生物制造，谁能在新的研究范式上跑得更快？

这个世界上有没有“点石成金”？

也许生物制造就是一种。自从人类开始掌握生物制造以来，已经有几万年了。生物制造离不开古代的葡萄酒制造，二战时期的青霉素，现在流行的透明质酸。可以说，生物制造是一门与我们衣食住行密切相关的科学。

近日，我们邀请了上海交通大学生命科学技术学院合生科技创始人&首席科学家刘天邈特聘教授，揭开生物制造业的神秘面纱。

在刘教授眼里，微生物相当于一个“舞台”，可以让物质释放出新的价值。即使我们发现了40多万种天然产品，生物制造的潜力也远远没有释放出来。“就像银河系中的行星数量和整个宇宙相比，只是一小部分”。

丰叔和刘教授就生物制造进行了深入的交流，他们讨论的话题包括但不限于：

• 什麽是生物制造，它最初是如何发展的？ 制酒及玻尿酸生产 有什么共同之处？
• 为什麽说青霉素促成了？ 现代化制药公司 的出现？
• 怎样从 基因方面 挖掘新物质？ 基因化编辑技术对生物制造业的影响是什么？
• 与欧美相比，中国在生物制造领域有哪些？ 潜在优势 ？
• 生物制造会不会？ 取代传统的化工产业 ？ 未来哪些技术将成为产业发展的重要组成部分？ 驱动力？
• 下一步， AI 是否会改变生物制造？

早期剧透一些“冷知识”：

• 刚刚开发出青霉素的时候，生产成本很高， 购买青霉素的价格相当于一根金条。 。但是现在青霉素制剂的费用甚至是 低于输液管 。
• 三十年代， 微生物探索浪潮的兴起 。 通过在院子里挖一瓢土，可以用简单的培养设备将微生物分离出来。 那时候大企业甚至鼓励员工在出差时顺手带些土样回来，还可以报销差旅费。
• 在过去，人们只能从种植的西红柿中获得保健用品。 番茄素。 现在，酿造酵母产生的番茄素的成本已远远低于农业提取。

/ 01/ 什么是生物制造：制酒和生产玻尿酸有什么共同之处？

李丰：对中国的经济发展而言， 在未来，生物制造是一项重要的工业。 。有一本非常有趣的书叫《地图中的人类历史》，里面提到了为什么人类诞生在非洲，为什么主要文明集中在亚热带或温带，这与我们要讨论的生物制造有关。

简单来说， 起源于文明 不同纬度区域 如何吸收和利用太阳能？ 密切相关。非洲之所以能成为人类的发源地，是因为它吸收和转换太阳能总量大，食物资源充足。人类早期改造的自然能力较弱，非洲的这些条件对人们的生存和发展至关重要。

刘天邈老师曾经提到过一个非常重要的观点，那就是很多自然现象，无论是从植物到人类的演变，还是人们的衣食住行，基本上都是 碳基生命的表现形式 。

传统上，我们用石油化工或煤化工生产塑料袋、饭盒等商品，而石油和煤实际上是 古代碳基生物 (动植物)被埋在地下，经过几万年甚至几百万年的高压、高温和生物发酵。这些物质含有高密度的能量，用于制造化工产品。

天然产物 这是另一种形式。就像我们古代使用的胭脂和染料一样，它们是通过浸泡或从植物中提取的，这是天然产物的一部分。此外，还有其他更复杂的应用，就像我们现在可以通过自然生成制造胰岛素一样，这是典型的 碳链商品 。

碳 它是生命的核心要素。碳链是由碳原子通过共价键连接而成的链状结构。碳链条的长度和碳链条上其他原子的排列影响了有机分子的特性和功能。油、煤等化学物质裂化后，长链烃(氮氧化合物)断裂成短链烃，加上功能组或其他附着成分，我们可以生产出合成橡胶、塑料等多种知名化学物质。

