为什么生物制造是未来十年的国运之争？

在三十年前，中国的人均GDP只有0.23万元/人，在全世界近200个国家里只能排到差不多后10%，和十几个第三世界的兄弟们在一条起跑线上。

但到了今天，我们的人均GDP达到了8.57万元/人，成为了全球前30%的优等生。

这三十年的发展，让我们从一个低收入国家变成了中等偏上收入国家，而且在未来的十年里极有可能成为高收入国家。这种变化，直接决定了我们的发展战略有了翻天覆地的改变。

曾经，我们的战略是发达国家不要什么我们就要什么。

发达国家处理不了那么多废料垃圾，那我们就进口回收再利用。

发达国家接受不了高污染的化工企业，那我们就大力发展化工。

发达国家人力成本高，干不了劳动密集型的活，那我们就建大厂来干。

但今天，我们作为全球第二大经济体，已经走到了一个中等收入国家和高收入国家的临界点。

你们发达国家不想要的，抱歉，我们现在也不想要了。

你们发达国家想要的，很好，我们现在也想要。

看懂了这些，就能理解很多我们的政策与行动了。

就能理解为什么从2019年起我国将包括工业来源废塑料在内的16个品种固体废物调入《禁止进口固体废物目录》，让废塑料进口成为了历史。

就能理解为什么这几年很多地区都陆续发布了关于化工行业、化工企业的整治方案，比如江苏常州2019年时直接关停2400家化工企业。

就能理解为什么国家大力推进教育普及，致力从人口红利迈向人才红利。

那我们想要什么呢？

高端产业，尤其是高端制造业。

之前，大家的关注点一直在芯片和半导体领域。但实际上，在生物制造领域的竞争已经愈演愈烈了。

2022年5月10日，国家发改委正式宣布了《“十四五”生物经济发展规划》，并在新闻发布会上指出，在这个重要战略机遇期，生物经济发展与全球生物技术革命和产业变革浪潮形成重大历史性交汇。这项规划标志着我国生物经济领域首次迎来了五年规划，标志着国家高度重视生命科学和生物技术发展，并且在顶层设计作出了重大的战略规划。

2022年9月12日，美国总统拜登签署了旨在推动美国生物技术生产和研究的行政命令。据报道，该命令的目标是促进美国在制药、农业、塑料和能源等行业的本土制造能力。之前，美国媒体曾爆料称，拜登将签署此项行政命令，旨在支持扩大美国的生物制造能力，并据称这一举措仍然针对中国，类似于之前的“芯片法案”。

2022年12月30日，商务部联合科技部等部门对《中国禁止出口限制出口技术目录》进行了修订，并公开征求公众意见。在这次修订中，新增了“合成生物学技术”作为限制出口技术，并进一步列出了其他与合成生物技术相关的项目，包括：“用于人的细胞克隆和基因编辑技术”、“CRISPR 基因编辑技术”、“基因工程（基因及载体）” 以及 “生物技术药物生产技术” 等。

2023年3月23日，美国白宫政府发布了一份名为《美国生物技术和生物制造的明确目标》的报告。这份厚达64页的报告是由美国能源部、美国农业部、美国商务部、美国卫生与公众服务部以及美国国家科学基金会联合编撰完成的。其旨在确立新的明确目标和优先事项，推进美国生物技术和生物制造领域的蓬勃发展。此举进一步显示了美国政府对于生物技术和生物制造产业的重视程度，并表明了为促进这一领域发展所做的决心。

一场事关国运的较量拉开了序幕。

今天我们就来聊聊，为什么生物制造是未来十年的国运之争。

——

中国是全球最大的制造业产值国家，制造业的总产值在世界范围内居于领先地位。我们的制造业产值远远超过其他国家，包括生产各种商品、设备和产品。

然而，随着中国经济发展和人均收入水平的提高，大量高污染、高排放、低价值的产能就要被转移，而其中就包括了大量的化工制造企业。

但是如果没有更具竞争力、可持续、高价值的制造业落地，我们就会面临空心化的困境，落入中等收入陷阱。而生物制造，就成为了化工制造的潜在理想替代方案。

化工制造有什么特点？

有机溶剂、高温高压、石化原料、易燃易爆。

生物制造有什么特点？

水相反应、常温常压、生物原料、条件温和。

因此，从可持续的角度来讲，生物制造有着巨大的潜力。

同时，中国有非常好的生物制造的产业基础。

中国是名副其实的发酵大国。据公开的数据显示，在2014年时我国主要发酵产品产量就已经达到了2420万吨，居世界首位。

例如在酿酒方面，我们是全球最大的酿酒生产国之一，酿酒产量持续保持在世界领先水平，著名的白酒、啤酒、黄酒等酒类品牌不胜枚举。

还有在食品发酵方面，传统的发酵食品如豆制品、酱油、醋、豆腐等在中国有着悠久的历史和广泛的应用。

那发酵和生物制造有什么关系呢？

生物制造是利用合成生物学的原理和技术，通过设计、重组和调控生物体内的基因组和代谢网络，生产特定的化合物或产物。生物制造涉及到对生物体内的生物分子、细胞和代谢途径进行改造和优化，以实现特定化合物的高效生产。

而发酵是利用微生物（如细菌、酵母菌等）在适宜条件下对有机物进行代谢反应的过程。通过发酵，可以生产出各种有用的产物，如酒精、醋酸、乳酸、抗生素、酶等。

一个形象的比喻，生物制造就像是在烘焙过程中利用面粉来制作各种美味的面包或蛋糕，而发酵则是烘焙中让面粉膨胀发酵的重要步骤。

因此，发酵是生物制造中重要的一环，而我们发达的发酵产业就为生物制造打下了坚实的基础。

而前面所提到的合成生物学，则成为了生物制造过程中的“灵魂”。

合成生物学可以通过基因编辑和重组技术来定向优化生物体内的代谢途径，使得生物体能够更高效地合成目标产物。通过改造微生物的代谢通路和基因组，可以使其转化率和产量得到显著提高。

