其中，設(shè)計是指根據(jù)目標產(chǎn)物設(shè)計合理的基因通路，利用細胞內(nèi)部天然既有或外源補充的物質(zhì)合成目標化合物，即原料在多種酶的作用下轉(zhuǎn)化為目標產(chǎn)物的過程。構(gòu)建是指根據(jù)設(shè)計的基因序列制造出相應(yīng)的DNA片段并確保基因通路在活細胞中如預(yù)期地工作。測試是指搭建完成細胞工廠后，對細胞狀態(tài)、中間產(chǎn)物濃度和終產(chǎn)物濃度等多項指標進？評估。隨后，根據(jù)測試結(jié)果的反饋對設(shè)計進行優(yōu)化迭代，最終獲得目標產(chǎn)物的細胞工廠。

從實驗室到工廠，合成微生物解決的不只是化合物合成成本的問題，而且超越傳統(tǒng)化學工藝，正在創(chuàng)造全新的分子和材料。李騰博士指出，“就像集成電路轉(zhuǎn)變了信息處理的方式一樣，合成微生物也將改變?nèi)藗冊谖磥砣绾潍@取新分子和新材料”。

合成生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進程加快

合成生物學的產(chǎn)業(yè)化落地率先發(fā)生在國外，Ginkgo Bioworks、Lodo Therapeutics、Zymergen、Synlogic、Indigo Agriculture等創(chuàng)業(yè)公司已經(jīng)成為合成生物技術(shù)領(lǐng)域的明星企業(yè)。其中，將合成生物技術(shù)和人工智能結(jié)合起來，應(yīng)用于電子工業(yè)新材料開發(fā)的Zymergen，成長格外迅速。

2013年，Jed Dean和Zach Serber在美國加州埃默里維爾成立Zymergen。在此之前，他們在合成生物技術(shù)公司 Amyris 研發(fā)可再生能源。在嘗試改造微生物去生產(chǎn)生物燃料的過程中，兩人發(fā)現(xiàn)使用傳統(tǒng)的研發(fā)方式進展緩慢——10個設(shè)計方案的測試需要1個月時間才能完成，他們希望運用自動化來加快實驗進程，并把這種想法落地在Zymergen。

Zymergen將智能和自動化技術(shù)融入到設(shè)計、構(gòu)建和測試的全流程中，并結(jié)合海量的？物組學數(shù)據(jù)，使得工程化改造微生物的效率成倍提升，并將其應(yīng)用于柔性有機發(fā)光半導體（flexible OLED）等新型電子工業(yè)材料的開發(fā)。據(jù)Crunchbase記載，Zymergen成立近7年來，總共完成4輪超過5億美元融資。

藍晶微生物于2019年10月與央企化工巨頭中化國際（600500．SH）在清華大學簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方共同推動生物基可降解材料PHA的產(chǎn)業(yè)化，是國內(nèi)合成生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的一項重要進展。

用生物實驗的自動化構(gòu)建技術(shù)壁壘

由于生物系統(tǒng)的復(fù)雜性，在活細胞內(nèi)設(shè)計基因通路是一項難度極大的工作。藍晶微生物研發(fā)團隊的基因通路設(shè)計和開發(fā)能力在全世界處于領(lǐng)先地位，顧問團隊更是合成生物技術(shù)領(lǐng)域一系列技術(shù)標準和理論的早期奠基者。具有生物與物理復(fù)合學術(shù)背景的張浩千博士曾在5年前設(shè)計并合成了包含＞50個基因元件的基因通路，該通路的復(fù)雜度至今無人超越；李騰博士則憑借其將合成生物技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)微生物領(lǐng)域的成就在2019年入選《麻省理工科技評論》評選出的中國區(qū)“35位35歲以下科技創(chuàng)新青年”和《財富》雜志中國40位40歲以下商界人物。目前，藍晶微生物已經(jīng)建立起國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)界獨有的基因通路設(shè)計平臺，該平臺面向醫(yī)療、環(huán)保和消費領(lǐng)域的分子和材料創(chuàng)新需求可輻射千億美元規(guī)模的全球市場。

藍晶微生物工作流（資料來源：藍晶微生物）

在張浩千博士看來，阻礙合成生物學進一步發(fā)展的因素主要有兩個：

第一，每堿基對DNA的合成成本限制了合成生物技術(shù)所能處理的生物系統(tǒng)的規(guī)模。盡管在過去20年中，DNA合成成本已經(jīng)降低1000倍，但至少還需要一個數(shù)量級的成本降低，才能在任意生物細胞中開展基因組規(guī)模的工程化改造。

第二，生物實驗自動化的程度決定了設(shè)計、構(gòu)建和測試的循環(huán)迭代速度。高通量、良好集成的自動化實驗將大大加快數(shù)據(jù)采集的過程，拓寬數(shù)據(jù)記錄和分析的維度，提高生物研發(fā)結(jié)果的再現(xiàn)性。

藍晶微生物正在構(gòu)建一個依靠自動化技術(shù)研發(fā)細胞工廠的流水線，并逐步使用智能來取代傳統(tǒng)解讀實驗數(shù)據(jù)，公司自主開發(fā)的Holog系統(tǒng)能夠存儲、分析所有的實驗過程數(shù)據(jù)。

李騰博士表示，“現(xiàn)階段，我們研發(fā)自動化平臺的聚焦點是測試環(huán)節(jié)，這對于藍晶微生物進行高效率的微生物定制開發(fā)非常關(guān)鍵�！