复杂的长碳链只能通过人类、动物、植物或微生物的代谢反应来实现。这种自然的进化过程可以与现代生物制造过程相提并论。 过去，化工制造业擅长处理小分子，而中等分子量的天然产物需要从大自然中获得。 ，例如特定植物的根、茎、种子或动物分泌物等，但是现在我们可以通过 生物制造 生产各种物质的方法。

刘天罡：从学术角度来看，生物制造是指利用生物技术生产各种分子或物质，我主要从事生物制造。 偏天然产物 这个方向。根据分子量，我们大致可以将生物制造分为三类：

首先是含量较小的分子，通常是 100道尔顿(Dalton)以下 。这些物质一般是细胞的主要代谢物，化学结构装饰较少，但产量较大，如生物染料、生物材料、大宗氨基酸等。这种商品通常是 按吨计费 。

二是含量在 在100到1000道尔顿之间 我的主要研究领域是天然产品。这类产品通常是生物活性物质，广泛应用于药品、食品、化妆品等领域。大多数化学小分子药物属于第二类，它们需要的天然产品的体积和重要性不亚于药物，因为食品行业的香精和香料，以及应用于化妆品和日化领域的产品。这种类型的商品一般 基于KG计费 。

三是商品含量较高，一般为 几千到几万道尔 顿 多肽或蛋白质，如抗体药物和功能蛋白质。这种商品通常是 以克甚至mg收费 。

李丰：在自然产品中，一个有趣的例子 玻尿酸 。透明质酸以前是从鸡冠中提取的，后来人们研究表明它是由特定菌种产生的产物。提取这种产品后，可以大规模生产用于美容的透明质酸，然后经过加工、选择和定向选择。

作为全球化工大国，中国 ，占全球化工总产能的近一半，包括天然提取物、石油裂解、煤化工等。整个市场约占中国能源消耗的一半。 三分之一，占工业碳排放的接近 20%，但在中国消费者碳排放中所占的比例不到20% 10%。现在，这一产业在中国的规模已经超过了 8 人民币万亿元。

从石化煤化产业向生物制造转变 ，它不仅是一个复杂的技术挑战，也是降低能耗和碳排放的重要方向。从背景来看，生物制造与传统化工行业在碳链转换、太阳能利用和动植物资源开发方面有着本质的联系。

目前微生物制造已经发展起来。 合成生物学 ，也就是说，我们可以让微生物和细菌定向工作，生产高产率、高性能的透明质酸等产品。从你的角度来看，我们是如何达到今天的水平的？

刘天罡：事实上，从人类开始掌握生物制造到今天，已经过去了几万年。 最早的生物制造是制酒。 。当时可能不知道这是微生物反应，也可能没有具体意识到酶这样的催化剂，但是人类在一次又一次的经验中学会了如何控制这些过程。例如，在制酒时，我们应该防止氧气进入。如果氧气控制不好，可能会变成醋。

在生物制造发展史上，大约100年前就发生了质的飞跃，也就是西方开始研究 微生物和抗生素 。在科技发展方面，西方有两个里程碑，一个是 天花疫苗 ，另一个是 青霉素 。

天花疫苗 从用人痘接种到用牛痘接种，这是一个非常重要的进步。这证明西医的方法被大规模复制推广，颠覆了东方依赖传承的方式。

再看 青霉素 ，它的出现源于研究人员偶然发现一种真菌可以杀死培养液中的其他微生物。青霉素在第二次世界大战期间完成了大规模的生物制造，成为一个完整的产业链。

将微生物产品投入到大规模生产、净化和制造中，这一过程奠定了基础 现代化生物制造技术 基础。从那以后，我们逐渐进入了一个大规模、可控的发酵阶段。

起初，发醇是在桶内进行的，通过控制温度来完成，是一种 自然接种 的过程。然后发展成基于明确的微生物选择，分离出一种可以分离的微生物。 产生青霉素的特定菌种 。接下来，我们将进一步优化条件，比如使用什么样的营养物质会更好，在什么阶段通氧，在什么阶段不通氧，用什么样的搅拌速度和强度等。，以确保菌种能够大规模复制和有序生产。

