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文丨Lisa
编丨Lisa
在当今世界，生物科技正以其惊人的速度和潜力，重塑着我们的未来。从医疗保健到日常消费品，从应对气候变化到推动工业革新，生物科技的影响力无处不在。
随着美国和中国这两大经济体在生物技术领域的激烈角逐，我们不禁要问：这将是一场怎样的竞赛？我们准备好迎接挑战了吗？
在这场生物科技的“东西方大战”中，不仅仅是国家之间的较量，更是对未来的一次大胆投资。美国以其雄心勃勃的国家生物战略，展现了其在生物制造、气候变化、健康等领域的宏伟蓝图。
而中国，以其快速增长的市场价值和对生物经济的重视，正逐渐显露其在21世纪生物科技领域的雄心。
但这场竞赛并非没有挑战。从技术创新到市场接受度，从成本控制到规模化生产，每一步都充满了不确定性。合成生物学（Synbio）作为这场竞赛的关键技术，正以其独特的方式，开辟着生物科技的新天地。全细胞与无细胞的路径选择，不仅关系到技术的发展方向，更关系到行业的未来格局。
1. 美国生物经济新战略——目标宏伟
2023年3月，美国政府宣布了一项雄心勃勃的美国国家生物战略新方针。
美国生物经济正在蓬勃发展，包括从创造疫苗到使用生物系统生产塑料和燃料等材料，据2022年9月福布斯文章指出，该领域目前价值近万亿美元，并预计在未来二十年内全球增长到30万亿美元。
美国行政命令旨在推进生物技术和生物制造，以加强供应链、解决健康问题和应对气候变化。它概述了几个关键目标，包括：
在20年内用生物基原料制造的聚合物取代目前90%的塑料和其他商业聚合物。
到2030年，减少美国温室气体排放50%，全球减少30%。
在20年内，通过可持续且成本效益高的生物制造满足美国超过30%的化学需求。
在20年内将基于细胞疗法的制造成本降低10倍。
在5年内，对100万个微生物物种进行基因组测序，并理解超过80%新发现基因的功能。
2. 中美生物科技竞争——东方崛起
但美国并不是唯一一个将资源投入生物经济的国家。非营利性全球政策智库美国科学家联合会（Federation of American Scientists）高级研究员迈克尔·费舍尔（Michael A Fisher）警告说，美国可能会输给中国等国家。
“中国的目标是主导21世纪的生物经济，并在其五年计划中优先考虑其生物经济的增长。从 2016 年到 2021 年 7 月，中国上市的生物制药创新企业在几家主要证券交易所的市值增长了约 127 倍，达到 3800 多亿美元，其中生物技术公司占该估值的 47% 以上“。
3. 实现生物技术目标的挑战
实现生物经济战略中规定的目标将具有挑战性。例如，我们希望用生物制造取代当今90%的塑料，巴斯夫、沙特基础工业公司（SABIC）、阿科玛（Arkema）等化工行业的领导者将不得不大幅改变其工业流程。
为了使供应链中至少30%的化学品需求来自生物制造，需要从今天开始制定生物基资源计划。要在 5 年内对 100 万种微生物进行测序，并了解其中 80% 的功能，意味着整个生物工程过程需要通过技术加速。
4. 行业面临的整体范式转变
以塑料制造为例。目前，石油作为塑料的原料比使用生物工程聚合物便宜。对于许多消费品牌来说，油性塑料包装永远是他们的首选。改变需要时间，希望20年足以压低价格：这需要在研究方面取得突破，以开发具有成本效益的大规模生产原料。
在西方市场，有各种各样的合成生物初创公司在推动改变传统产品和工艺，改变物质世界，并为生物制造行业做出贡献，从食品到化妆品，再到健康和保健。
5. 合成生物学：技术革新的加速器
合成生物学正推动实现许多全球生物技术和生物制造目标。
合成生物学过程基于工程植物、动物或微生物细胞，有效地将它们变成“细胞工厂”。
合成生物学利用基因工程改变细胞的DNA，以制造跨行业的靶向分子。
合成生物学吸引了越来越多的风险资本，尤其是最近几年，这部分是由于计算能力的进步。
6. 合成生物学的两大路径：全细胞与无细胞
合成生物学开发有两种方法：全细胞（活细胞）和无细胞（合成细胞）。
全细胞方法需要在整个开发过程中保持细胞存活，并需要通过蛋白纯化过程将产品从细胞中分离出来。
无细胞过程是加速合成生物学发展的新前沿，它允许在没有微生物环境的情况下进行相同的过程，时间和复杂性都较少。
规模。一旦该技术在实验室中得到验证，然后在生物反应器中大规模验证，这是一个里程碑。超过90%的合成生物突破失败，因为它们无法扩展。不同的细胞类型对缩放的反应不同。举个例子：生物反应器中的酵母每年至少需要600千升的规模，而动物细胞的比例仅为45千升。
费用。初创公司的目标是将制造或加工成本降低到低于参考/目标材料（即生物塑料与油基塑料）。例如一种节省成本的方法是使设施靠近原料来源。
市场扩大。是国家政策、行业集中度、投资、产品性质、稀缺性等因素的结合，同时还取决于支持生态系统的成熟度：例如科学人才、学术合作伙伴和供应链。
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