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？
文 | 秘丛丛
编辑 | 黄臻曜
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：“国外微生物科技公司数量居多，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，目前国内外公司的做法有些不同。国外公司的商业化更成熟，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公司购入制作包装袋；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公司，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，很多公司在做不同面向的应用。比如Ginkgo Bioworks公司，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公司，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，李腾的建议是：“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。你是如何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% ，你们是如何降低成本的？
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——用合成生物学的方式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，你放入一个东西，但你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公司？
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公司，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公司，我们的赋能是用数据的方式，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合成的公司叫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，你的专利或者你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你修补基因。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（价格比较高）。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。美国的一些人造肉公司其实是用了合成生物学的方式，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法。
但目前DNA信息存储的难点在于它的合成成本很高，比如你想用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”，又该如何划分技术的边界？
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？又是如何度过的？
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
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