sansa2025
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2025-08-13
【资料图】
引言：
2022年5月，国家发改委发布《“十四五”生物经济发展规划》，提出“十四五”期间，要推动生物技术和信息技术融合，加快发展生物医药、生物育种、生物材料、生物能源等产业，做大做强生物经济。合成生物学以工程学思想高度整合了生物技术、基因工程、分子工程、系统生物学等多领域的技术和解决方案，已经催生了诸多的新业态和巨大的市场机会。
本系列文章聚焦合成生物学的产业应用，上篇文章梳理了合成生物学创造生物体的底层逻辑与之在发酵工程领域的应用现状，本文将继续深入探究其在医疗、能源与农业等产业的创新成果，并结合三类合成生物学企业的特点归纳产业投资逻辑。
合成生物学全方位优化医疗产业
医疗产业发展高度依赖新技术的研发突破，其中，生物材料研究对生物相容性的要求较高，即需要使材料在进入生物组织后能够在机体特地部位引起恰当的反应，两者循环作用直至达到特定目标。对比合成生物学的底层逻辑可见，生物相容性是与之高度契合的重要研究主题。
合成生物学在医疗中的应用主要包含三个方面，分别是医疗预防、诊断和治疗。
在医疗预防方面，合成生物学主要通过优化疫苗或提供核酸疫苗发挥作用。
相较于灭活疫苗，减毒活疫苗的作用时间更长、免疫力更强，已经成为部分传染病最简单有效的长效疫苗，但目前多数传染病尚未研有成熟的低毒性疫苗。合成生物学的密码子优化技术能够对病毒基因组进行负优化，如通过大规模同义突变重设病毒基因组，在不了解病毒功能的前提下降低病毒毒性，快速生成减毒毒株。该项技术已经在部分疫苗的I期临床中得到应用，具体包括CodaVax-H1N（甲型H1N1流感的减活疫苗）、CodaVax-RSV（抗呼吸道合胞病毒活疫苗）、CDX-005（SARS-CoV-2减活疫苗）等。
除优化减活疫苗外，合成生物学也是制造DNA和RNA疫苗的基础。合成生物学能够利用相关技术直接合成核酸分子，将编码病毒成分的DNA或RNA通过疫苗引入人体细胞，进而实现与自然感染相同的病毒抗原诱导细胞免疫和体液免疫过程。此种疫苗制造方法具有设计速度快、生产过程简单、可选择靶点范围广的优势，能够为疫苗的研发提供更大空间；同时，其免疫反应强，能够提升疾病预防效果。
在医疗诊断方面，利用生物合成技术设计具有特定分子相互作用的生物组件，可以实现实时高效、高敏感性、高特异性的非侵入式检测，其适用范围涵盖癌症细胞、代谢产物、感染因子、毒素等，该种解决方案已在部分非传染性癌症、冠状动脉疾病、传染性疾病（如埃博拉、寨卡、结核病、疟疾、艾滋病、新型冠状肺炎等）以及其他诊断中（如血常规定量分析等）推进临床前研究。
此种检测方式的设计思路可以概括为构建感应器（Sensor）、处理器（Processor）和报告器（Reporter）。感应器负责感应体内或体外环境的目标信号，处理器负责将感应器收集的信号根据医学标准分类为临床类型，最终由报告器将分析结果以易于检验的形式输出。
除构建新结构外，合成生物学也可借由蛋白的定向改造技术，为现有的体外诊断方案提供性能更优的原料（例如酶），推动诊断方案的改进；还可以构建出与人体器官相近的类器官，在药物的筛选、临床的伴随诊断中起到重要作用。
治疗阶段是合成生物学最重要的医学应用领域，利用生物合成技术生产的目标生物体能够直接应用于细胞免疫治疗、工程菌靶向治疗等治疗方式。
其中，细胞免疫疗法是最能体现合成生物学技术先进应用的领域之一，其核心原理为利用生物合成技术改造细胞，以精准地控制细胞功能，为患者提供长期持续的疾病管理。极具代表性的Car-T疗法（Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy，嵌合抗原受体T细胞免疫疗法，本文简称“Car-T疗法”）已经在血液癌治疗中取得了可观成效，Car-T疗法是在T细胞表面添加嵌合抗原受体，以增强与肿瘤细胞表面的特异性抗原结合和T细胞激活能力。将嵌合抗原受体添加至不同的免疫细胞，则可分化出Car-NK、Car-M等多种衍生疗法。
随着合成生物学的进步，可以设计出更多的类似于嵌合抗原受体的标准化、模块化的生物元器件，并排列组合出大量通过感受器接收特定分子信号并通过基因回路处理引发一系列下游反应的高度特异性细胞疗法，提升疗法的有效性和安全性，为各类疗法的进一步发展提供无限可能性。
合成生物学通过系列改造创造特异性的细胞疗法[1]
除改造细胞外，合成生物学还可以改造细菌和病毒，生成靶向肿瘤微环境的溶瘤细菌/病毒，起到载药、募集免疫细胞杀伤癌细胞的作用。例如，经过改造的具有表达肿瘤相关抗凋零抗原的减毒沙门氏菌CVD908ssb-...
