导读： 清华大学邢新会教授：“装备是带动技术进步的最重要的底层支撑技术，虽然装备本身市场有限，但对整个生物产业的带动却是千亿、万亿！”
在全球化农业与生物产业加速升级的背景下，生物育种产业正迎来前所未有的发展机遇。有数据显示，随着基因编辑、合成生物学等前沿技术的不断发展， 2024年全球生物育种市场规模已达到720亿美元。作为该行业的核心支撑，生物育种装备的战略价值日益凸显……为了解当前生物育种产业发展现状、生物育种装备研发进展及如何赋能合成生物学技术发展等话题，仪器信息网近日与清华大学深圳国际研究生院生物医药与健康工程研究院主持工作副院长邢新会教授进行了深入交流。
清华大学深圳国际研究生院生物医药与健康工程研究院 邢新会教授
邢新会：1992年获得东京工业大学博士学位，2000年被聘清华大学“百人计划”教授，加入化工系，工作至2022年8月。2019年6月至今担任清华大学深圳国际研究生院生物医药与健康工程研究院长聘教授、执行工作副院长。长期从事生物化工、高通量生物育种技术与装备、合成生物技术、酶工程、循证健康工程、糖类药物及天然活性肽创制等研究。积极推进科研成果转化，多项技术实现了产业化应用，取得了显著的社会、经济和环境效益。已在国内外学术刊物发表论文350余篇，获得发明专利100余件，其中20余项专利实现了产业化应用。参与制定5项生物育种国家标准。担任十余种国内外学术刊物副主编或编委。近年获得5项省部级和国际级奖励或荣誉。
国际领先！自主研发生物育种新装备
邢新会团队最初位于清华大学化工系的生物化工研究所，主要专注于生物育种、生物制药以及酶工程三大研究方向。五年前，转战深圳（清华深圳国际研究生院）围绕生物制药、生物育种领域以及健康领域开展研究。该团队长期致力于高通量生物育种技术与装备的研发，涵盖了从生物功能发现到功能制造。
团队早期利用低温冷等离子体技术研发出的常压室温等离子体诱变育种仪（ARTP），成功实现了常温常压下的高速突变育种，并成功孵化了天木生物进行技术转化和育种装备工业化制造，这一产品也为后续高通量微流控筛选与测试技术研发及系列仪器装备生产应用奠定了基础。在实现了ARTP诱变育种设备产业化制造和应用后，为了更高效地筛选出具有优良特性的细胞，邢新会团队还成功转化了近20套基于微流控技术的单细胞培养、进化、高通量筛选以及生长过程评价的装备，涵盖了从细胞突变到筛选的全过程。
据悉，由国外主导的传统生物育种装备主要是通过机器人/机械臂替代人工操作，其核心技术仍然是基于100多年前的固体平板和单克隆培养方法，例如生物铸造平台（Biofoundry）。尽管这些技术已经实现了自动化，但仍面临设备依赖进口、系统复杂、占地面积大、建设和运行成本高等问题，因为其通量受限于传统的微生物培养技术，想提高通量则必须要配备大量多孔板和机器臂。“这些问题让许多实验室和企业都难以承受，所以该平台尚未得到大范围推广应用。”
相比之下，邢新会团队基于微流控技术开发的育种装备则可以很好地解决上述问题。该技术不仅能够生成上百万个均匀液滴，且液滴体积小、操作容易，在提高通量的同时，不仅提升了细胞筛选的效率和准确性，还使运营成本降低了90%以上。
他自豪地表示：“目前团队的技术水平在国际上处于领先地位，我们开发的装备不仅在国内被广泛应用于科研院所和企业，还成功出口到日本、美国、法国、丹麦等发达国家。有很多国外企业实际上正在与我们合作，将我们的技术整合到他们原有的系统中，来建立更高效的自动化工作站。接下来，我们将会从‘建设自动化设施平台’与‘集成、提升设备功能’这两个方面对现有仪器设备进行提升。”
90%菌种来自海外！自研高通量生物育种装备体系或是破局关键
近年来，我国生物育种行业发展迅速，以发酵产业为例，其产值已达3000-4000亿，但这些发酵产业并不是靠菌种创新驱动的，而是依靠发酵工艺优化进行生产。在酶制剂领域，我国菌种的知识产权占比不到20%；在益生菌领域，我国仅占10%，剩下90%都来自海外……“过去，我国在氨基酸、有机酸、酶制剂等领域的产能在国际上排名都是数一数二的，但这些产业并不是靠创新驱动的，而是依靠购买菌种进行生产，这种模式很大风险在于，我们并不掌握核心知识产权，一旦产业规模扩大，就会有被起诉侵权的风险。