但是这个阶段与现代分子生物技术还没有直接关系。那时候的重点就是找出一种有效的菌种并严格控制它， “发现”的过程其实是一个自然的选择，需要不断的选择和提高。 。比如哪种细菌可以产生更大的抑菌圈，或者用紫外线照射细菌使其突变，甚至送到太空，用太空射线诱导突变。这是生物制造的第一阶段。

李丰：这一阶段，发醇刚刚成为一门学科和产业。

刘天罡：是啊，当时叫 发酵工程 （Fermentation Engineering）。

李丰：从历史上看，这一轮生物制造促进了发酵工程的开始。除了科学发现，主要驱动力来自战争。例如，抗生素和止痛剂已经成为当时解决伤员疼痛、感染和炎症问题的一大需求。这些需求也促进了发醇产业和产业的发展。

刘天罡：在此，我想给出一个简单的“合成生物学”、“发酵工程”和“代谢工程”的定义，仅供参考。

合成生物学 ，这是一个简单的理解 点石成金 ：原来这种菌种没有一定的能力，但是经过基因编辑或者引入外源基因之后，我们赋予它生成目标物质的能力。这样，它就可以凭空制造我们想要的东西。

和传统的制酒一样，选择天然菌种，然后控制外部条件，实现快速生产。我们称之为这种方法。 发酵工程 。当我们找到一个特定的研究对象，比如一个天生就能做某件事的菌种，通过改变它的新陈代谢，它可以有更高的产量和生产效率。我们称之为这个过程。 代谢工程 （Metabolic Engineering）。

/ 02/如何加速微生物的“进化”？

李丰：刘先生刚才提到，我们在获得一种菌种或微生物后，需要进一步提高其效率，使其只专注于生产目标产品，产量和产量更高。这就是 进化过程 。

然而，在自然环境中，这种进化速度非常缓慢。因此，我们通常使用一些外部方法来刺激它的突然变化，例如各种射线或外部太空环境。我们选择产量更高、产量更高、产量更纯的菌种，然后重复上述过程，最终得到效率最高的菌种。

刘天罡：这个过程可以追溯到六七十年代。伴随着 基因工程 我们是对的 随着对DNA双螺旋结构认知的加深，这些微生物、植物甚至动物基因的内容可以通过切割和编辑来理解。我们逐渐明白这些基因编码了哪些酶，以及它们作为催化剂是如何工作的。

经过几十年的研究，现在很多人都在研究。 产生分子的过程 大家都有全面的了解。虽然不敢说掌握了一切，但是对于大多数已经发现并应用的物质，每个人都可以解释它们是如何产生的。

李丰：这个过程可以分为两个阶段：第一阶段是 研究物质的种类 ，认识到某种菌类可以做某事，第二阶段是 研究基因方面 ，弄清楚它为什么会这样做。

刘天罡：对的，并且 研究范式的变化带来了革命性的变化 。在此之前，我们对某些物质的发现是一般的，比如知道某些草药是有效的，但是不能把重点放在具体的分子上。和 青霉素 发现改变了这一点。我们将某种细菌从土壤或空气中分离出来，并确定它可以产生某种物质。从青霉素开始，我们的研究聚焦于具体的单一物质。

正是这一研究范式的转变，开启了20世纪30年代的转变 探索微生物浪潮 。我们可以花很少的钱，比如从家里的院子里挖一瓢土，用简单的培养设备把家里的微生物分开。当时的大公司甚至鼓励员工出差时带一些土样回来，还可以报销差旅费。

像青霉素这样的物质发现的概率比较高。还有很多抗生素，比如红霉素和金霉素，现在几乎被淘汰了。然而，辉瑞的明星产品带来了巨大的商业利益。

李丰：就历史而言，这些发现 为许多制药公司奠定了基础。 。

刘天罡：是的，比如当初参与青霉素研发的企业就发展成了现代制药公司。

这一研究范式的变化大大降低了R&D成本，也大大增加了R&D成果的总数。每一家公司似乎都发现了一个新世界。这一技术革命不仅改变了科学研究的方式，而且带来了巨大的产业进步。