同时，合成生物学可以帮助设计和构建新的生物体或微生物，使其能够实现特定的生产任务。通过合成生物学技术，可以创造出不存在于自然界中的生物体，从而实现生物制造的定向和定制。

此外，近些年来随着技术的发展，合成生物学技术可以实现高通量筛选，即在较短时间内对大量微生物或细胞株进行快速测试，找到最优的产物生产组合。这样可以节省时间和成本，并快速找到最有效的生产策略。

回到前面的比喻，合成生物学在生物制造中的作用可以比喻为面粉在烘焙中的关键作用。

在烘焙中，我们可以将面粉加入其他原料，如水、酵母、糖等，通过适当的操作和条件，使面粉发酵膨胀，最终制作出美味的面包或蛋糕。

同样，在生物制造中，合成生物学提供了一系列的技术和方法，例如基因编辑、基因合成、调控元件设计等，使得微生物或细胞可以实现特定产物的合成和生产。

在过去的几十年里，中国科学家们在合成生物学领域取得了许多重要的研究成果和应用进展，成为全球合成生物学领域的重要参与者和推动者。

比如，中国科学院天津工业生物技术研究所马延和研究员带领团队首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成，研究成果发表在了国际顶尖学术期刊《科学》上，被国际学术界认为是影响世界的重大颠覆性技术。

再比如，我的导师，清华大学合成与系统生物学中心主任陈国强教授带领团队筛选出了适应力非常强的工业微生物菌株嗜盐菌Halomonas，实现了生物制造产业关键核心技术的突破，成为首个荣获国际代谢工程奖的中国大陆地区学者。

因此，在具备了上游大量的合成生物学技术突破和下游坚实的发酵领域产业基础，生物制造将迸发出巨大的势能，极有可能在未来十年内重塑我们现在的产业结构，实现质的飞跃。

除了产业端，生物制造的产品也具备巨大的市场机会。

麦肯锡预计，2030年至2040年期间，合成生物学技术每年将为全球带来2-4万亿美元的直接经济效益。

而很多的生物制造产品也已经崭露头角了，就以我最熟悉的聚羟基脂肪酸酯（Polyhydroxyalkanoates，简称PHA）来举例吧。

PHA是一大类具有生物降解性的聚合物总称，属于生物塑料的一种。但是相比于传统塑料通常是从有限的石油资源中制造的，PHA是通过生物制造的方式从生物质原料中生产的，这些原料包括了葡萄糖、棕榈油、秸秆水解液甚至餐厨处理产物等等，更加绿色、环保、可持续。

此外，不同于传统塑料，PHA可以在自然条件下降解，包括土壤与海洋。这有助于减少塑料污染和对环境的负面影响，尤其是在海洋和土壤中的塑料垃圾问题。

并且，传统塑料在环境中逐渐分解后，会形成微小的颗粒或纤维，即微塑料。这些微塑料可能会进入水源、土壤和食物链，对环境和生物产生负面影响，同时也可能对人类健康构成潜在威胁。由于PHA是一种生物降解塑料，一旦进入自然环境，微生物可以分解它们，所以PHA制成的产品不会产生对人体有害的微塑料。

在功能性方面，PHA在许多方面与人体和其他生物相容性较好，这使得它们在医疗领域有广泛的潜在应用。

比如PHA大家族中的硬性材料PHB和PHBV适用于骨组织工程，如关节软骨、纤维软骨修复等。由于PHA材料大多具备诱导再生功能，这些材料在植入后还能够在一定程度上促进新骨生成。

再比如另一部分韧性材料，如PHA大家族中的PHBHHx、P4HB、PHO等，则在心脏外科、心血管和神经外科领域更加适用。基于P4HB、聚3-羟基己酸辛酸酯[P（3HHx-co-3HO）]等PHA材料的三尖瓣心脏瓣膜支架已经在动物实验中取得良好效果。

除了PHA，现在还有很多生物制造产品也已经涌现出来了，比如应用于核酸检测中提取步骤的蛋白酶K、应用于医药和食品领域的L-丙氨酸、应用于护肤品领域的透明质酸、应用于服装领域的生物基尼龙、应用于农业领域的RNA纳米药物、应用于婴幼儿配方奶粉的人乳寡糖等等，不胜枚举。

在整个生物制造行业的不懈努力下，万亿美金级的生物制造产品市场已经逐步成熟，并且势不可挡。

——

生物制造是未来十年的国运之争。

生物制造有望替代传统的化工生产方式，降低对有限资源的依赖，减少环境污染，实现可持续发展。在资源有限和环境问题日益凸显的情况下，生物制造技术显得尤为重要。

同时，随着生物技术的进步和应用，生物制造可以推动新药物、新材料、新能源等领域的创新。生物制造将协同带动众多产业链的发展，成为一个巨大的经济增长点。

在过去的三年里，我踏遍了30多个县市，从县委领导一直交流到省委领导。同时，我还与超过200位投资人进行了深入交流，其中包括众多顶级机构的合伙人。这些宝贵的经历让我更加坚信自己的想法。

与此同时，我有幸作为联合创始人参与建立的合成生物学企业，在短短不到三年的时间里，团队规模从个位数迅猛成长至超过百人，企业估值近20亿元。这些成长与当下宏大的时代背景也密不可分。

因此，如果你也怀揣着对这令人振奋的领域的热情，衷心欢迎你的加入。

让我们齐心协力，举全国之力，共同开启生物制造的黄金十年。在这个充满无限机遇的时代，让我们共同创造辉煌！

与大家共勉。