如今，菌种“知识产权占比少”已经成为制约我国生物产业发展的关键瓶颈。“同时，随着国际地缘政治的加剧，国外对我国生物产业的遏制和防范意识将越来越强，未来，我国生物产业的高质量创新发展必须依靠中国人自己创造的菌种，这样才能将这些知识产权牢牢掌握在自己手中。”
生物育种装备作为国之重器，有着百亿级的市场规模，这些装备是实现菌种创新的关键所在，不可或缺。“装备是带动技术进步的最重要的底层支撑技术，虽然装备本身市场有限，但对整个生物产业的带动却是千亿、万亿！”
同时，生物育种装备也是合成生物学研究和应用开发中的核心环节，因为在“设计”环节完成后，引入的基因元件和构建的模块在很多情况下并不匹配，因此需要通过突变和进化来优化细胞，使其更好地适应环境。同时，细胞工厂的测试效率取决于高通量装备技术。以常压室温等离子体诱变育种仪为例，它可以加速百倍、千倍细胞的突变效率，可广泛应用于农业育种、食品微生物突变、合成生物学研究等场景。
合成生物学技术如何快速落地？伦理问题亟待解决
在菌种自主创新的过程中，合成生物学技术尤为重要，作为一种极具颠覆性的技术，不仅加速了我们对于生命的认识，更加速了我们对生命的改造和利用。然而，合成生物学作为一种超级基因工程技术，其安全性及相关法规的完善则是该技术在实际应用过程中面临的重大挑战。
法规的出台往往滞后于技术的发展，合成生物学从现在的法规角度来说，即使用天然的元件进行细胞工厂构建，生产的产品依然属于基因工程产品，这就导致了合成生物学技术在食品、农业等领域的应用受到极大限制。“我们呼吁国家可以出台更与时俱进的审批制度。所幸，国家已经开始意识到这个问题并且行业协会也已经开始建立相应的安全评价平台，以确保产品安全性及其可控性。我觉得很快就会有比较好的审批法规突破。”现在日本和欧洲的一些国家已经开始重新审视基因编辑技术，将它归属于非转基因技术。
此外，邢新会仍呼吁全社会要摒弃对基因工程产品的误解和偏见，加强科普宣传，让公众对其安全性有一个更全面正确的认识。
他强调：“一方面，我们需要加强政产学研用的联动与融合，形成合力推动合成生物学与生物制造技术的创新生态，助力生物经济新质生产力发展。另一方面，从社会接受度的角度来看，我们急需一个更透明、更有效的科普平台。”
我国在1-10、10-100产业化表现出色，但缺0-1的创新
在科技创新的浪潮中，如何平衡技术创新与工程化落地，一直是政府、学术界和产业界共同关注的焦点。对此，邢新会认为这两者其实并不矛盾，而是相辅相成的。“没有好的0-1的创新，便不会支撑1-10的转化，也就不会完成10-100的产业化落地。”
过去，我国在1-10和10-100的产业化方面表现得比较出色，但却缺乏0-1的创新。邢新会强调：“我国不缺产业化的优秀人才，如果能够打通0~1和1~10的环节，具有引领性的产业化将更不成问题。”
所谓的创新研究，邢新会将其大体分为三类：
一是，完全基础的研究，如物理学家波尔的基础研究；
二是，应用引起的基础研究，如巴斯夫的微生物研究，虽然是基础研究突破但面向应用；
三是，完全应用的研究，如爱迪生发明灯，注重技术进步而非知识创新。
他进一步解释说，社会是多元的，允许各种各样的研究存在，但从大的科学研究角度来看，研究者需要明确自己是专注于应用研究，还是致力于发现新的原理、现象和方法。未来，我国需要在创新方面加大投入。“一方面，要允许失败，敢于挑战前人未做过的、具有挑战性的原创工作；另一方面，要从实际应用角度出发进行工程科学创新，这样就能够解决更多更重要的实际问题，保障人类可持续发展。”
原载于仪器信息网https://m.instrument.com.cn/news/d-791311.html
编辑：山海
