生物制造如何改变未来？院士最新发言！
转自：中国制造
在近日举行的博鳌亚洲论坛全球健康论坛第三届大会上，中国工程院院士、北京化工大学校长谭天伟，中国科学院院士、微生物代谢国家重点实验室主任邓子新等院士专家围绕生物制造领域相关热点话题进行讨论和分享，引发各方广泛关注。
“新质生产力中，作为未来战略性新兴产业的生物制造将是非常重要的角色。”谭天伟表示，生物制造是一种制造业，跟传统的化学制造、物理制造不同，是以生物技术为核心，结合化学工程进行产品的加工、生产。生物制造近年来为何能够成为各方关注的热点？在谭天伟看来，当前社会在环境、粮食、生命健康等方面仍然面临一些难题，而利用好生物制造技术可以有效解决这些难题。
助力实现“双碳”目标
谭天伟介绍，《巴黎协定》确立了全球应对气候变化的长期目标是，到本世纪末将全球气温升幅控制在工业化前水平2℃以内。此外，我国提出碳达峰碳中和目标。这些都对化石资源的使用提出了新要求。
冶金是我国能源消耗、二氧化碳排放的重点制造业行业。谭天伟指出，在冶金过程中需要进行高温加热，需要使用到焦炭等化石燃料，钢铁厂附近都有大型焦炭厂，主要起两个作用，一个是加热供给能量，二是焦炭起到还原剂的作用，把氧化物还原成金属形态，冶金过程会产生大量二氧化碳。
谭天伟表示，如果利用“生物冶金技术”，就可以在常温常压下通过相关微生物的“还原功能”把金属氧化物“还原出来”，就不用经历繁琐的“加热”过程，就能够节省大量的能耗，从而大幅降低二氧化碳排放。
“在碳循环中，植物光合作用速度太慢，比不过现在碳排放速度，生物制造将助力实现‘双碳’目标。”谭天伟这样说道。
助力解决粮食安全问题
粮食安全是“国之大者”。谭天伟介绍，粮食扩产一般依靠耕地的“平面放大”，以青蒿为例，如要对青蒿进行扩产，方法是从种植1亩地扩大至种植10亩地，传统生产方式很“吃”土地资源，而且还要“靠天”吃饭，如遇天灾可能会面临减产风险。
谭天伟表示，如利用生物制造技术把青蒿素基因提取出来，通过工业发酵罐进行生产，一个50立方米反应器的产量可与3万至4万亩地的产量相当。生物制造技术可以让粮食生产效率大幅提升，且可以摆脱靠天吃饭和土地资源紧张等方面的限制。
谭天伟还介绍，生物制造技术在“人造肉”等新赛道上也有不俗表现。养殖动物可能会遭受各种疫病的侵袭，如疯牛病、禽流感、猪瘟病等，这些疫病不仅会导致动物死亡，还会影响产品的质量和安全。而利用生物制造技术制作生产出的“人造肉”不仅能够有效解决养殖业中面临的一系列难题，而且拥有与真实肉类相似的纹理和口感，能够为人类提供蛋白质等营养。
助力突破药品研发瓶颈
抗生素的出现有效地增强了人类对抗感染性疾病的能力。该类药物大多是由生物代谢产生的，也称天然产物药物。自然筛选是该类药物发现的传统路径。
“如今单靠从自然界筛选微生物发现新药已经受到很大局限，已经难以为继了。”邓子新表示，近年来非典、埃博拉、禽流感、新冠肺炎等疾病不断出现，传统药物研发速度越发跟不上疾病产生速度。
“很多抗生素生产过程是以牺牲环境为代价的，例如土霉素这类抗生素在生产过程中会产生较大的臭气。”邓子新指出，很多传统药物在生产过程中会出现提取纯化困难、浪费资源、污染环境等问题。
而今，生物制造技术可以改变药品研发路径，助力突破药品研发瓶颈。
“举个例子，通过庆大霉素和卡那霉素基因的杂合，可以产生一个叫庆卡霉素的结构化合物，这个化合物活性强，毒性低，大大改良了病原菌产生的抗性。”邓子新介绍，其研究团队通过对抗生素进行系统性研究，掌握合成生物途径里一些共性的基因，之后把各种不同菌种中编码不同抗生素的基因簇掐头去尾，将不同抗生素来源的基因拼在一起，改造了原来微生物的结构和活性。利用此技术创造的化合物，拥有不同的基因组合，活性更高，毒副作用更低，能够成为可用于临床前研发的候选新药化合物。
“以前的方法是找菌种，现在是找基因。”邓子新表示，弄清楚自然生物基因后，可以变被动筛选为主动创新，通过人工设计药物产生菌，用代谢工程、组合生物合成与合成生物学技术改造或颠覆传统大健康产品的研发路径。
“生物制造技术拥有广阔前景，就像盖房子一样，可以根据明确的需求，吸取前人的经验，综合考虑各个房间的功能，按所设计的蓝图进行备料、施工、装修，必要时进行有的放矢的修复、改造或升级。”邓子新如是说道。