以合成生物技術(shù)進(jìn)行微藻開發(fā)

以合成生物技術(shù)進(jìn)行微藻開發(fā)，「元育生物」中試基地建成、即將啟用原創(chuàng)2022-08-0516:49·\t"/article/7128311612447916583/_blank"36氪文|林廣源編輯|海若鏡在合成生物學(xué)推動(dòng)下，微藻產(chǎn)業(yè)備受資本關(guān)注，多家新興企業(yè)獲得一線機(jī)構(gòu)投資。技術(shù)革新，有望推動(dòng)微藻開發(fā)從農(nóng)業(yè)走向工業(yè)化。中國是全球最大的微藻生產(chǎn)國，微藻年產(chǎn)量約為1.1萬噸干粉，相關(guān)企業(yè)主要集中在云南、內(nèi)蒙古、山東等省份，主要經(jīng)濟(jì)藻種有螺旋藻、小球藻、雨生紅球藻。大部分企業(yè)以戶外養(yǎng)殖微藻為主，深加工產(chǎn)品少，呈現(xiàn)出“偏農(nóng)業(yè)”的生產(chǎn)格局。微藻開發(fā)企業(yè)元育生物成立于2021年6月，創(chuàng)始人肖奕博博士畢業(yè)于清華大學(xué)。2021年12月，元育生物獲得了經(jīng)緯創(chuàng)投數(shù)千萬元人民幣的Pre-A輪融資，近日肖奕博接受36氪采訪，講述了元育生物近期發(fā)展進(jìn)程和對微藻產(chǎn)業(yè)的洞察。小圈子與藍(lán)?！拔⒃濉辈⒎欠诸悓W(xué)名詞，而是指代那些只能在顯微鏡下辨識形態(tài)的藻類單細(xì)胞或簡單多細(xì)胞生物。微藻分為真核生物和原核生物，真核微藻具有葉綠體，典型代表是綠藻（綠藻門）；原核微藻不含葉綠體，但含有葉綠素a，能夠進(jìn)行產(chǎn)氧性光合作用，代表是藍(lán)藻（藍(lán)藻門）。當(dāng)前，綠藻門、藍(lán)藻門、金藻門和紅藻門，這四類微藻藻門廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)。肖奕博向36氪介紹了微藻作為工業(yè)底盤的優(yōu)勢：“微藻更適合積累脂類或脂溶性物質(zhì)。此外，微藻本質(zhì)上是一種植物細(xì)胞，更適合生產(chǎn)人類可食用的物質(zhì)。而且微藻相比植物具有更高的光合效率、更短的生長周期?！痹缭?0世紀(jì)60年代，日本就開始大規(guī)模培養(yǎng)日本小球藻用作健康食品。70年代，能源危機(jī)引起了利用微藻合成生物能源的興趣，美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)通過水生物種計(jì)劃(ASP)啟動(dòng)了一項(xiàng)專門的研發(fā)項(xiàng)目，用于開發(fā)替代性可再生燃料。中國微藻產(chǎn)業(yè)始于20世紀(jì)80年代，主要為螺旋藻以及部分小球藻，少量鹽藻。1989年，云南程海湖建起了第一個(gè)螺旋藻中試生產(chǎn)基地。目前，中國微藻產(chǎn)業(yè)存在養(yǎng)殖規(guī)模小且分散、產(chǎn)品單一且高附加值產(chǎn)品少、科研開發(fā)能力不足等問題。肖奕博認(rèn)為，微藻是個(gè)小圈子。“從兩個(gè)維度來看，一是利用微藻細(xì)胞做研究的人比較少，導(dǎo)致微藻技術(shù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化率低；二是微藻的市場規(guī)模與整個(gè)生物行業(yè)相比小，中國微藻產(chǎn)品絕大部分都是自養(yǎng)生產(chǎn)的，產(chǎn)能較低，全國年產(chǎn)能僅萬噸左右，處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。所以說，微藻行業(yè)其實(shí)是一片藍(lán)海。”技術(shù)布局與團(tuán)隊(duì)現(xiàn)狀技術(shù)研發(fā)方面，元育生物的首席科學(xué)家和首席顧問分別是清華大學(xué)的潘俊敏教授和吳慶余教授。潘俊敏實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)主要聚焦微藻分子生物學(xué)研究，吳慶余實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)則較為關(guān)注微藻工業(yè)化生產(chǎn)工藝?！霸锊皇且粋€(gè)單純以底盤細(xì)胞為優(yōu)勢的公司，我們其實(shí)更關(guān)心微藻源的技術(shù)，包括微藻基因、代謝通路?！惫局饕捎肅RISPR技術(shù)對微藻進(jìn)行基因編輯，據(jù)36氪了解，元育團(tuán)隊(duì)開發(fā)的微藻基因編輯方法陽性率達(dá)到20%-30%。高蛋白、高油脂含量的小球藻藻種，來源：元育生物此外，針對食品方向的管線，元育生物采用人工誘變的方法構(gòu)建優(yōu)勢菌株，以避開轉(zhuǎn)基因的“敏感性”。