奔跑在合成生物“新赛道”

本文转自：人民日报海外版

留美海归晁然——

奔跑在合成生物“新赛道”

王 威

《 人民日报海外版 》（ 2024年04月03日 第 10 版）

晁然（中）与团队成员在实验中。

受访者供图

合成生物学是一门新兴的跨学科研究领域，是为生命科学服务的新研究范式，拥有巨大发展潜力。在浙江杭州，一些代表性企业与项目正崭露头角，留美海归晁然创办的衍进科技是其中之一。不久前，晁然利用自主搭建的高通量蛋白质设计和测试平台，成功形成了原创性的农业育种基因序列。作为欧美同学会海归小镇（杭州·数字医药）第一批入驻企业之一，晁然带领团队正利用自主开发的智能柔性化生命铸造厂系统，为日化、饲料等行业开发高附加值生物合成产品。

“如何将科研人员从机械性工作中解放出来，投入到更需要创造性的地方？”

在浙江大学竺可桢学院读书时，还在读大一的晁然便获得了国家大学生创新训练计划的经费，他从橘子皮中提取化合物，回收泡沫塑料，并以此做了刨花板、胶合板，还开发出了防虫产品。而后，他前往加拿大英属哥伦比亚大学学习，之后在美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校攻读化学与分子生物工程专业博士。

博士期间，晁然一直从事高通量合成生物学的方法研究，并主导了全球较早的全自动生命铸造厂（biofoundry）系统的开发。

在研究中晁然意识到，生物工程在医疗、生物化工以及基础研究等领域虽然取得了广泛成果，但是，其中的研究过程依然依靠大量非标准化的人工操作，成本高、效率低、错误率高、实验缺乏可重复性等问题，一直以来都是限制该行业发展的瓶颈。

比如，做发酵菌种研发的过程需要在未知方向上大量“试错”，“试错”过程需要依靠硕、博水平的科研人员做基因编辑和表达。这种人工“试错”的方法十分缓慢，为了扩大规模，企业往往需要雇数十到数百名科研人员，执行各种劳动密集型重复手工劳动……“如何将科研人员从机械性工作中解放出来，投入到更需要创造性的地方？”晁然一直在思考。

“在学校开展研究更多是追求高精尖的概念验证，但要想真正把这个系统做好，把高通量生物学各个流程打通，需要扎扎实实做好生物信息软件开发、硬件自动化以及分子生物学等交叉学科的每一个工程类别的开发。”晁然说。

得益于工程与生物双向专业特长，晁然决定要利用好跨学科优势，他与课题组在伊利诺伊大学参与了智能柔性化生命铸造厂样机的研发，实现了多个合成生物学研发流程的自动化。而后，晁然与几位志同道合的同学一道，联合创立了LifeFoundry公司。团队通过对生物系统的零件化和标准化，令设计、构建、测试、学习的工程改造循环更加便捷，在此基础上，将合成生物学研发流程进一步自动化、工业化。

“让大家用不同的思维方式去解决问题，为创新埋下种子”

2018年，晁然带着自己的创业梦想回到浙江杭州，成立了杭州衍进科技有限公司。

“美国在生物技术、分子生物学研究领域相对前沿，但在工程领域，硬件开发、机械工程这些涉及自动化设备的方面，国内的优势更明显。”晁然说，在生物制造领域，国内的业务发展、产业体量以及产业的成长速度要比美国更快，可以更好发挥产业规模和供应链优势。

晁然带着国际化的团队入驻杭州，他表示，组建国际化团队在科研方面拥有不少优势。“年轻的海归们拥有很多大胆的新想法、新思考，我们大家在一起会碰撞出许多火花。近年来，无论是团队研发模式还是公司运营模式，都有一些创新。我们让不同国籍、不同文化背景、不同专业的人一起协作，让大家用不同的思维方式去解决问题，为创新埋下种子。”晁然说。

在团队的共同努力下，公司自主开发了第二代智能柔性化生物铸造厂系统“达尔文”。通过这一系统，研究人员只需利用生物CAD平台将自己的工程改造思路表达出来，系统就可自主完成后续实验，无须人工干预，通量高、速度快，减少了错误率。

“通过平台，生物企业可以快速有效地做出符合要求的发酵菌种，研发速度快了不少。”晁然表示，系统采用了柔性化设计，通过对软硬件系统的模块化调用，可以在不同研发任务之间快速切换，能够广泛应用于发酵菌种开发、酶优化、哺乳动物细胞系改造等领域。目前，系统已经实现了全自动高通量DNA组装、工业菌种筛选等研发流程，验证了其灵活性及强大的生物加工能力。在此基础上，结合机器学习算法，系统还可以实现生物系统“设计—制造—加工—学习”的闭环迭代。

目前，这一平台已与包括世界500强、国内行业龙头等多家企业开展合作，为日化、饲料、食品、能源、医药等行业开发高附加值生物合成产品。

“我们会在海归小镇努力创业，发挥好留学人员作用”

“回国创业最期待的就是良好的创业环境、完善的产业生态和人才的聚集，海归小镇几乎都满足了。”团队入驻欧美同学会海归小镇（杭州·数字医药）后，晁然感慨说，杭州的人才政策精准、专业，这是他们选择创业地点的重要考量。

创业路上，晁然团队从政府方面得到了很多实实在在的帮助。他说：“杭州市、萧山区相继出台了支持合成生物产业发展的针对性政策，海归小镇也将这一领域定为重点发展方向。各级政策制定的过程中充分听取了我们一线工作者的建议，市、区、小镇层面在政策申报中都给予了专业指导。2023年我有幸入选了国家级与市级的人才项目，获得了更大力度的创业创新扶持。”

晁然表示，浙江大学杭州国际科创中心落地海归小镇，团队与科创中心积极互动，已经在人才培养、设备共享、基础科研等方面展开合作，近期也将建立联合实验室，在特定领域进行技术攻关。

如今，海归小镇已建立了高水平的生活配套，对国内外人才的吸引力更高。晁然介绍，公司以杭州为总部，并与在美国伊利诺伊州以及硅谷的办公室紧密协作，依托海归小镇，可以很好实现国际引才与团队互访。

同时，晁然团队还与其他企业实现了有效的互动，并达成了合作。比如，与传化集团和新安化工在转基因农业领域签订了研发合作。“国际代表性企业在这一方向创造了很大产值，并有近20年的专利布局，我们的合作方进入此方向，面临较大的技术壁垒。因此，我们不仅要建立独立的知识产权，还想要做到更好。”令人惊喜的是，利用团队搭建的高通量蛋白质设计与测试平台，经过4—5个月的研发，晁然团队开发出活性高于国际水平两倍以上的基因序列，有望开发出新的业务增长点。

如今，晁然团队已在海归小镇建设了超过2000平方米的办公和研发空间，并依托国内供应链，完成了第二代全自动平台“达尔文”的自主研发，可以直接通过机器学习算法完成对于细胞等生物体系的建模与优化，在动物营养、精准农业、日化、先进治疗等领域开始产业应用。

“我们会在海归小镇努力创业，发挥好留学人员作用，共同建设这一创新生态。”晁然说。