生物制造是未來(lái)物質(zhì)生產(chǎn)重要形式，國(guó)際社會(huì)普遍認(rèn)為生物制造有望成為第四次工業(yè)革命的核心驅(qū)動(dòng)力之一。

“我國(guó)工業(yè)體系完善，應(yīng)用產(chǎn)品豐富，需求牽引強(qiáng)，擁有全球規(guī)模最大、最完備的發(fā)酵工業(yè)基礎(chǔ)，為生物制造發(fā)展和產(chǎn)品應(yīng)用提供了廣闊空間。”近日，以“生機(jī)無(wú)限制造未來(lái)”為主題的2025生物制造大會(huì)在重慶舉辦，賽迪研究院消費(fèi)品工業(yè)研究所所長(zhǎng)李博洋在會(huì)上說(shuō)。

他表示，要強(qiáng)化資源匯聚、平臺(tái)搭建、服務(wù)保障，基于自身和制度優(yōu)勢(shì)，打造全球領(lǐng)先的先進(jìn)高效綠色的生物制造產(chǎn)業(yè)，“定義新一代工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，讓每次發(fā)酵都替代一塊油田，讓每克碳排放都成為一種有用的原料，讓細(xì)胞工程成為中國(guó)制造的新名片。”

創(chuàng)新動(dòng)能持續(xù)增強(qiáng)

“生物制造是以工業(yè)生物技術(shù)為核心，利用生物體如酶、細(xì)胞等作為催化劑，結(jié)合過(guò)程工程技術(shù)進(jìn)行目標(biāo)產(chǎn)品生產(chǎn)的制造過(guò)程。與依賴(lài)石化原料和高能耗的制造方式相比，生物制造以可再生生物質(zhì)為原料，過(guò)程溫和、污染小、能效高、可持續(xù)性強(qiáng)，是典型的‘綠色制造’和‘循環(huán)經(jīng)濟(jì)’代表。”中國(guó)工程院院士、北京化工大學(xué)校長(zhǎng)譚天偉表示，目前，全球約70%的制造業(yè)產(chǎn)品在技術(shù)上具備采用生物制造方式生產(chǎn)的可能性。生物制造并非意味著對(duì)傳統(tǒng)制造方式的全面替代，而是對(duì)制造體系的重構(gòu)。

“‘十四五’以來(lái)，我國(guó)生物制造產(chǎn)業(yè)取得可喜成就，產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)壯大，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，創(chuàng)新實(shí)力顯著增強(qiáng)。”李博洋介紹，我國(guó)生物制造總規(guī)模達(dá)到1.1萬(wàn)億元，生物發(fā)酵產(chǎn)品產(chǎn)量占全球70%以上，其中食品及添加劑生物制藥兩個(gè)細(xì)分領(lǐng)域年產(chǎn)值均超過(guò)4000億元。維生素、氨基酸、抗生素等傳統(tǒng)生物發(fā)酵產(chǎn)品持續(xù)降本增效，保持全球競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì);透明質(zhì)酸、氨基葡萄糖等新興產(chǎn)品不斷提升品質(zhì)，全球市場(chǎng)占有率穩(wěn)步提升。

同時(shí)，我國(guó)生物制造領(lǐng)域論文發(fā)文量、專(zhuān)利申請(qǐng)量全球占比均超過(guò)20%，建成了一批國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺(tái)。全球率先實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室條件下，二氧化碳合成淀粉、水稻、胚乳細(xì)胞生產(chǎn)重組人血清蛋白，通過(guò)三期臨床試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)稻米造血。

生物制造被確定為要前瞻布局的未來(lái)產(chǎn)業(yè)和新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

