人工智能驱动的合成生物制造工艺优化系统
丽合智造是一家绿色生物制造源头创新技术提供商，以及AI+合成生物驱动的高附加值原料敏捷开发企业。
公司拥有全球领先的合成生物大数据、稀缺的人工智能源头途径创新设计能力，同时打造了一站式生物设计、菌株构建、工艺开发、中试、分离提纯、吨级生产制造的产业化平台体系。自主和合作研发了多种高附加值原料，核心产品为“白+黑”高附加值原料。拥有十多项专利、软件著作权等知识产权。全球AI+SynBio（GAS）活动的举办方；2023湖北省高新技术企业；2024武汉市育苗企业；湖北省合成生物学副理事长单位。
——武汉丽合智造生物科技有限公司
合成生物学旨在设计和构建新的生物系统或改造现有生物系统，以实现特定的生物学功能和应用。而 AI 技术在数据处理、分析、预测以及自动化决策等方面具有强大的能力。二者的结合，能够为合成生物学的研究和应用带来新的思路和方法，推动该领域向更高效、更精准的方向发展。
AI 与合成生物学的融合有助于加速合成生物学的研发进程，提高实验成功率，降低成本，并且能够发现更多新颖的生物系统和生物产品，为解决能源、环境、健康等全球性问题提供新的解决方案。
技术介绍
基于 CRISPR 的基因编辑技术：CRISPR-Cas9 是强大的基因编辑工具，但存在脱靶效应的挑战。AI 可通过分析大量基因组数据预测潜在脱靶效应及其可能性，还能协助确定最佳靶位点及优化引导 RNA（gRNA）设计，从而提高基因编辑的准确性和效率。 基因序列优化技术：利用 AI 算法，特别是机器学习和深度学习模型，分析大量基因数据，确定实现目标生物功能的理想基因序列，帮助研究人员设计出更高效、更稳定的合成基因。 蛋白质设计技术：根据氨基酸序列预测蛋白质的结构和功能，使科学家能够创造出具有特定特征的创新蛋白质，如新的酶、疗法和生物材料等，其中，AlphaFold 是这一领域的典型代表，可准确预测蛋白质结构，为蛋白质设计带来了革命性变化。
代谢途径工程技术：通过研究基因、酶和代谢物之间的相互作用，AI 算法能够预测合成目标分子的最有效途径，从而帮助优化微生物菌株的设计和改造，以生产具有工业应用价值的化合物，如生物燃料、药物和各种化学品等。
自动化实验设计技术：AI 可以帮助优化合成生物学的实验设计，预测哪些实验最有可能产生有价值的结果，并指导研究人员做出更明智的决定，提高实验效率和成功率，减少资源浪费。
拥有技术企业介绍
Synthego：是 CRISPR 基因组工程解决方案的提供商，利用机器学习算法分析和预测最佳的引导 RNA（gRNA）设计，最大限度地减少脱靶效应，提高编辑效率。 Inscripta：基因编辑技术公司，其开发的 Onyx 平台是用于高通量基因编辑的全自动平台，先进的算法和机器学习模型可快速设计、优化和执行 CRISPR 实验，简化流程并改善结果。 Benchling：提供基于云的生命科学研究平台，使科学家能够利用机器学习算法设计、编辑和模拟基因序列。 Atum（原 DNA 2.0）：利用其专有的 Gene GPS™技术设计基因，优化基因在任何宿主生物体中的表达。 Twist Bioscience：利用计算 DNA 合成技术为各种应用生成优化的高质量基因。 DeepMind：开发了 AlphaFold 系统，可准确预测蛋白质结构，为蛋白质设计和工程领域带来重大突破。
图片源自网络
Ginkgo Bioworks：利用 AI 驱动的技术来设计微生物，以生产具有工业应用价值的化合物。 Synthace：提供的 Anthea 平台是一款基于云的软件，可利用机器学习算法设计、模拟和执行生物研究工作流程。 Arzeda：利用 AI 和计算蛋白质设计构建定制基因电路，用于各种工业应用。 Teselagen：部署首个将先进的人工智能信息技术应用于生物技术的解决方案，在合成进化机器学习引擎的支持下，对来自不同来源的数据进行标准化、分析和整合，并允许设计高通量、高内容的实验。 智峪生科：通过 AI 技术推动合成生物学创新与应用，赋能实验验证及产业化、商业化的一体化生物智造公司。其自研的’T³ 闭环’业务模式，将 AI 深度融入生产制造的每个环节，实现了高效、精准、绿色的生产模式。
嘉必优：成功搭建了生物信息与生物计算、基因合成与基因编辑等八大核心技术平台，实现合成生物学技术成果的快速工程化和产业化，不断在前沿研发、工程化应用等层面探索突破。
产品案例列举
智峪生科的生物合成天然香料：智峪生科位于江苏省常州市的绿色制造工厂暨百吨级生物合成天然香料生产中心于 2024 年 12 月 5 日正式落成，其运用 AI 技术实现了从计算实验端到产业化落地，生产的生物合成天然香料产品有效解决了化学合成方法长期存在的杂质气味问题，并于 2024 年 6 月获得 FDA 体系下的 FEMA GRAS 认证，可销往全球大部分地区。
常州峪兰生物的阿魏酸香兰素：是全国首个通过 AI 设计并最终实现产业化落地的产品，常州峪兰生物作为上海智峪生科的全资子公司，运用自主知识产权的 AI 生物合成技术，精准设计与优化了香兰素生物合成路径，实现降本增效，于 2024 年实现当年签约、当年投产。
嘉必优的营养素产品：嘉必优依托基于人工智能的合成生物学平台，不断推出新的生物活性物产品，为全球营养与健康领域的客户提供高品质的营养素产品与创新的解决方案。
挑战与展望
挑战：数据质量和数量的不足可能影响 AI 模型的准确性和可靠性；AI 模型的可解释性较差，难以理解其背后的生物学意义；此外，还存在伦理、法律和社会等方面的问题，如基因编辑技术可能带来的伦理风险、生物安全问题以及知识产权保护等。 展望：随着技术的不断进步，AI 与合成生物学的融合将更加深入和广泛。未来，有望实现更加智能化、自动化生物系统设计和生物制造，开发出更多具有创新性和应用价值的生物产品。同时，需要加强跨学科的合作与交流，共同应对技术发展带来的各种挑战，推动 AI 加合成生物学领域的健康、可持续发展。
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