合成生物技术正在掀起21世纪生物革命的新浪潮。过去十年,合成生物领域的新公司如雨后春笋般涌现。但时至今日,合成生物技术仍面临一道难以逾越的“死亡谷”——规模提升与成功率下降之间的巨大鸿沟,甚至不少明星公司都折戟于此。因此,技术驱动产品实现“放大量产”,是通向市场成功的必经之路。
生物制造是多模块的复杂产业链,其中不乏上游技术与下游工程的协作。而上下游的断层,往往是生物公司跌落“死亡谷”的核心原因。最典型的技术难点在于:生物合成难度的“非线性增长”效应非常显著,从实验室层面的“克”级发酵,扩大至“公斤”级小型发酵、乃至“吨”级大规模发酵的过程中,生产参数变化成指数级上升。这要求技术平台对上下游全链条的技术环节进行全局布控。
普言生物创始人对此举例道:“针对某个产品或技术的实现路径,研发端与工程端的视角可能大相径庭。在实验室里,我们做100次实验只要有1次成功便可验证其技术可行;而在生产车间里,100次生产哪怕有几次失败,都可能导致巨大的生产损耗,甚至可能导致整个项目宣告失败。”
普言生物是一家专注开发广谱功能蛋白产品的合成生物技术公司,旗下自主研发的技术平台 —— 广谱蛋白高效表达平台(ProyesLab Multi-protein Matric,以下简称PYL-MPM) 在2年时间落地多达十余种蛋白质产品,并已应用于美容护理、医学研究等多个领域。蛋白质是生命之基,机体中每个关键生命过程都有蛋白质参与,包括结构、转运、传递、免疫、催化、代谢等。同时,功能蛋白也是生物制造领域的核心产品:在性能材料领域,功能蛋白被广泛应用于组织修复材料、医用耗材等;在医药领域,蛋白质药物已成为治疗多种疾病的重要手段;在美容个护领域,功能蛋白被广泛作为抗皱、紧致、修护等功效护肤原料。
PYL-MPM基于蛋白表达设计、蛋白工程及定向进化等多项合成生物使能技术,构建了“底盘系统 - 技术平台 - 产品矩阵”的完备技术体系,其中涵盖蛋白理性设计、底盘细胞构建、表达体系优化、分离纯化创新等多个核心技术模块,做到产研一体化技术布局。同时,通过搭建人工智能(AI)-数字生物平台,借助多轨多模态深度学习模型、多任务大规模蛋白质语言模型,该平台可实现100亿级计算规模、99%以上模型预测准确率,从而辅助蛋白高效设计。此外,PYL-MPM实现了上游技术到下游工程的双向耦合联动,以上游技术平台创新为主,以下游工程反馈逆向指导设计为辅,实现上下游技术体系的高效迭代升级,为多元化蛋白矩阵产品的开发奠定扎实的底层技术基础。
对于如何评价上下游沟通的有效性,普言生物围绕产量、产率和得率三大关键指标建立了一套评价体系。一般来说,产量是单位批次产品的产出,关系到下游效率;产率是单位时间的合成能力,关系到能耗管理;得率则直接影响成本及产品稳定性。普言生物创始人进一步补充道:“除了对三大指标的监控,我们还对上下游的技术参数建模,持续通过参数的适配与优化,保证整个体系的经济性与稳定性,从而提供客户满意的产品解决方案,助力客户成功。”
目前,普言生物已成功构建了一个以重组功能蛋白矩阵为基础的生物制造平台,已开发涵盖多型重组人源化胶原蛋白(I、III、IV、VII、XVII型)、纤连蛋白、弹性蛋白、血清白蛋白、金属硫蛋白、丝聚蛋白等十余种高性能功能蛋白,并均已实现量产。
未来,普言生物将继续致力于功能蛋白矩阵的拓展,为产业化发展探索更多的可能性。放大量产,是全球生物制造产业化面临的共性难题。只有打通上下游、实现研发与工程高效沟通的公司才能真正跨越“死亡谷”、推动生物科技走向产业化、大众化,才能让生物制造覆盖绝大多数的物质生产方式,助力绿色制造与可持续发展。