“根據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，全球到2050年生物制造領(lǐng)域有望創(chuàng)造30萬(wàn)億美元的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，將占到全球制造業(yè)三分之一，成為大國(guó)戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。”重慶市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)主任王志杰介紹，重慶將采取一系列行動(dòng)措施，加快生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展，如實(shí)施產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新攻堅(jiān)行動(dòng)，圍繞基因工程細(xì)胞工廠設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，加強(qiáng)核心技術(shù)攻關(guān)，打造AI加生物制造創(chuàng)新模式;實(shí)施中試驗(yàn)證，賦能行動(dòng)，深化221科技成果轉(zhuǎn)化機(jī)制，加快建設(shè)概念驗(yàn)證中心中試驗(yàn)證平臺(tái)，打造一批生物制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新綜合體等。

強(qiáng)化關(guān)鍵技術(shù)供給

目前，我國(guó)生物制造當(dāng)前產(chǎn)值約在萬(wàn)億元左右，但按照國(guó)家對(duì)其作為支柱產(chǎn)業(yè)和核心經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)的定位，未來(lái)需要形成萬(wàn)億級(jí)甚至數(shù)萬(wàn)億級(jí)的新增產(chǎn)值，其中仍然存在較大的發(fā)展缺口。

中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所副所長(zhǎng)田朝光指出，生物制造要從技術(shù)概念走向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，首先面臨的是科技供給不足的問(wèn)題，“以萬(wàn)億元產(chǎn)業(yè)規(guī)模測(cè)算，即便單個(gè)產(chǎn)品產(chǎn)值達(dá)到10億元，也需要上千項(xiàng)成熟技術(shù)作為支撐，而目前能夠直接對(duì)接產(chǎn)業(yè)化需求的技術(shù)儲(chǔ)備仍然明顯不足。”

對(duì)此，加強(qiáng)科技支撐成為與會(huì)專(zhuān)家的共識(shí)。

田朝光認(rèn)為，其中關(guān)鍵在于國(guó)家戰(zhàn)略科技力量的系統(tǒng)性發(fā)力，“無(wú)論是科研院所還是高校，特別是依托科研院所和高校建設(shè)的全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新中心等國(guó)家級(jí)平臺(tái)，都需要在生物制造這一未來(lái)產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮更強(qiáng)的戰(zhàn)略引領(lǐng)作用。在關(guān)鍵技術(shù)供給方面作出更大貢獻(xiàn)，為產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展夯實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)。”

“目前，全球約70%的制造業(yè)產(chǎn)品在技術(shù)上具備采用生物制造方式生產(chǎn)的可能性。立足我國(guó)發(fā)展實(shí)際，生物制造的關(guān)鍵在于提升自主創(chuàng)新能力，以此保障產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)創(chuàng)新。”譚天偉認(rèn)為，其中，生物基化學(xué)品和材料被認(rèn)為是重要突破方向之一。目前我國(guó)生物基產(chǎn)品占比不足1%，整體水平仍然偏低，產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿吞嵘臻g巨大。

“在生物制造領(lǐng)域，我國(guó)實(shí)現(xiàn)重大突破的關(guān)鍵方向之一，在于新型菌種的開(kāi)發(fā)以及底盤(pán)細(xì)胞的系統(tǒng)化構(gòu)建。”清華大學(xué)合成與系統(tǒng)生物學(xué)中心主任陳國(guó)強(qiáng)教授指出，當(dāng)前，我國(guó)生物制造在全球原料供應(yīng)中占據(jù)約70%的份額，但在核心菌種和底盤(pán)細(xì)胞方面，仍高度依賴(lài)國(guó)外來(lái)源。因此，從源頭上構(gòu)建自主可控的底盤(pán)細(xì)胞體系，已成為生物制造高質(zhì)量發(fā)展的迫切需求。

“近年來(lái)，底盤(pán)細(xì)胞已被納入我國(guó)生物制造發(fā)展的重要戰(zhàn)略方向。隨著相關(guān)研究持續(xù)推進(jìn)，預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年內(nèi)，將有更多極端微生物被開(kāi)發(fā)為底盤(pán)細(xì)胞，并配套形成相應(yīng)的分子改造工具和工程化手段，為生物制造產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)支撐。”陳國(guó)強(qiáng)說(shuō)。

