第三次生物科學(xué)革命爆發(fā)前夜，華熙生物整裝待發(fā)

1956年，達(dá)特茅斯會(huì)議召開，標(biāo)志著人工智能這門在21世紀(jì)發(fā)揚(yáng)光大的科學(xué)的誕生。其實(shí)，早在達(dá)特茅斯會(huì)議3年以前，美國冷泉港實(shí)驗(yàn)室的詹姆斯·沃森與劍橋大學(xué)的弗朗西斯·克里克，共同在《自然》雜志上發(fā)表了劃時(shí)代的論文，揭示了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA的發(fā)現(xiàn)，與相對論、量子力學(xué)一道，被稱為20世紀(jì)的三大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，也被稱為第一次生物科學(xué)革命。

在1990年代誕生第二次生物科學(xué)革命——人類基因組之后的30年后，生物科學(xué)領(lǐng)域的第三次革命——合成生物學(xué)革命，與人工智能的第三次浪潮奇跡般交匯，形成了2020年代“AI+生物合成”的產(chǎn)學(xué)研大潮。

在這股與人類健康和壽命息息相關(guān)的產(chǎn)學(xué)研大潮中，中國在AI算力與生物合成產(chǎn)業(yè)化方面，都擁有了某種優(yōu)勢。其中，在2010年代被譽(yù)為“全球透明質(zhì)酸之王”的華熙生物，已經(jīng)在2020年代自我升維成了生物合成領(lǐng)域的產(chǎn)學(xué)研引擎，在這場生物合成革命中一馬當(dāng)先。

2025年末，工業(yè)和信息化部首批《生物制造中試能力建設(shè)平臺(tái)名單》公示落下帷幕，華熙生物憑借全球規(guī)模領(lǐng)先的合成生物中試平臺(tái)，成功入選并獲評最高“五星”等級，成為全國僅有的5家五星單位（另外四家分別是中國科學(xué)院、天津大學(xué)、蘇州沃美、河南成果轉(zhuǎn)化科技公司）之一。

同時(shí)，北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)、中關(guān)村科技園區(qū)管理委員會(huì)公示2025年北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室擬認(rèn)定名單，由華熙生物與北京大學(xué)聯(lián)合共建的“糖類智造及功能應(yīng)用北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”成功獲批。該實(shí)驗(yàn)室是北京首個(gè)聚焦糖科學(xué)精準(zhǔn)制造與功能應(yīng)用的省部級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，填補(bǔ)了相關(guān)領(lǐng)域空白。

時(shí)至2026年，在全球AI領(lǐng)域，中國不但在算力上領(lǐng)先，甚至在大模型的某些層面也出現(xiàn)了領(lǐng)先跡象。相比之下，在合成生物領(lǐng)域則仍距離世界先進(jìn)水平有明顯差距。

而作為第四次工業(yè)革命的重要標(biāo)志，生物制造已成為全球產(chǎn)業(yè)競爭的焦點(diǎn)領(lǐng)域，研究數(shù)據(jù)顯示，至2030年全球生物制造市場規(guī)模有望突破3900億美元。在此背景下，我國生物制造產(chǎn)業(yè)的布局質(zhì)量，直接關(guān)乎未來全球產(chǎn)業(yè)競爭格局中的話語權(quán)。

而以華熙生物為代表的平臺(tái)型生物科技公司，已經(jīng)成為中國合成生物領(lǐng)域追趕世界先進(jìn)的關(guān)鍵變量。

與人工智能的從科研論文到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的絲滑轉(zhuǎn)化路徑相比，在生物合成成制造領(lǐng)域，科研成果從實(shí)驗(yàn)室走向市場應(yīng)用的過程要漫長而艱難的多，這種艱難絕非限于臨床過程，而是在中試過程就已經(jīng)存在產(chǎn)業(yè)化鴻溝，業(yè)界形象將這一轉(zhuǎn)化過程稱之為“死亡之谷”。

在實(shí)驗(yàn)室場景中，科研人員通過基因編輯技術(shù)，對酵母、細(xì)菌等微生物進(jìn)行精準(zhǔn)改造，使其成為能夠定向生產(chǎn)目標(biāo)物質(zhì)的“細(xì)胞工廠”，小到化妝品原料透明質(zhì)酸、食品添加劑母乳寡糖，大到特定藥品成分，都可通過這類“微型工廠”在燒瓶中完成毫克級甚至克級的制備。