之后，有了基因工程，每个人都开始 研究这些微生物是如何从基因上产生目标产物的？ 。这个过程的驱动力非常明显，当自然进化的手段不能满足要求时，我们采用人为干预。比如在生成天然产物时，如果你知道某个微生物中有成千上万的基因，其中有几个是关键，你可以增加这些基因的数量，去除那些会分解目标产物的基因，减少中间产物的形成，提高产物的纯度。

这一研发方法大概是从 从20世纪90年代到21世纪初 全球范围内的实施，掀起了一场革命。如今，工业菌种，基本上已经完成了全面的迭代。

李丰：以制酒为例。假设在酒类菌种较少的前提下，我们能否改进菌种，增加葡萄酒的产量，从而获得更好、更纯的葡萄酒，而无需扩大生产线。

刘天罡：是的，这种方法在青霉素的生产中得到了应用。青霉素刚开发出来的时候，生产成本很高， 购买青霉素的价格相当于一根金条。 。但是现在青霉素制剂的费用甚至是 低于输液管 。

李丰：透明质酸也经历了类似的过程。

刘天罡：是的，但是透明质酸的成本没有青霉素低。目前透明质酸的市场规模和规模还远远达不到抗生素等1万吨级的其他生产需求。

李丰：的确，抗生素主要是为了解决更严重的疾病和健康问题，而透明质酸是一种“锦上添花”产品。工业菌种基本完成全面迭代后，下一阶段是什么？

刘天罡：到目前为止，对物质生成过程的认识，以及如何人为干预定向提升这一过程已基本完成。下一次面临的挑战之一是， 目前仍有许多物质不能人工合成，仍然需要从大自然中获得。 。例如 熊胆 ，就肝病的治疗而言， 熊去氧胆酸 这是一种刚需药物，它的最佳成分仍然需要从熊胆中获得。但是这种提取方法很不人道，很残忍，需要活熊提供胆液。

这些物质的形成路径我们已经很清楚了，但是过去只能在自然界中获得，现在可以借助新技术建立一个全新的系统。

/ 03/基因工程对生物制造的影响：下一个研究范式即将到来

李丰：正如你刚才提到的，自20世纪60年代和70年代以来，人们对基因组学的认知逐渐加深，包括酶的作用机制、基因片段的功能，以及后来改良菌种的时期，普通菌种被直接转化为“尖子生”甚至“天才菌种”。基因编辑技术的出现对整个过程中的生物制造业有什么影响？

刘天罡：美国生物技术公司基因编辑的开始可以追溯到 基因泰克 （Genentech）。通过基因工程将人胰岛素基因转化为大肠杆菌，从而实现胰岛素的合成，这是一项开创性的技术，叫做 基因工程 （Genetic Engineering）。但是在那个时候，转基因的能力非常有限，只能转基因进去，让菌种完成胰岛素蛋白等单一任务。

随着工具技术的发展，我们现在不仅可以转移一个基因，还可以删除不必要的基因，将几十个基因片段组合在一起，使其协调工作，产生更复杂的产品。因此，今天的合成生物学已经从最初简单的基因改造发展到可能。 生物合成过程的处理极其复杂 。

李丰：现在我们发现和使用的许多天然提取物实际上只是生物种类的一小部分，许多产品可能从未被发现和开发过。从发现新物质的角度来看，你认为未来生物制造和相关技术会走向什么样的场景？

刘天罡：那是个很好的问题。回到 研究自然产品的范式 ，大约从100年前开始，人类将单一物质从天然植物、动物或微生物中分离出来，讨论它的作用。这种研究范式带来了很大的进步。我们可以提取原材料来识别和净化目标物质，并评估其功能。

到目前为止，人类可能已经发现了。 天然产品有40万种 。从整个世界的维度来看，这是一个非常小的数字，因为从理论上讲，碳基分子组合所能形成的物质数量是极其巨大的， 与整个宇宙相比，银河系中的行星数量只是一小部分。 。