以AI驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)

人工智能與生物制造的深度結(jié)合正在成為新的趨勢(shì)。生物技術(shù)與信息技術(shù)的協(xié)同，有望在研發(fā)效率、過(guò)程優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)化能力等方面形成疊加效應(yīng)。

“但從現(xiàn)實(shí)情況看，生物制造底層數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、關(guān)鍵裝備以及配套軟件研發(fā)仍是長(zhǎng)期存在的短板，這些基礎(chǔ)能力的補(bǔ)齊，將在很大程度上決定生物制造未來(lái)發(fā)展的速度和高度。”譚天偉認(rèn)為。

“生物制造領(lǐng)域的科研范式亟待升級(jí)。”田朝光同樣認(rèn)為，盡管人工智能和大數(shù)據(jù)被普遍認(rèn)為將發(fā)揮重要作用，但當(dāng)前整個(gè)領(lǐng)域仍缺乏面向人工智能應(yīng)用的高質(zhì)量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)來(lái)源、模型構(gòu)建以及應(yīng)用路徑都存在現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。

在他看來(lái)，這些問(wèn)題需要通過(guò)前瞻性布局來(lái)系統(tǒng)破解，建議以國(guó)家戰(zhàn)略科技力量為依托，推動(dòng)科研范式從傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)，逐步轉(zhuǎn)向以大數(shù)據(jù)和人工智能設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)為核心的新模式，從技術(shù)供給層面為生物制造未來(lái)的大規(guī)模生產(chǎn)力釋放提供持續(xù)支撐。

中國(guó)科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)教授趙國(guó)屏表示，合成生物學(xué)未來(lái)的發(fā)展將主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：合成生物學(xué)正加快邁向以數(shù)據(jù)和模型為支撐的定量合成生物學(xué)，基礎(chǔ)就是與人工智能的深度融合;合成生物學(xué)的價(jià)值釋放有賴(lài)于創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈的緊密銜接，使技術(shù)進(jìn)步惠及更廣泛的產(chǎn)業(yè)和大眾。

李博洋表示，“十五五”時(shí)期，我國(guó)生物制造進(jìn)入關(guān)鍵發(fā)展期。他建議，瞄準(zhǔn)生物制造面臨的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題和重大工程化瓶頸，加強(qiáng)原始創(chuàng)新和關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，促進(jìn)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新深度融合，在品種、AI大模型攻要害補(bǔ)短板，開(kāi)展產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)合攻關(guān)。

同時(shí)，推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用經(jīng)協(xié)同發(fā)展。產(chǎn)業(yè)界特別是龍頭企業(yè)要勇?lián)夹g(shù)創(chuàng)新主體和系統(tǒng)集成的責(zé)任，瞄準(zhǔn)市場(chǎng)需求，明確技術(shù)攻關(guān)方向;高校與科研院所要加強(qiáng)前沿基礎(chǔ)研究和顛覆性技術(shù)探索，為企業(yè)輸送源頭活水與核心人才;醫(yī)藥化工重點(diǎn)領(lǐng)域要主動(dòng)開(kāi)放產(chǎn)品，以應(yīng)用驗(yàn)證加快產(chǎn)品迭代，金融機(jī)構(gòu)要?jiǎng)?chuàng)新投融資工具，為不同成長(zhǎng)階段的企業(yè)提供耐心資本和全周期金融服務(wù)。

記者從會(huì)上獲悉，工業(yè)和信息化部將編制發(fā)布“十五五”生物制造發(fā)展規(guī)劃，明確標(biāo)志性產(chǎn)品和人工智能典型應(yīng)用案例，培育生物制造中試平臺(tái)，開(kāi)展高性能生物反應(yīng)器揭榜掛帥，籌建生物制造標(biāo)準(zhǔn)化工作組，培育生物制造復(fù)合型人才等工作，努力推動(dòng)生物制造邁向新發(fā)展階段。