但實(shí)驗(yàn)室的“手工精制”與工業(yè)化的“規(guī)模量產(chǎn)”，存在著指數(shù)級的難度差異。好比家庭烘焙一個(gè)蛋糕易如反掌，而用工業(yè)設(shè)備批量生產(chǎn)一萬個(gè)品質(zhì)均一的蛋糕需攻克無數(shù)技術(shù)難關(guān)一樣，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室成果要搬入工廠，借助幾層樓高、容量數(shù)萬升的發(fā)酵罐實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)時(shí)，溫度控制、營養(yǎng)供給、設(shè)備適配等任一參數(shù)的細(xì)微偏差，都可能導(dǎo)致“細(xì)胞工廠”停工，甚至讓千萬元投入建設(shè)的生產(chǎn)線面臨虧損。

“死亡之谷”的存在，直接導(dǎo)致我國在生物合成領(lǐng)域的科技成果轉(zhuǎn)化，長期處于低位。數(shù)據(jù)顯示，歐美發(fā)達(dá)國家科技成果轉(zhuǎn)化率高達(dá)75%以上，產(chǎn)業(yè)化率更是接近50%，而我國這一比例僅約10%，大量具有潛在價(jià)值的科研成果最終止步于實(shí)驗(yàn)室階段。

而中試（即中間性試驗(yàn)）正是銜接實(shí)驗(yàn)室小試與工業(yè)化大生產(chǎn)的必經(jīng)過渡階段。

其核心使命是攻克工藝放大過程中的全鏈條難題，將“毫克級”“克級”的實(shí)驗(yàn)室成果，系統(tǒng)性放大至“公斤級”乃至“噸級”的工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模，同時(shí)完成工藝參數(shù)優(yōu)化、質(zhì)量控制體系搭建、成本核算、環(huán)保合規(guī)等一系列產(chǎn)業(yè)化前置準(zhǔn)備，最終形成可直接應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的“標(biāo)準(zhǔn)操作手冊”。

天津中合基因科技有限公司的經(jīng)歷，成為中試平臺(tái)價(jià)值的生動(dòng)注腳。

該公司自主研發(fā)的“關(guān)鍵酶”完成實(shí)驗(yàn)室小試后，因無力承擔(dān)上千萬元的中試生產(chǎn)線建設(shè)成本陷入停滯。而在入駐華熙生物中試轉(zhuǎn)化平臺(tái)后，僅用一個(gè)月便完成放大測試，成本較預(yù)期縮減90%，成功打通產(chǎn)業(yè)化前期關(guān)鍵鏈路。

近年來，華熙生物持續(xù)投入超30億元，打造出全球最大合成生物中試轉(zhuǎn)化平臺(tái)。該平臺(tái)建筑面積達(dá)4萬平方米，配備64條中試生產(chǎn)線，可同步開展六大類生物活性物質(zhì)的規(guī)模化轉(zhuǎn)化試驗(yàn)，服務(wù)范圍全面覆蓋醫(yī)藥健康、美妝個(gè)護(hù)、功能性食品等多個(gè)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

走進(jìn)華熙生物醫(yī)藥級中試車間，3米多高的發(fā)酵罐整齊矗立，頂部密布的管道將發(fā)酵、純化、精制、干燥等全流程環(huán)節(jié)緊密串聯(lián)，構(gòu)成了“細(xì)胞工廠”規(guī)模化生產(chǎn)的核心場景。與傳統(tǒng)動(dòng)植物提取的生產(chǎn)方式相比，“細(xì)胞工廠”在發(fā)酵罐中實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)模式，具有顯著優(yōu)勢：不僅擺脫了原材料供應(yīng)、季節(jié)變化、環(huán)境污染等外部制約，可實(shí)現(xiàn)全年穩(wěn)定量產(chǎn)，更能通過基因編輯調(diào)控精準(zhǔn)優(yōu)化代謝路徑，大幅提升目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率與純度。

值得關(guān)注的是，華熙生物中試轉(zhuǎn)化平臺(tái)并未局限于企業(yè)內(nèi)部研發(fā)服務(wù)，而是以“行業(yè)級基礎(chǔ)設(shè)施”定位向全社會(huì)開放，通過成果轉(zhuǎn)讓、合作開發(fā)、委托中試等多元模式，為高校、科研院所、初創(chuàng)企業(yè)提供全鏈條中試轉(zhuǎn)化服務(wù)。這種“平臺(tái)化”開放模式，不僅打破了科技與產(chǎn)業(yè)之間的壁壘，更推動(dòng)了“政產(chǎn)學(xué)研金服用”的深度融合，為新質(zhì)生產(chǎn)力在生物制造領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展注入動(dòng)能。