在这些人中，我们每天使用的大概只有 5000种 ，包括降血糖、降血脂、抗肿瘤、抗生素等药物，以及叶绿素、番茄素甚至橡胶等一些不常被注意到的天然产物。

然而，目前，我们发现新物质的速度正在下降。即使我们有比过去更先进的技术手段，这种我们可以看到的矿已经被挖掘了100年，研究人员已经探索了从家庭后院的土壤到南极、北极甚至外太空的范围。由于样本范围的不断缩小，今天这种天然产品的研究范式面临挑战。但是 海洋 事实上，它正在等待进一步发展。

李丰：前不久， 第一艘中国大洋钻探船“梦”号正式列入中国 ，它可以连续航行120天左右，最大钻深可达11000米。“理想”号能否帮助我们进一步扩大探索范围？

刘天罡：是啊，除传统的探索方法外，还有另外一种方法， 发现基因上的新物质 。在过去，我们需要知道某些物质的存在，然后提取它们。现在，即使这些基因暂时不活跃，甚至在特定的环境下，我们也可以通过基因测序找到相关的基因。

比如植物产生的驱虫剂。我们不需要让昆虫先咬健康的植物，然后从植物中提取驱虫剂。我们可以通过基因测序逐一破解和收集物种的基因序列，然后在实验室中将这些基因导入微生物，从而产生相应的物质。我们甚至可以使用AI来预测这些基因可能产生哪些新物质。

如果我们看到一个东西，我们不能用现有的知识积累来解释，那么它很可能是一个全新的发现。在另一种情况下，我们可以重新安排已知的部分，制造完全未知的产品或物质。新技术和新工具平台， 一种全新的研究范式正在诞生。 。

李丰：正如你刚才所说，当多种技术的发展达到一个临界点时，研究范式就会发生变化吗？

刘天罡：是啊，现在已经到了这个阶段。

首先是庞大的基因组大数据量。 。当我们遇到一个物种时，我们可能不知道它产生的物质的所有潜力，比如产生青霉素的真菌。其他几十种物质也被编码在它的基因组中，这些物质的功能可能包括产生味道或风味。大数据使我们能够从基因组中深入挖掘物质的潜力。如今，“挖掘”的范畴已经从传统的土壤样本转移到基因序列，基因组序列已经被数字化保存在数据库中，变成了“在线矿藏”。

二是提高算法和计算能力。 。例如，AlphaFold 2和其他AI技术出现后，我们可以在没有大量盲目实验的情况下，基于当前知识预测未知概率。预测结果可靠后再去实验，实验效率会高很多。

三是试验自动化技术的成熟进步。 。在过去，一项技术的可复制性可能很差。只有懂技术的博士生才能操作实验，效率很低。我读博士的时候，5年内完成一个项目就很好了。但是现在，机器可以完成许多重复的实验。机器不仅效率更高，而且结果更可控、更一致。

最后一个关键点是我们 提高对微生物“舞台”的控制能力 。

这是一种微生物 “舞台”。比如我们有一种高产青霉素的微生物，你可以去除它的青霉素生产能力，产生类似青霉素的其他物质，但不是青霉素。我们预测它可能会产生一些有价值的东西，这样我们就可以利用这种微生物作为“底盘”来释放它的新能力。

如今，经过多年的积累，基因组大数据、AI预测算法、自动化实验技术和微生物底盘技术已经达到了一个新的高点，正好汇聚成一个新的研究范式的开始。

/ 04 /最初的结果在新范式下已经出现，下一步，AI 是否会改变生物制造？

李丰：记得第一次接触合成生物学的时候，看到一张很复杂的图片，充满了各种功能和路径，就像地铁线路图一样。结合你刚才提到的发现过程，如果这项新技术逐渐发展，导致研究范式发生变化，今天有没有一些初步的效果或形式？

