活力中国调研行|“细胞工厂”涌现无限可能
中国科学院天津工业生物技术研究所利用合成生物学技术，以二氧化碳为原料直接合成淀粉，实现“0到1”突破。高通量自动化平台与人工智能技术大幅提升研发效率，中药智能分选系统、益生菌与中药结合等应用涌现，生物制造产业总规模达1.1万亿元，正成为未来产业重点领域。
如果用一句话来形容今天看到的“细胞工厂”，或许是“一个装满无限可能的魔方”——转动一次，是人工合成淀粉；再转一次，是针对疾病的智能药物；换个方向，还能关联到中医药的精准健康方案。
走进中国科学院天津工业生物技术研究所，见识到了这桩听起来有点“天方夜谭”的技术——用二氧化碳合成淀粉和各种糖类。你想想，正常情况下，淀粉是植物通过光合作用慢慢长出来的，时间、土地、水分、光照缺一不可；而在这里，科研人员通过“搭积木”式的合成生物学手段，直接从二氧化碳“变”出了淀粉。副所长田朝光展示了那瓶小小的合成淀粉，看似不起眼，背后却藏着碘伏性的潜力：未来一旦大规模应用，对粮食危机、碳中和这些全球性议题，可以说是实打实的硬核对策。
实现这个“0到1”的突破，靠的绝不仅仅是脑洞。在中国科学院天津工生所的高通量自动化工业菌种铸造平台里，几台自动化设备昼夜不停地运转，一次性就能同时操作成百上千个实验。研究员王猛说的一句话很直白：效率比手动操作提高了好几个数量级，标准化数据还把过去人工带来的误差给“抹平”了。换句话说，过去需要几十个人干几天的活，现在机器自己搞定，数据统一、结论可靠，这才是真正的高级“精准打击”。
这个逻辑延伸开来，就是“细胞工厂”的核心理念——把细胞、酶等生物体或其组分视作“零部件”来筛选、改造、组合，最终实现人类所需化学品、食品的量产。工信部的数据也印证了这波势头：“十四五”期间，我国生物制造产业总规模达到了1.1万亿元，这可不是小数字。
说到“十五五”规划，前瞻布局未来产业，生物制造正是其中的重点领域之一。人工智能的爆发，就像给这个行业装上了涡轮增压。在南开大学药物化学生物学全国重点实验室，AI已经是科研人员的“办事高效助手”。教授郭宇举了个例子：针对一个药物靶点，AI可以专门设计一些自然界原本不存在的蛋白质，人工合成之后再用实验验证效能，新药的研发效率被大幅度拉高。从这个角度看，过去可能花几年才能筛选出的候选蛋白，如今几个月甚至几周就能出成果。
再往下看，天津滨海新区的国家现代中药创新中心里，还有更直观的案例。高级经理刘长青拿起一根红参说：“只需要十几秒，就能自动判断出药材好与坏、真与伪。”这套中药智能分选系统堪称“火眼金睛”，能识别出50多种药材，效率是传统人工的6倍。站在设备共享服务平台，浓郁的中药香气扑面而来——这里不仅测试成分，还能验证药效，从研发到应用一条龙提供服务。负责人高欣然表示，对外开放共享平台的核心目的就是给中小企业降低门槛，让中药创新不再是少数大公司的专利。
在中药生物工程实验室，总经理王苹拿起一盒复合益生菌冻干粉，讲了一个有趣的联动：他们联合天津大学合成生物技术全国重点实验室，将中药与微生物益生菌的发酵技术结合，实验证明，对调节肠道代谢、控制体重有明显正向作用。助理研究员王丽娜补充道，团队依托生物制造技术，对益生菌进行精准功能设计与组合优化，同时融入药食同源的传统中药智慧——这句话翻译过来就是，把老祖宗的经验和现代合成生物工具结合起来，做精准、科学且有效的代谢及健康方案。
放眼当下，天津作为全国先进制造研发基地，正在成为北方生物制造产业的重要聚集地。中国科学院天津工生所、国家合成生物技术创新中心、天津大学合成生物与生物制造学院等高能级平台纷纷落地，华熙生物、合源生物等优质企业扎根生长。未来，“细胞工厂”的边界还会持续拓展开去，涌现出更多令人意想不到的成果——而那个装满无限可能的魔方，才刚刚转出第一个面。
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