作为具有广阔未来的颠覆性领域，合成生物将如何定义人类文明进程的“生物新纪元”？

在9月21日举办的2025浦江创新论坛-合成生物创新论坛上，多位全球合成生物学领域的顶尖科学家围绕合成生物领域的核心挑战、破局思路等展开探讨。

挑战与破局

事实上，合成生物学的核心是像工程学一样去“设计”生命，但生物系统的复杂性和不确定性又是其最大挑战。为此，上海合成生物学创新中心理事长金勤献发出抛问：当前，在合成生物学领域，我们需要攻克的一个核心工程学‘悖论，是规模化过程中的稳定性问题，是细胞工厂的‘能耗’问题，还是预测性设计工具的缺失？

为此，瑞典查尔姆斯理工大学系统生物学教授、美国工程院外籍院士延斯·尼尔森认为，合成生物学当前遇到的最大的挑战不是规模化，而是生物工程学构建。现阶段，许多生物开发工艺其实进展很快，比如，酵母被设计作为化学品，以“持续酵母法”参与到传统工业化平台，这其中，最根本性的挑战是菌株的工程学和建构模式。

延斯·尼尔森进一步解释称，在将多个菌株工程化时，菌株会在扩张过程中缺失一定的稳定性，当这以问题出现时，应该立刻去解决，把其变成工程学的一部分，而不要等到规模化以后去解决这些问题。

麻省理工学院教授、美国国家工程院院士古格里·斯蒂芬诺伯罗斯则表示“规模化所带来的困境似乎是被外界所夸大了”，这主要是由于对于合成生物领域的研发制造来讲，规模化的做法比较昂贵，但通过参考理论方法、产量数字来排除一些后选项目反而容易的多。

“但我的理念是：如果微生物在实验室内达到了满意效果但在规模化过程中却不能达到同步的问题，这是我们需要去解决的。很明显，微生物已经显示出了良好的潜力，但作为科学家和研发人员，我们需要提供优化的方法、优化的环境，去在实验室中解决问题。”古格里·斯蒂芬诺伯罗斯称，此外，所谓合成生物规模化“昂贵”的问题，也需要放在和化学制品统一平等、公平的维度去竞争和比较。

古格里·斯蒂芬诺伯罗斯进一步表示，在考虑一项合成生物技术产业化、规模化“昂贵”的同时，也要兼顾其背后所带来的可持续、环境保护的好处。正是业界对于可持续发展的重视，才使得生物催化剂、微生物工艺改善等能充分面世，但与此同时，生物技术（其需要建立体系、标准）和化学技术的对比标准不同，成本也会不同，需要放在一个公平的评估机制中去考虑。

而LanzaTech首席执行官、美国国家工程院院士詹妮弗则认为，对合成生物领域的科学家说，有时候一种“偏见”也会成为未来挑战。比如，传统工业制造的推进绝大部分依靠的是热催化过程（除了乙醇）和化石能源，如今，通过生物学方法进行减碳、降碳的做法越来越得到应用，“合成生物正如‘编程’一样，需要我们充分整合要素去组成一些新的东西，但这其中需要大量计算，以及去完善学习曲线。”

演进与发展

全球合成生物前沿技术应如何与中国工厂合作，中国技术又应怎样走向全球？

在詹妮弗看来，全球合成生物前沿技术与中国工厂合作，是项目可以取得规模化进展的唯一原因。

她解释，第一，与其他发达国家不同的是，中国市场有着长期的政策稳定性，其政策与文件的推进也有一定的系统性。第二，中国市场有着公平可靠的竞争环境，这可以给予一个项目长期的、可信的承诺。第三，技术的不断迭代与增长是当前大家关心的重点，在中国，很多官员均是技术背景出身，这也可以使得政策制定者可以很好地理解技术背后的运作原则和机制，官员也足够重视技术发展。

而对于科学家应该如何将一项颠覆性技术成功推向全球市场，延斯·尼尔森表示：首先，科学家一定要具备最终的目标，比起一项科学发现时的激动和收获，科学家在投入“创业“时要想得更远；这不但包括技术如何治病，也包括了要考虑技术在形成产品时如何分销，谁来销售，怎样保证产品落地的速度。其次，尽管基础科学可以帮助我们带来新的发现和突破，但要重视“学术实验室”的角色，其可以在很大程度上帮助科学家减少风险，鼓励科学家做好从0到1的概念验证，然后再考虑后续的规模化和放大。再次，科学家创业需要许多外部助力，也要提前考虑资本的参与并不断优化商业模式。

随着合成生物学正在成为当前社会的基石，未来，合成生物“新纪元”将以怎样的、可预期的场景来展现？

德国IMM-莱布尼茨新材料研究所科学主任、德国国家科学和工程院院士威尔弗里德·韦伯称，可预期的未来，在合成生物学的发展下，特种化学品将逐步变韦大众化学品，合成生物学的方法、技术会让菌株以更有价格竞争力的方式生产，生产制造的本地化部署会变得更便利。

“合成生物领域催生的再生医学将变得至关重要。”延斯·尼尔森则认为，合成生物催生的产品可以帮助治愈许多慢病，并且帮助老年群体更加健康、长寿，“这并不是通过治疗来续命，而是通过预防，设计出更健康的食物以及生活方式。”