刘天罡：黎明已经出现。我们探索的 萜类化合物 例如，这是一种非常重要的天然产品，约占天然产品的四分之一。目前已知的有8万到10万种。这种物质的合成路径比较常见，就像修了一条。 高速路 ，而 不同的出口通向不同的物质 。

过去，当我们寻找植物或微生物时，我们只能发现有限的物质。但现在，我们可以通过基因预测来进一步拓展这条“高速公路”，识别那些尚未被理解或预测的物质，找到更多以前未被发现的出口。

正是这种研究范式的变化进一步扩展了这张非常复杂的“地铁线路图”。如果能把它变成一个工业化、可复制的过程，“地图”就会迅速扩展。

李丰：AlphaFold的蛋白质结构预测是2024年诺贝尔奖涉及AI的许多研究成果。该技术被认为是一种具有显著适用性和强大实用性的底座模型。所以，你感觉到了 合成生物学或生物制造 这个领域，是否也有类似的可能？ 基本AI计算模型或预测模型 ？或在这一领域，AI将更多地被视为一个领域 工具 ，每个人都根据特定的需求、数据和组学结果来使用？

刘天罡：虽然我不是AI专家，但是我认为这两种情况都在发生，而且理论上是合理的。

从生命构成的角度来看，可能有希望研究出一个统一的大模型，可以应用到很多领域。因为一些已知的生命的基本化学变化，比如葡萄糖的应用，无论是昆虫、微生物还是人类，实际上都使用同一个系统。

应用高速公路的比喻，主干道是一样的，只是支系会有所不同。所以从理论上讲， 建立一个通用模型是合理的。 。但是，谁能做到并做好，这是很有挑战性的。

至于第二种情况，我相信 在实际研究领域，没有人会抗拒AI的应用。 。每个人都愿意使用AI来总结经验和归纳规律，帮助解决实际问题，但实际应用的效果取决于实际问题中的数据积累，以及如何使用AI来有效地应用这些信息。

特别是在生物制造领域， 对酶这一催化剂的研究 事实上，AI的应用程序可能会带来很大的变化，而且现在已经出现了。以前我们做酶改造，希望其反应更快，减少副产品。2018年，诺贝尔化学奖的一半被授予“酶定向进化”的研究。这种方法可以在单位时间内创造很多概率，然后选择目标结果。但是现在的AI可以整理出更多的已知信息，帮助我们发现变化的规律，准确地指导酶的设计和改造。它是一种完全不同的研究范式。目前，这两种方法仍在并行发展，但是未来理性设计的方向可能会更有优势，带来更精确的结果。

/ 05/在生物制造领域，中、美、欧各自的实力如何？

李丰：纵观世界，目前中国、美国和欧洲在生物制造或合成生物学领域的研究和产业能力，各自的地位如何？

刘天罡：总的来说，现在三方算得上是旗鼓相当，各有优势。

从生产的角度来看，生物生产的成本主要来自三个方面： 原材料、基础设施和人力资源 。从大宗商品的角度来看，原材料占了大部分成本。如果规模足够大，酒精生产厂只需要少数人来管理，就可以实现现代化和大规模生产。因此，如何降低原材料成本是制造大宗商品的关键。

在原材料供应和能源成本方面，美国具有优势 ，他们 更丰富的生物质量 ，更有利于大宗产品。 生物质 它是指来自植物、动物或微生物的有机物质，可以转化为 能源 。

然而，中国的石油资源相对较少，但可以通过其他方式进行填充，例如国家大力发展的碳利用技术。在这个方向上，我们需要专注于与其他国家竞争的商品跑道。

中国在中间产品方面有优势，比如天然产品的生产制造。 。对于大多数天然提取物来说，原材料的成本大致是每公斤几百元到几千元，中间产品产量小，种类多，所以原材料的成本比例不会很高，主要成本在于劳动力。与欧洲和美国相比，中国的劳动力成本相对较低，生产具有成本优势。

