世界也因此改变。CRISPR技术的诞生则使得基因编辑技术得到了大的飞跃,它以精确、廉价又强大的特点在生命科学行业迅速走热,改变了整个个生命科学领域的游戏规则,也大大降低了DNA合成的成本。十年前他在实验室合成一个1Kb大小的简介费用大概在1万人民币;而现在合成一个同样的简介费用只需要300元人民币。

由于以往的技术性能比较低,价格较贵,合成生物学一直是活跃在实验室的技术。而底层技术成本的下降同样带动了合成生学的技术成本,在成本下降到一定程度后,合成生物学开始走向商业化。

近些年,自基因测序、基因编辑等技术的突破,合成生物学受到了科研界的热捧,每年的相关学术论文发表也创新高。中国在合成生物学方面研究也不甘落后,据统计,中国在合成生物学领域的论文数量已位居全球第二,仅次于美国。新一代生物科技人才正推动着我国从“生物技术大国”到“生物技术强国”进行转变。

市场潜力巨大,国外资本看好

 

根据BCC Research市场研究报告显示,合成生物学的全球市场将从2017年的近44亿美元增长到2022年的139亿美元,2017–2022年的复合年增长率(CAGR)为26.0%

其中利用合成生物技术生产的下游产品市场占比最大,主要市场在药物、疫苗、香精、疗法、农业等,占总体市场的71.8%。其次是中上游为开发合成生物学的技术与工具(合成基因与生物体),各占整体市场的20.2%与8%。

通过synbiobeta的统计数据显示,从2015年开始合成生物学公司的融资总额渐长。2015年达到10亿美元,而到了2018年接近40亿美元。

合成生物学受追捧原因

 

1、高效、环保,符合市场期待的新兴技术

2、基因测序与编辑成本双双降低,DNA合成突破成本限制

3、运用计算机技术,合成效率实现飞跃

4、国家投入持续增大,作为重要战略方向

合成生物学是潜力巨大的产业,但中国现在仍然处在技术发展和产业试错的早期阶段。经过学习以及向领域专家讨论,认为在技术方面的基础研究、自动化平台建设及行业标准都需要进一步的发展完善。

21世纪是生命科学的年代,随着后基因组时代的到来,更多的资金也会投入到相关的领域中去,越来越多的公司也会随之应运而生。相信在不久的将来,随着合成生物学技术的不断成熟,人类能够从中获得更多的益处。

合成生物学的发展及投资价值研讨会

基于合成生物学这一生命科学前沿技术,我们将在2020年4月2日,举办以“合成生物学的发展及投资价值”为主题的线上研讨会,将从合成生物学的应用原理、技术趋势、潜在市场价值等方面展开谈论,探讨合成生物未来发展及投资机会。

活动主题:合成生物学的发展及投资价值

活动时间:2020年4月2日,下午15:00-18:00

活动形式:线上办公软件研讨会

参会人员:

合成生物领域项目公司创始人/技术负责人、行业专家、大学教授/科研院所研究员、投资机构专业人士、上市公司技术高管

报名通道:扫描二维码,即可报名

或联系投行哥电话&微信:13808868853

作者简介:

张群–高级投资经理

北方民族大学  电子信息工程

曾任职大数据公司技术岗,VIVO算法工程师。数学基础深厚,具有强的逻辑思维能力。对大数据应在医疗领域的应用有较深理解,同时对合成生物学、基因编辑领域有一定研究。

系列文章:

港粤研讨会 | 浪潮之巅–抗体药物最新发展趋势

港粤研讨会 | 生物芯片应用医药研发脱颖而出

人工智能在医疗健康领域的细分机会 | 系列篇4

千亿体外诊断市场新风向丨系列篇3

“生物芯片与医药研发” 线上研讨会丨系列篇2

2020年,生物科技的发展及投资机会系列(生物医药篇)

港粤资本成立于2014年,是一家专注于前沿科技在产业端应用的投资机构。公司以“基础科学驱动价值投资”为投资理念,发掘“科技企业家”,重点关注生物制药、生物技术及新材料等领域的投资机会。港粤资本下设直投、产投、跟投基金8只,致力寻找优秀的科技创新型企业,并与之共同成长。如果您是我们关注领域的优秀创业团队,欢迎联系我们港粤资本的投资经理,期待合作,共同成长。

张群

高级投资经理

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本篇文章来源于微信公众号:%港粤资本%

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