“投資建設(shè)全球最大的中試轉(zhuǎn)化平臺(tái)是華熙生物的重要戰(zhàn)略部署，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)賦能、打通產(chǎn)學(xué)研的核心關(guān)鍵，也將進(jìn)一步提升華熙生物在供應(yīng)鏈控制中間環(huán)節(jié)的關(guān)鍵紐帶價(jià)值。”

華熙生物董事長趙燕表示，中試平臺(tái)不僅是企業(yè)自身發(fā)展的需要，更是生物制造產(chǎn)業(yè)的公共基礎(chǔ)設(shè)施，華熙生物愿與行業(yè)各方攜手，共同完善公共中試平臺(tái)體系，推動(dòng)中國生物制造產(chǎn)業(yè)整體能力提升。

普利策獎(jiǎng)得主、美國腫瘤學(xué)家、哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心副教授悉達(dá)多·穆克吉，在他的新著《細(xì)胞傳》中，以一個(gè)激動(dòng)人心的場景開篇：

“2019年的一個(gè)狂風(fēng)大作的午后，我參加了位于費(fèi)城的賓夕法尼亞大學(xué)舉辦的一次會(huì)議。近千名科學(xué)家、醫(yī)生與生物技術(shù)研究人員聚集在斯普魯斯街的一座磚石禮堂中。他們在那里討論一項(xiàng)大膽的醫(yī)學(xué)前沿進(jìn)展：將基因改造的細(xì)胞移植到人體內(nèi)治療疾病。

會(huì)上討論了T細(xì)胞修飾、能夠?qū)⒒騻鬟f到細(xì)胞內(nèi)的新型病毒，以及細(xì)胞移植領(lǐng)域的下一個(gè)重大進(jìn)展。臺(tái)上與臺(tái)下的語言似乎讓人感到，生物學(xué)、人工智能、科幻小說與煉金術(shù)齊聚在一個(gè)狂歡之夜，孕育出一些前沿學(xué)科交叉融合的成果，例如‘重啟免疫系統(tǒng)’、 ‘治療型細(xì)胞重構(gòu)’、 ‘移植細(xì)胞的長期存活’ 。總之，這是一次關(guān)于未來的會(huì)議。”

悉達(dá)多·穆克吉描繪的這一場景，預(yù)言了合成生物學(xué)即將在2020年代迎來創(chuàng)新爆發(fā)，而這正是“第四次工業(yè)革命”最引人關(guān)注的科技樹交匯點(diǎn)。

其實(shí)，作為21世紀(jì)新興的一門學(xué)科，合成生物學(xué)自誕生伊始就是分子和細(xì)胞生物學(xué)、進(jìn)化系統(tǒng)學(xué)、生物化學(xué)、信息學(xué)、AI和工程學(xué)等多學(xué)科交叉的產(chǎn)物。

與第二次生物科學(xué)革命——基因工程把一個(gè)物種的基因延續(xù)、改變并轉(zhuǎn)移至另一物種的思路不同，合成生物學(xué)的目的在于建立人工生物系統(tǒng)，讓它們像電路一樣運(yùn)行——科學(xué)家將“基因”連接成網(wǎng)絡(luò)，讓細(xì)胞來完成設(shè)計(jì)人員設(shè)想的各種任務(wù)。

例如，把網(wǎng)絡(luò)同簡單的細(xì)胞相結(jié)合，可提高生物傳感性，幫助檢查人員確定地雷或生物武器的位置。再如向網(wǎng)絡(luò)加入人體細(xì)胞，可以制成用于器官移植的完整器官。

2022年的諾貝爾醫(yī)學(xué)與生理學(xué)獎(jiǎng)得主的課題——mRNA新冠疫苗，與2025年該獎(jiǎng)得主的課題——T細(xì)胞修飾，都與合成生物學(xué)息息相關(guān)。

時(shí)至2026年，一個(gè)顯而易見的事實(shí)是：中國在生物化學(xué)、信息學(xué)、人工智能和工程學(xué)等領(lǐng)域都具備的世界領(lǐng)先優(yōu)勢，但在合成生物學(xué)領(lǐng)域取得的產(chǎn)業(yè)突破還很少。

表面上看，這是技術(shù)問題，但更深層來看，這是體系問題。因?yàn)榻鉀Q這一問題，并不只是改進(jìn)某一個(gè)技術(shù)點(diǎn)，而是需要長期積累數(shù)據(jù)、建立模型，并形成可重復(fù)的方法。這些能力無法在短時(shí)間內(nèi)構(gòu)建，也無法通過單一科研突破實(shí)現(xiàn)。