中间产品不仅要求制造精细化，还要求工厂具有一定的竞争力。目前，中国工厂的规模和设备使我们能够与欧美竞争，因为成千上万的生物制造企业很难在欧美生产中间产品。

但是在高附加值领域，欧洲的优势更加明显 。比如减肥药公司美格鲁肽的生产和研发，生产成本低，大部分附加值体现在创新上，而不是生产过程上。因此，欧洲在这些领域仍然具有很强的原创性优势，这也是我们需要大规模追求的领域。

从整体投资来看，我对中国的未来非常有信心。我们拥有大量优秀的工程师和研究人员，以及稳步增长的教育和研究投资。未来，中国将在生物制造领域有长远的发展潜力。

李丰：从你现在的观察来看，你认为未来的生物制造有哪些令人兴奋的蓝图和大方向？

刘天罡：就大宗原料而言，我们可以看到一些即将发生的突破， 尤其是怎样有效地将一碳资源转化为生物质？ 。

例如，将二氧化碳转化为长链碳链，从二氧化碳中产生二碳单位(如酒精)，集中捕捉、应用、转化。假如在这个领域有所突破， 使生物制造在与石油的竞争中占有优势。 。从理论上讲，这是合理的，就像之前提到的如何利用太阳能一样，也就是太阳能赋予一碳能量，将一碳物质转化为可用的能量物质。

李丰：这听起来很有趣，就像一个重复或加速进化的过程。地球的早期阶段也是从无机物开始的。在能量和环境的作用下，它逐渐演变成一个长期的刺激，包括温度和压力。 有机物 ，然后形成复杂的有机体。

刘天罡：那是非常令人兴奋的。假如这一突破能够实现， 可以为碳减排提供新的路径 。

在自然产品领域 ，我们将原本依靠自然资源的获取过程转化为可控的工业发酵过程。前者从植物或动物那里获取物质，后者利用酒精等技术处理某些物质的获取问题。这种突破在每个案例中逐渐实现。正是因为这些实际案例的成功，生物制造现在才受到如此多的关注。

李丰：现在你所做的研究和产业化，有哪些令人兴奋的进展或方向？

刘天罡：数十种植物来源产品的工业生产已成功实现。例如 番茄素 ，这种长链物质有40个碳原子，会使番茄呈红色，具有良好的保健功能。在过去，它只能依靠种植番茄来提取，但是现在，我们用酿造酵母来生产，成本已远远低于农业提取。这不但改变了生产方式，而且可以更好地利用土地资源。西红柿可以用来食用，而非在提取过程中浪费。

类似的案例还有很多。虽然目前的生产方式已经形成规模，但仍然支持整个行业的进步， 但是更令人兴奋的是没有被发现的天然产物。 。现在我们已经发现了大约40万种物质，但是未来还有多少？这一空白可以通过新的研究范式逐步填补。

现在，整个生物制造领域正处于“ 跑马圈地 “在那段时间里，每个人都回到了100多年前探索自然产品的时代。世界上有无数未知的物质等待被发现。这些物质不是随机产生的。它们在自然界中都有功能，但当我们发现某些物质时，我们可能不会立即意识到它们的用途。

如果这些物质积累得足够多，就会出现工业化的链条。 。就像瑞士有很多制药厂一样，制药厂有一个很大的相关行业，那就是香精香料行业。每个人在实践药物的过程中，都会发现有些物质没有药物活性，但是味道很好，所以这些物质都是 转 适用于香精香料行业 。而且如果进一步研究，发现它还具有杀虫活性，又能 转变为农药领域 。

它是物质利用的链条，我们发现的物质并非仅仅适用于某种功能。 如果你发现了足够多的物质，你可以使用它们来满足那些还没有被填满的需要。 。它是生物制造业未来更广阔的市场和探索空间。