元育生物目前采用ARTP等離子體誘變技術(shù)，“元育生物現(xiàn)階段的誘變周期縮短到了7天一個(gè)批次，下一步將設(shè)計(jì)微流控方法實(shí)現(xiàn)超高通量篩選?！痹趫F(tuán)隊(duì)構(gòu)成上，“元育生物現(xiàn)有30多個(gè)工作人員，研發(fā)人員為主，集中在上中游研發(fā)，也有一部分生產(chǎn)工作人員?！毙ま炔└嬖V36氪，“元育生物有三位技術(shù)總監(jiān)分別負(fù)責(zé)上-中-下游的技術(shù)開發(fā)。”負(fù)責(zé)上游開發(fā)的技術(shù)總監(jiān)是具有分子生物學(xué)背景的海歸博士；負(fù)責(zé)中游研發(fā)的技術(shù)總監(jiān)同樣畢業(yè)于清華大學(xué)，熟悉微藻開發(fā)工藝，且有多年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。下游涉及到發(fā)酵生產(chǎn)，由產(chǎn)業(yè)內(nèi)具備發(fā)酵經(jīng)驗(yàn)的人擔(dān)任技術(shù)總監(jiān)。細(xì)胞內(nèi)工程化和細(xì)胞外工程化提到微藻生物的研發(fā)重點(diǎn)，肖奕博提出了“細(xì)胞內(nèi)工程化”和“細(xì)胞外工程化”的概念。細(xì)胞內(nèi)工程化，是指微藻的分子生物學(xué)操作，包括基因編輯，代謝通路優(yōu)化，涉及到優(yōu)勢工程藻種的研發(fā)；細(xì)胞外工程化是指發(fā)酵、生物分離等工程技術(shù)。肖奕博認(rèn)為，不同微藻的細(xì)胞內(nèi)工程化和細(xì)胞外工程化重要程度不同?！爱愷B(yǎng)發(fā)酵的微藻，細(xì)胞內(nèi)工程化重要性占比達(dá)到了50%，但對于光自養(yǎng)藻種，細(xì)胞內(nèi)工程化重要性占比則達(dá)到了90%，細(xì)胞外工程化占比僅10%。”“微藻行業(yè)發(fā)展緩慢的原因之一是大家都集中關(guān)注自養(yǎng)微藻的培養(yǎng)技術(shù)，但它只有10%的重要性，這是偏向農(nóng)業(yè)開發(fā)的。”肖奕博補(bǔ)充道，“必須通過細(xì)胞內(nèi)工程化來提高整個(gè)行業(yè)的能力?！痹镎J(rèn)為，只有通過控制細(xì)胞，而不是控制環(huán)境才能提升產(chǎn)業(yè)能力?！霸锸且患矣煤铣缮飳W(xué)技術(shù)做微藻產(chǎn)品的公司，細(xì)胞內(nèi)工程化是我們重點(diǎn)關(guān)注的研發(fā)方向?！毙ま炔┲赋?，“元育生物將細(xì)胞外工程化作為儲(chǔ)備技術(shù)在開發(fā)，像在光反應(yīng)器中光的傳播距離、均勻傳遞等方面做了一些細(xì)節(jié)工作。”產(chǎn)品管線和商業(yè)模式針對微藻的小圈子藍(lán)海屬性，元育生物以附加值高、市場體量大的產(chǎn)品作為切入。“把選品想象成一個(gè)金字塔，金字塔頂端的產(chǎn)品價(jià)值非常高，但是市場規(guī)模和體量也會(huì)非常小，同時(shí)做的人又多，出口就會(huì)非常窄；如果是大宗原料，對成本特別敏感，規(guī)模又要求非常大，資金和時(shí)間投入會(huì)非常高?！毙ま炔┙忉尩?，以附加值高、市場體量大的產(chǎn)品入手，元育生物選擇從金字塔中間的‘middlemarket’切入，再朝金字塔的上下延伸拓展，現(xiàn)階段的主打品類是類胡蘿卜素、高值脂肪酸和蛋白質(zhì)。目前，元育生物3000平方米的中試基地已經(jīng)建成，即將進(jìn)行中試投產(chǎn)。談到產(chǎn)品的競爭力，肖奕博舉了蝦青素的產(chǎn)品例子?！艾F(xiàn)在的蝦青素主要來源還是以紅球藻為主，主流的戶外光合自養(yǎng)養(yǎng)殖方法相對低效且不穩(wěn)定。元育生物采用發(fā)酵方法能夠提高細(xì)胞密度，最終提高蝦青素的產(chǎn)能，降低成本?！痹镏性嚿a(chǎn)線，來源：企業(yè)供圖另外，其產(chǎn)品規(guī)劃中有一二代之分，一代產(chǎn)品通過發(fā)酵技術(shù)提高產(chǎn)量從而降低成本，二代技術(shù)會(huì)以更高效的細(xì)胞作為底盤，通過蝦青素通路相關(guān)基因的增補(bǔ)等代謝工程優(yōu)化手段實(shí)現(xiàn)降本增效。商業(yè)模式上，元育生物定位為微藻基原料的上游供應(yīng)商，面向B端客戶，如食品保健、動(dòng)物營養(yǎng)等產(chǎn)品開發(fā)商。在和下游客戶打交道的過程中，肖奕博認(rèn)為“微藻企業(yè)的核心競爭力是滿足客戶需求的能力，能否穩(wěn)定提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品是關(guān)鍵