一個(gè)最鮮明的案例——當(dāng)大家感慨于因發(fā)現(xiàn)青蒿素而獲得諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家屠呦呦時(shí)，卻忽略了另一個(gè)幕后英雄——合成生物學(xué)，正是它實(shí)現(xiàn)了青蒿素的大規(guī)模制備。這就是生物“夢工廠”，讓人類能夠像組裝機(jī)械那樣組配生物，模仿造物者的超能力。

如果把生物制造拆開來看，可以看到一個(gè)明顯的結(jié)構(gòu)——前端是科學(xué)研究，后端是工業(yè)生產(chǎn)，中間是工程轉(zhuǎn)化。

中國當(dāng)前的優(yōu)勢，主要集中在后端，也就是規(guī)模化生產(chǎn)能力。但在前端和中間層，仍然存在明顯不足。

例如，在基因編輯工具、菌種設(shè)計(jì)能力、分離純化材料等方面，仍然依賴國外體系。尤其是在分離純化環(huán)節(jié)，其成本占比極高，但核心技術(shù)和關(guān)鍵耗材的自主能力仍然有限。

更關(guān)鍵的問題在于工程轉(zhuǎn)化過程本身——很多在實(shí)驗(yàn)室條件下表現(xiàn)良好的菌株，一旦進(jìn)入工業(yè)環(huán)境，就會(huì)出現(xiàn)性能下降甚至失效。這種現(xiàn)象在行業(yè)內(nèi)并不罕見，也是大量項(xiàng)目無法商業(yè)化的重要原因。

目前，作為一個(gè)新興的交叉學(xué)科，傳統(tǒng)的生物學(xué)研究方法已經(jīng)滿足不了合成生物學(xué)的發(fā)展要求。而已經(jīng)晉升為生物制造平臺(tái)型企業(yè)的華熙生物，有望突破產(chǎn)業(yè)瓶頸，為中國的前中后端的結(jié)合探索出一套成熟體系。

實(shí)際上，華熙生物在2010年代就已經(jīng)是全球的“后端”龍頭。但人們?nèi)菀缀鲆暤氖牵该髻|(zhì)酸的工業(yè)化生產(chǎn)，本身并不是一個(gè)簡單的“原料制造”問題。它涉及菌種篩選、代謝路徑設(shè)計(jì)、發(fā)酵控制、分離純化等多個(gè)環(huán)節(jié)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要長期的工程積累。

換句話說，華熙生物已經(jīng)探索成功的道路，并非僅僅是 “做出一個(gè)產(chǎn)品”，而是建立一套可以穩(wěn)定復(fù)制、不斷優(yōu)化的圍繞生物制造的生產(chǎn)體系。

這就不難理解，為何是華熙生物在2025年成為國內(nèi)僅有的五個(gè)“五星級”生物制造平臺(tái)型單位之一，而作為頂尖科研學(xué)府的北京大學(xué)，也選擇與華熙生物來進(jìn)行科研合作。

其實(shí)，華熙生物對自身的使命早有清晰認(rèn)知。

在成為國家“五星級” 生物制造平臺(tái)型單位之前，趙燕就已經(jīng)在多次演講中，清晰定位了華熙生物的科研方向——糖生物學(xué)+細(xì)胞生物學(xué)；以及與在合成生物制造產(chǎn)業(yè)的位置——合成生物科技驅(qū)動(dòng)的生物科技公司+生物材料全產(chǎn)業(yè)鏈平臺(tái)公司。

華熙生物對國內(nèi)整個(gè)生物制造產(chǎn)業(yè)模式的革新，正推動(dòng)國內(nèi)的生物制造從“依賴自然資源”向“綠色可控工業(yè)化生產(chǎn)”轉(zhuǎn)型。而作為托起產(chǎn)學(xué)研三端的平臺(tái)型企業(yè)，華熙生物的核心作用，就是通過系統(tǒng)性驗(yàn)證與優(yōu)化，確保這些“細(xì)胞工廠”在規(guī)模化生產(chǎn)條件下保持高效穩(wěn)定運(yùn)行。

就像在人工智能領(lǐng)域，中國產(chǎn)學(xué)研在密切結(jié)合了10年后后來居上一樣，相信，到2030年代，合成生物制造領(lǐng)域的中國智造，也會(huì)取得世界領(lǐng)先優(yōu)勢。

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