/ 06/从教授到企业家的角色转变，有什么感觉？

李丰：身为企业家，你在做科技创新转型和产业化时，有哪些经验和体会？特别是 从教授到企业家的角色转变 在这个过程中，你有什么特别的感觉？

刘天罡：在做科学研究时，尤其是应用基础研究时，我最大的感受是， 贴近市场 。许多时候，我们的成果转换结果并不好，主要是因为我们不知道市场需要什么。

很多人选择跟随文献热点，重复别人做过的事情，努力在现有方向做得更好。事实上，如果你能选择一些尚未解决的问题，你可能会以更低的成本取得更大的成功。这些问题往往来自 实际的工业需求和市场反馈 ，接近市场需求做科研，才能事半功倍。

李丰：确实不要故步自封。那么，在这么多年的科学研究和产业化过程中，你 认为哪些阶段或时间节点是最难的？ ？是什么原因造成了这些困难？

刘天罡：每一个阶段肯定有不同的困难。 读博士期间 ，最大的困难是 缺乏解决问题的能力 。您可能知道问题在哪里，但是没有掌握解决问题的方法和思路。

到了 博士后阶段 ，如何选择 研 究方向 这将成为关键，它将直接决定你职业发展的轨迹。如果你选择了不同的主题或方向，你可能会在同样的努力下进入完全不同的情况。

但是，对于整个研究过程来说，最困难的阶段是 研究小组和实验室最初成立 那些年。那时候，你需要平衡许多事情，要做到“既要又要”：我们不仅要想办法获得研究经费，还要静下心来照顾学生，选择研究内容。我认为那个阶段是所有年轻人面临发展时最重要的问题。

但是正如我之前所说，如果你能在那个阶段 找出别人还没有解决的问题。 ，而且这个问题恰好是 市场上存在的痛点 ，那么你成功的概率会大得多。相反，如果你进入了一个高度内卷的研究方向，在资源有限的情况下，竞争会更加激烈，你的发展会更加困难。

李丰：很好的理解。自打 我们国家将生物制造纳入未来产业规划 以后，你能感觉到这个政策对你或行业有什么影响吗？另外，你认为你最需要的合作或资源类型是什么，无论是做科研还是做公司？

刘天罡：首先，我可以清楚地感觉到，从2024年开始，人们越来越重视生物制造领域，也越来越重视。

第二个问题，我们现在最需要的是 运用的出口 ，也就是说，需求越多，这种需求必须确定。我们做一件事并不难。难的是我们做的事情能否形成。 闭环 ，能否形成一个 产业规模 。你们做的东西要能卖出去，最好是生产多少就能卖多少，但是在实践中，这条通道往往不畅通。

李丰：理解。它不仅仅是一个需求问题，还涉及到 上游和下游生产工艺 、 利益链的构成 等等。举例来说，当原有的技术价格昂贵、数量少、不稳定或供应分散时，市场有动力寻找替代方案。这一替代方案需要 价格实惠，供应稳定，纯度高，效率高。 ，但是真的很难找到这样的机会并且符合它，对吗？

刘天罡：是啊，你不仅要抓住市场的强烈需求，还要在需求得到满足之前迅速找到切入点，把事情做好。

李丰：从你个人的理想来看，无论是科研、科学还是公司研发，如果你站在更长远的时间线上，你最终想做什么？ 实现哪些目标？ ？

刘天罡：从企业层面来说，中国没有一家企业能达到西方大型天然产品企业的水平。比如辉瑞、拜耳，这些企业从发现天然产品开始，一步一步从明星分子扩展到各个方向。

过去，我们错过了这一发展过程。在全世界都在“挖掘”的时候，我们并没有参与其中，确实错过了一些机会。

但是，如今由于技术的迭代和积累，以及新机遇的出现，这种错过的差距已在一定程度上缩小。 新技术使我们回到相对平等的起跑线上。 。当然，世界各方面还是有差异的。在一些地区，AI计算技术更先进，在底盘技术积累方面更有优势。但总的来说，每个人的能力差距并没有很大的不同。

现在，关键在于， 谁能在新的研究范式上跑得更快？ 。谁拥有足够多的化合物，谁能生产足够多的商品，谁将在未来迅速成长，占据优势。

本文来自微信公众号“峰瑞资本”（ID：freesvc），作家：刘天邈 经授权发布的李丰，36氪。

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