合成生物技術(shù)正在掀起21世紀(jì)生物革命的新浪潮。過去十年,合成生物領(lǐng)域的新公司如雨后春筍般涌現(xiàn),全球資本市場的融資速度甚至一度接近每年90億美元。但時(shí)至今日,合成生物技術(shù)仍面臨一道難以逾越的“死亡谷”——規(guī)模提升與成功率下降之間的巨大鴻溝,甚至不少明星公司都折戟于此。因此,技術(shù)驅(qū)動產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)“放大量產(chǎn)”,是通向市場成功的必經(jīng)之路。
生物制造是多模塊的復(fù)雜產(chǎn)業(yè)鏈,其中不乏上游技術(shù)與下游工程的協(xié)作。而上下游的斷層,往往是生物公司跌落“死亡谷”的核心原因。最典型的技術(shù)難點(diǎn)在于:生物合成難度的“非線性增長”效應(yīng)非常顯著,從實(shí)驗(yàn)室層面的“克”級發(fā)酵,擴(kuò)大至“公斤”級小型發(fā)酵、乃至“噸”級大規(guī)模發(fā)酵的過程中,生產(chǎn)參數(shù)變化成指數(shù)級上升。這要求技術(shù)平臺對上下游全鏈條的技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行全局布控。
普言生物創(chuàng)始人對此舉例道:“針對某個(gè)產(chǎn)品或技術(shù)的實(shí)現(xiàn)路徑,研發(fā)端與工程端的視角可能大相徑庭。在實(shí)驗(yàn)室里,我們做100次實(shí)驗(yàn)只要有1次成功便可驗(yàn)證其技術(shù)可行;而在生產(chǎn)車間里,100次生產(chǎn)哪怕有幾次失敗,都可能導(dǎo)致巨大的生產(chǎn)損耗,甚至可能導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目宣告失敗?！?/p>
普言生物是一家專注開發(fā)廣譜功能蛋白產(chǎn)品的合成生物技術(shù)公司,旗下自主研發(fā)的技術(shù)平臺 —— 廣譜蛋白高效表達(dá)平臺(ProyesLab Multi-protein Matric,以下簡稱PYL-MPM) 在2年時(shí)間落地多達(dá)十余種蛋白質(zhì)產(chǎn)品,并已應(yīng)用于美容護(hù)理、醫(yī)學(xué)研究等多個(gè)領(lǐng)域。蛋白質(zhì)是生命之基,機(jī)體中每個(gè)關(guān)鍵生命過程都有蛋白質(zhì)參與,包括結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)運(yùn)、傳遞、免疫、催化、代謝等。同時(shí),功能蛋白也是生物制造領(lǐng)域的核心產(chǎn)品:在性能材料領(lǐng)域,功能蛋白被廣泛應(yīng)用于組織修復(fù)材料、醫(yī)用耗材等;在醫(yī)藥領(lǐng)域,蛋白質(zhì)藥物已成為治療多種疾病的重要手段;在美容個(gè)護(hù)領(lǐng)域,功能蛋白被廣泛作為抗皺、緊致、修護(hù)等功效護(hù)膚原料。
PYL-MPM基于蛋白表達(dá)設(shè)計(jì)、蛋白工程及定向進(jìn)化等多項(xiàng)合成生物使能技術(shù),構(gòu)建了“底盤系統(tǒng) - 技術(shù)平臺 - 產(chǎn)品矩陣”的完備技術(shù)體系,其中涵蓋蛋白理性設(shè)計(jì)、底盤細(xì)胞構(gòu)建、表達(dá)體系優(yōu)化、分離純化創(chuàng)新等多個(gè)核心技術(shù)模塊,做到產(chǎn)研一體化技術(shù)布局。同時(shí),通過搭建人工智能(AI)-數(shù)字生物平臺,借助多軌多模態(tài)深度學(xué)習(xí)模型、多任務(wù)大規(guī)模蛋白質(zhì)語言模型,該平臺可實(shí)現(xiàn)100億級計(jì)算規(guī)模、99%以上模型預(yù)測準(zhǔn)確率,從而輔助蛋白高效設(shè)計(jì)。此外,PYL-MPM實(shí)現(xiàn)了上游技術(shù)到下游工程的雙向耦合聯(lián)動,以上游技術(shù)平臺創(chuàng)新為主,以下游工程反饋逆向指導(dǎo)設(shè)計(jì)為輔,實(shí)現(xiàn)上下游技術(shù)體系的高效迭代升級,為多元化蛋白矩陣產(chǎn)品的開發(fā)奠定扎實(shí)的底層技術(shù)基礎(chǔ)。
對于如何評價(jià)上下游溝通的有效性,普言生物圍繞產(chǎn)量、產(chǎn)率和得率三大關(guān)鍵指標(biāo)建立了一套評價(jià)體系。一般來說,產(chǎn)量是單位批次產(chǎn)品的產(chǎn)出,關(guān)系到下游效率;產(chǎn)率是單位時(shí)間的合成能力,關(guān)系到能耗管理;得率則直接影響成本及產(chǎn)品穩(wěn)定性。普言生物創(chuàng)始人進(jìn)一步補(bǔ)充道:“除了對三大指標(biāo)的監(jiān)控,我們還對上下游的技術(shù)參數(shù)建模,持續(xù)通過參數(shù)的適配與優(yōu)化,保證整個(gè)體系的經(jīng)濟(jì)性與穩(wěn)定性,從而提供客戶滿意的產(chǎn)品解決方案,助力客戶成功。”
目前,普言生物已成功構(gòu)建了一個(gè)以重組功能蛋白矩陣為基礎(chǔ)的生物制造平臺,已開發(fā)涵蓋多型重組人源化膠原蛋白(I、III、IV、VII、XVII型)、纖連蛋白、彈性蛋白、血清白蛋白、金屬硫蛋白、絲聚蛋白等十余種高性能功能蛋白,并均已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
未來,普言生物將繼續(xù)致力于功能蛋白矩陣的拓展,為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展探索更多的可能性。放大量產(chǎn),是全球生物制造產(chǎn)業(yè)化面臨的共性難題。只有打通上下游、實(shí)現(xiàn)研發(fā)與工程高效溝通的公司才能真正跨越“死亡谷”、推動生物科技走向產(chǎn)業(yè)化、大眾化,才能讓生物制造覆蓋絕大多數(shù)的物質(zhì)生產(chǎn)方式,助力綠色制造與可持續(xù)發(fā)展。