生物制造，是“十五五”規(guī)劃《建議》提出的六大未來(lái)產(chǎn)業(yè)之一。什么是生物制造？它又能干什么？比如細(xì)胞，它無(wú)時(shí)無(wú)刻不在進(jìn)行新陳代謝，吃下食物，然后把代謝的產(chǎn)物排出體外。這是大自然的精妙設(shè)計(jì)。但今天，人類(lèi)已經(jīng)開(kāi)始掌握其中的奧秘，把它變成了工業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)環(huán)節(jié)。生物制造，就是科學(xué)家們把這些微小生物體的內(nèi)部，變成一個(gè)小工廠(chǎng)，吃下原材料，生產(chǎn)出我們需要的產(chǎn)品，比如把秸稈變成環(huán)保材料，把二氧化碳變成飼料蛋白，把貝殼做成牙齒修復(fù)材料。這不是一個(gè)變魔法的過(guò)程，而是以生物工程、基因工程等科學(xué)技術(shù)為源頭到工業(yè)化生產(chǎn)的一個(gè)完整產(chǎn)業(yè)鏈。
衣服、藥品、吸管……這些東西看起來(lái)似乎有些普通，但這些產(chǎn)品卻有些不同，它們的生產(chǎn)都屬于一個(gè)大產(chǎn)業(yè)——生物制造。
生物制造，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是利用生物體，比如微生物、動(dòng)植物細(xì)胞等自身的生理代謝，讓它們“吃下”原材料，代謝出人們需要的材料。以工業(yè)生物技術(shù)為核心，結(jié)合工程學(xué)原理進(jìn)行產(chǎn)品規(guī)?；a(chǎn)。
清華大學(xué)合成與系統(tǒng)生物學(xué)中心主任 中國(guó)生物工程學(xué)會(huì)理事陳國(guó)強(qiáng)：“生物制造最終理解就是養(yǎng)細(xì)胞，大部分是養(yǎng)微生物，有些養(yǎng)植物細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞，保持溫度、pH值、給它足夠的‘糧食’，比如用二氧化碳，還有一些秸稈水解物，或者是餐廚廢料水解物，微生物就可以給我們制造材料、燃料、食品、藥品、化學(xué)品甚至化妝品?！?/p>
專(zhuān)家的意思，就是讓細(xì)胞來(lái)給人類(lèi)打工，生產(chǎn)我們想要的東西，這聽(tīng)起來(lái)似乎有些科幻，但其實(shí)早在20世紀(jì)初，人們就從青霉菌中發(fā)現(xiàn)了青霉素，通過(guò)大規(guī)模培養(yǎng)開(kāi)始了抗生素的生產(chǎn)。細(xì)胞到底怎么生產(chǎn)呢？我們到生物制造企業(yè)看一看，細(xì)胞工廠(chǎng)到底長(zhǎng)什么樣。
這里最重要的生產(chǎn)車(chē)間就是一個(gè)個(gè)大發(fā)酵罐，里面不斷攪動(dòng)的液體，滿(mǎn)是正在工作的細(xì)胞。
在企業(yè)實(shí)驗(yàn)室里，借助顯微鏡能更近一步看到每個(gè)正在生產(chǎn)的細(xì)胞到底是什么樣的。
微構(gòu)工場(chǎng)副總裁歐陽(yáng)鵬飛：“這個(gè)細(xì)胞可以看到里面有五個(gè)不同的小區(qū)域，每個(gè)小區(qū)域就代表一個(gè)PHA的顆粒，里面不同的顆粒擠在一起，填滿(mǎn)了整個(gè)細(xì)胞，這就代表著一個(gè)細(xì)胞已經(jīng)積累了非常非常多的PHA。我們的終極目的和夢(mèng)想希望所有的細(xì)胞都和它一模一樣。”
這些細(xì)胞生產(chǎn)的白色顆粒PHA，中文學(xué)名叫做聚羥基脂肪酸酯，是一種高分子材料，這家企業(yè)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了軟硬、彈性不同的70多種PHA材料，可以廣泛應(yīng)用到日用品、醫(yī)藥、紡織服裝等產(chǎn)業(yè)中。
歐陽(yáng)鵬飛：“它有一個(gè)非常重要的好處，可以在全域降解，比如一根吸管完全降解預(yù)計(jì)應(yīng)該會(huì)在九個(gè)月到十二個(gè)月這樣一個(gè)周期?！?/p>
生產(chǎn)環(huán)境綠色，產(chǎn)品容易降解，生物制造為我們提供了工業(yè)生產(chǎn)的另一種可能性。近年來(lái)，隨著生命科學(xué)和合成生物學(xué)等領(lǐng)域取得一系列技術(shù)突破，基因測(cè)序、基因編輯等技術(shù)被大規(guī)模應(yīng)用到生物制造中，這不僅僅是生產(chǎn)方式的變化，也將給我們的生活帶來(lái)巨大的改變。
中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院消費(fèi)品工業(yè)研究所所長(zhǎng)、研究員李博洋：“生物制造可以制造萬(wàn)物，比如青蒿素，原來(lái)青蒿素要種植之后，有一個(gè)周期再把它提煉出來(lái)，這才是抗瘧的藥，這是咱們國(guó)家很著名的一個(gè)藥，為全球人類(lèi)健康做貢獻(xiàn)的一款藥。以后的生產(chǎn)就可以用一個(gè)罐子去替代幾萬(wàn)畝的青蒿素種植，而且純度更高。以碳原料，二氧化碳就可以合成淀粉，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，包括糧食安全、健康安全，我們自己就能把控這樣一個(gè)過(guò)程。”
“十五五”規(guī)劃《建議》中，生物制造被列為我國(guó)將培育壯大的六個(gè)未來(lái)產(chǎn)業(yè)之一。根據(jù)工業(yè)和信息化部的數(shù)據(jù)，“十四五”期間，全國(guó)生物制造產(chǎn)業(yè)總規(guī)模達(dá)到1.1萬(wàn)億元。聽(tīng)起來(lái)，生物制造的未來(lái)似乎已經(jīng)到來(lái)，但在專(zhuān)家看來(lái)，這個(gè)未來(lái)產(chǎn)業(yè)還有巨大的潛力等著釋放。那么中國(guó)人將如何釋放這未來(lái)的潛力呢？
