文：Tony
合成生物学是继“DNA双螺旋发现”和“人类基因组计划”两次生物科技革命之后，引领世界的“第三次生物科技革命”。“DNA双螺旋发现”和“人类基因组计划”，使人类实现了从认知生命走向解读生命。合成生物学作为21世纪生命科学领域的颠覆性技术，推动了人类由解读生命到编写生命、创造生命的跨越。
经过20多年的发展，多学科交融的合成生物学如今迎来爆发的时刻。
CoherentMarketInsights发布的数据显示，年全球合成生物学市场规模将达亿美元，预计到年期间复合年增长率为28.0%。其中，生物医学、新材料、农业技术、食品饮料等新兴应用有望推动市场快速增长。
当万物皆可合成，合成生物学正式从幕后走到台前，追捧的资本和企业越来越多，研究范围也随之扩容，从化工、能源、材料、农业、医学、环境再到食品、蛋白质、提取物原料等。
中科欣扬产品经理黄晓芬在植提桥举办的FFNS未来营养素峰会论坛上，分享了合成生物学技术是如何助力天然营养成分的源头创新相关内容。
生物合成营养素，更高效、可持续性
欧睿国际数据显示，年美国市场成为全球膳食营养补充剂第一大市场，中国成为第二大市场也是增速最快的市场，欧洲紧随其后。相较于美国，国内的消费者各年龄段的营养保健食品渗透率比较低，很多潜在需求还没有被充分挖掘和满足，市场需要更多的创新产品。
作为产品创新的源头，上游的“原料端”扮演着不可或缺的作用。
目前，大多数天然活性物质都是从植物中提取而来，可广泛应用于食品饮料、乳制品、保健食品、医药、饲料等行业领域。然而，这种生产模式存在一些短板，比如天然活性物质含量低且差异大，植物生长周期长，产量依赖于生长环境（土壤/日照等因素），占有耕地，以及对生物资源尤其是野生植物资源造成一定的破坏等。
基于合成生物学的生产路径，设计和创建人工合成细胞发酵生产植物天然产物，能够实现大规模发酵产量可控，活性成分纯度高，同时在生产方式和环境方面更加环保、可持续。合成生物学采用的生产工艺清洁环保，易于分离纯化，同时原料可再生且对环境无污染，也符合目前的“双碳”目标。
从SOD到麦角硫因，中科欣扬的技术创新
年，英国学者德纳姆·哈曼（DenhamHarman）首次将衰老与自由基联系起来，指出自由基的积累是导致衰老过程的重要原因，而过量自由基的产生会造成组织细胞中生物大分子化学结构的变化，进而诱发一系列健康问题。
SOD是抵抗自由基的第一道防线
图源：演讲PPT内容
为了防止自由基攻击造成的损伤，生物体拥有一个由酶和非酶类物质组成的抗氧化防御网络来抵御自由基对我们皮肤的伤害，其中SOD（超氧化物歧化酶）是人体防御自由基损伤的第一道防线。在具体的作用机制方面，SOD能通过歧化反应把生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质——自由基转化为完全无害的水和氧气。
传统植物提取方式生产的SOD耐受差，纯度低，常温无法保存，容易受到周围环境、温度等影响，快速失去活性，极大地限制了其发展。
中科欣扬致力于极端环境科考，研发人员曾前往中南美洲火山、印度洋深海、喜马拉雅冰川、云贵高原热泉等极端环境，搜集大量嗜冷、耐热、耐酸碱极端环境微生物资源，通过菌株保存、DNA测序建立起一整套丰富的全球极端环境微生物资源库，为合成生物学开发提供了大量元件。
SYSTASESOD是中科欣扬联合创始人兼CEO董亮在西南印度洋热液羽流区科考中，通过对西南印度洋米深海的极端环境微生物进行筛选获得的稳定的酵母菌生产得来的，其具有耐高温、耐酸碱、活性稳定、半衰期长的特性。
SYSTASESOD是中科欣扬研发最早的一款产品，因其源自极端环境微生物，生物活性成分的稳定性比较有优势，生产效率比传统提取的方式更快，主要应用的领域集中在食品、护肤品、医疗三大方面。
在应用特性方面，SYSTASESOD易稳定、易保存，可以在℃的高温环境下保持稳定、在95℃溶液中半衰期长、在pH4-11时保持高活力。同时，可以在人工胃液（pH3以上）、人工肠液、人工胆汁、血清中保持稳定。
SYSTASESOD稳定性能
图源：演讲PPT内容
除SOD外，麦角硫因也是通过生物合成技术生产。
麦角硫因是一种天然稀有的氨基酸，通常由细菌和真菌生物合成，最早在年从麦角菌（Clavicepspurpurea）中分离得到，植物主要来源于蘑菇、杏鲍菇、谷物、西兰花。中科欣扬推出的SIYOMICRO-ERGO麦角硫因由微生物细胞工厂高效合成，相较于传统的生物提取或化学合成，产量提高了近5倍，进而实现低成本且规模化生产麦角硫因，其在食品、医药、保健食品等领域均有良好的应用前景。
中科欣扬，全球合成生物学创新智造企业
“多学科交融”人才团队的构建是合成生物技术平台的重要前提，中科欣扬已搭建来自中科院、北大、清华、UCBerkeley、南洋理工大学、WageningenUR等国内外高校和科研院所，涵盖合成生物学、化学、生命科学、生态学、环境科学、食品科学、农业科学多个领域海内外高层次人才的核心研发团队。
作为全球合成生物学创新智造企业，中科欣扬始终坚持合成生物学行业独有的一芯二合多产业“π”战略。“一芯”指的是合成生物学使能平台从模块化、定量化、标准化提升工程化效率的源动力，“二合”指的是“合力自然、合成未来”。
中科欣扬合成生物学平台
图源：演讲PPT内容
同时，中科欣扬还引入自动化工程平台（SIYO-AI）和反脆弱生物平台（SIYO-AF），不断提高工程菌改造效率，加速合成生物学产业化应用，率先实现产业从0到1的闭环。
此外，中科欣扬打造了“深圳、北京双研发基地+上海应用+无锡生产”的产业闭环生态圈，构建“产学研用”一体化产业创新链，进一步缩短新品“由研转产”周期，纵深延伸产品应用场景，通过“自建+合作”等多种方式持续扩充产能，以规模化生产降低成本，加速合成生物学技术各领域应用的产业化进程。
基于合成生物学技术的不断发展，植物来源的天然活性产物进入人工合成的新时代，而这个行业的游戏规则也将被重构。
本文整理于中科欣扬产品经理黄晓芬在植提桥年未来营养素峰会上《合成生物学技术助力天然营养成分的源头创新》演讲话题。