李博洋：“最大的優(yōu)勢(shì)就是我們有一個(gè)統(tǒng)一的大市場(chǎng)，同時(shí)擁有全球最大最完整配套的制造業(yè)體系，一方面可以聚焦一些新領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)一些新賽道，比如生物基的新材料、生物醫(yī)藥、海洋生物制造；第二個(gè)生物制造這種先進(jìn)的制造方式，跟現(xiàn)有的制造業(yè)中至少超過(guò)三分之二的行業(yè)都可以結(jié)合，比如傳統(tǒng)化工行業(yè)，可以對(duì)它的工藝技術(shù)進(jìn)行改造，效率提升，更加綠色低碳，這種需求就是發(fā)展好這個(gè)行業(yè)最大的底氣。”
天津藥物研究院是一家綜合性醫(yī)藥科研單位，近年來(lái)，這里研發(fā)的不少藥物都包含生物制造的有效成分。人工智能輔助合成生物研發(fā)裝置，在接入生物科學(xué)大模型后,利用基因編輯等工具，可以高效完成菌株的設(shè)計(jì)、篩選等流程，讓微生物細(xì)胞點(diǎn)對(duì)點(diǎn)生產(chǎn)出治療某種特定疾病需要的有效成分。
除了生物醫(yī)藥，材料、化工、能源、冶金等產(chǎn)業(yè)都已經(jīng)開(kāi)始和生物制造結(jié)合。類(lèi)似的研發(fā)系統(tǒng)在北京、上海、深圳等地不斷涌現(xiàn)。在創(chuàng)新研發(fā)中，生物合成、基因編輯技術(shù)等不斷突破，是我們釋放生物制造潛力的另一個(gè)重要工具。
在清華大學(xué)的生物實(shí)驗(yàn)室里，老師和同學(xué)們正在測(cè)試使用的就是一種基因編輯工具，可以高效地用于對(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的、有潛力作為生產(chǎn)者的細(xì)胞進(jìn)行定向改造。
近年來(lái)，我國(guó)生物制造領(lǐng)域論文發(fā)文量、專(zhuān)利申請(qǐng)量全球占比均超20%，建成了一批國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺(tái)，科技創(chuàng)新成為推動(dòng)生物制造發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。不過(guò)，要釋放生物制造的未來(lái)潛力，在改造完一個(gè)細(xì)胞工廠(chǎng)后，還需要不斷擴(kuò)大規(guī)模，讓上億個(gè)細(xì)胞同時(shí)工作。
在生物制造領(lǐng)域，中試平臺(tái)的建設(shè)投入較大，以往，都是一些大企業(yè)才會(huì)自己建設(shè)，對(duì)許多初創(chuàng)企業(yè)來(lái)說(shuō)只能望而卻步。從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)，如何助力生物制造企業(yè)新技術(shù)的創(chuàng)新轉(zhuǎn)化？2025年12月，工信部發(fā)布了第一批生物制造中試能力建設(shè)平臺(tái)名單。這些中試平臺(tái)是怎樣幫助生物制造企業(yè)研發(fā)的呢？記者在湖南常德津市的一個(gè)中試基地看到，從0.5噸到20噸，基地的每一個(gè)發(fā)酵罐都在忙碌地工作，這家初創(chuàng)企業(yè)的研發(fā)人員排隊(duì)幾天后，才等到了自家企業(yè)的試驗(yàn)。
即使順利地走通了實(shí)驗(yàn)室研發(fā)-中試平臺(tái)試驗(yàn)，要實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，也不是一件容易的事情。在一些已經(jīng)啟動(dòng)發(fā)展生物制造產(chǎn)業(yè)的地區(qū)，已經(jīng)開(kāi)始為企業(yè)做好配套的服務(wù)，在湖南津市，一個(gè)占地330畝的加速工廠(chǎng)2026年就能完工，可以同時(shí)容納十家初創(chuàng)型生物制造企業(yè)入駐開(kāi)始規(guī)?；a(chǎn)。
津市所在的常德市也將生物制造明確為大力培育發(fā)展的產(chǎn)業(yè)集群，在深圳、上海等地設(shè)立研發(fā)飛地，為企業(yè)發(fā)展打造基金矩陣，并出臺(tái)了我國(guó)首部合成生物制造領(lǐng)域地方性法規(guī)，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供長(zhǎng)期的支持。
在走訪(fǎng)生物制造產(chǎn)業(yè)相關(guān)科研單位、生產(chǎn)企業(yè)時(shí)，我們還遇到了另一支活躍的力量——聚焦于未來(lái)產(chǎn)業(yè)的大型企業(yè)和投資機(jī)構(gòu)。它們不僅參與生物制造領(lǐng)域從創(chuàng)新技術(shù)到生產(chǎn)的全產(chǎn)業(yè)鏈，更是在市場(chǎng)推廣和應(yīng)用場(chǎng)景上為生物制造產(chǎn)品的落地挖掘新的潛能。
從科技創(chuàng)新到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，再到快速發(fā)展、開(kāi)拓市場(chǎng)，在生物制造這條新興賽道上，中國(guó)人的加速奔跑正讓未來(lái)加速到來(lái)。
編輯：李華山
