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【泰有分享】上帝之手,蓝晶微生物与合成微生物学

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【本群通告】泰有基金-创始人线上分享沙龙
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【本期嘉宾】李腾

【嘉宾介绍】李腾

清华生命科学学院博士

【记录人员】李佳薇
家好,我是李腾,蓝晶微生物(Bluepha)的CEO,今天给大家分享一下Bluepha在做的事情。

        

        这张图片是一个大肠杆菌细胞的基因组上基因之间的相互作用网络的拓扑结构。每个红色的点代表的是一个基因,两个点之间的连线代表这两个基因会通过一种机制相互作用,从而相互影响彼此的功能。这个网络虽然很复杂,但是这些年随着生物技术的发展,人们对生命系统的认识越来越清楚了。这时候就有研究者考虑把生命系统看成一个工程系统,用工程学理念对这个网络的局部进行重构,赋予生命系统一些新的功能。于是在学术领域就诞生了一个新学科:合成生物学。
 合成生物学

        大家知道地球上的生命可以大致分成动物、植物、微生物三种。其中植物的基因组实在是太与众不同了,人们对植物基因信息的认知又非常有限,所以合成生物学优化搞不了。因此植物的修改还停留在简单的基因工程层次上,这就是常说的转基因植物。


        动物的合成生物学改造应用前景很广,之前瓶颈在于工具不好用,导致人们改造的能力很差。类似于你知道怎么修手表,但是你没有小镊子这类小工具所以修不了,因为手指头太粗了。这种情况在2013年突然有了巨大的改变,一篇划时代的论文报道了一个叫做CRISPR-Cas9的基因编辑工具,然后整个生命科学界都爆炸了!所以未来的几年,大家肯定会看到生命科学领域将有很多重大的成果出现的,尤其是合成生物学领域,原因就是基因编辑工具的发展。不过动物的合成生物学的应用之路比较长,因为人们对动物系统的认知还有限。当然这中间还出现过韩春雨事件,声称开发出了一种新的基因编辑工具,比CRISPR更好用,事实证明是扯淡的。

BLUEPHA在做什么?

        我们公司目前不搞动物,而是做微生物的合成生物学。所以大家看我们的中文名叫做“蓝晶微生物”,特意强调了一下微生物。选择做微生物的原因是微生物结构最简单,人们怼他的认识最系统,同时工具也最完备。但是用工程化的方式去优化微生物有什么用处呢?用处还是很大的,比如所有用“发酵”方式生产的产品都是微生物制造的,酸奶、啤酒、味精、氨基酸、胰岛素、透明质酸、大部分抗生素等等,涵盖了食品、药品、工业品、日用品等等很多门类。美国的数据表明全美GDP的大约2%都是由微生物尤其是优化之后的微生物驱动的,这在中国大体也是这么个概念。


        我们做的事情核心就是两方面:一是建立了一整套用于优化微生物的流程,二是找到了一个特别有显示度和想象空间的产品。


        先说第一部分,我们建立了一个优化微生物的流程。我们的联合创始人一共三个人,除了我之外两个都是学术大牛。这么多年我们积累了很多东西,这些是我们建立这个流程的基础。有了这个基础,我们就自己开发了一套工具把它固化下来,内部叫做HoLog。简单地说是一套整合软件,从工程学的角度是建立了快速的“Design-Build-Test” Loop。之后我们还开发了一些标准化的元件,相当于建立了一套ISO标准。我们做的这一套标准比较厉害,在今年年初和上周分别发了两篇顶级期刊的学术论文,其中有一篇发在了Nature子刊上。这些元件比较厉害的地方在于它可以在不同的微生物中稳定的发挥相同的功能。目前广泛应用于生物制造的微生物大概有10种,其中有一些以前是很难改造的,而我们开发的元件却可以在不同的微生物中Work,这个相当于提高了人们用合成生物学优化微生物的能力。


        上面讲的这些可能比较晦涩,确实是一个比较偏门的领域。接下来讲一下第二部分,PHA生物可降解材料,这个就比较好理解了。PHA是一种微生物合成的天然高分子材料,可以代替传统塑料,优势是它可降解,这样就可以解决白色污染。劣势是PHA的合成成本太高了,限制了它的应用。


        在我们看来,PHA属于市场潜力很大、显示度很高、又有核心技术瓶颈问题没有解决的一种产品, 所以我们用合成生物学的方式,重构了一种用来生产PHA的微生物,通过控制微生物的行为,把整个生产过程充分的优化,从而把PHA的合成成本降低了30%。我们的目标是要降低50%,不但成本低了,我们的PHA性能也更好了。从今年4月份开始,我们可以稳定的生产PHA,于是开拓了不少应用客户。我们的基本模式就是供应PHA的原材料,在不同的应用领域与不同的客户合作开发产品。对于PHA这种大宗化工产品而言,原材料的供应商在供应链中通常是占据主导位置的,因此我们只把控这里,把下游的应用开发则是交给客户。

PHA可降解农用地膜
   

        这个是我们和中石化上海研究院合作开发的PHA可降解农用地膜的实验照片。可降解农膜性能比塑料农膜性能差很多,主要是其保水性能不好,可是传统的塑料农膜又造成了非常严重的环境问题。世界上有三个地区在广泛用农用地膜:中国、日本和欧洲。其中90%的农膜都是在中国应用,造成的土壤减产挺可怕的,而PHA农膜最大的优势就是保水性能比其他的可降解地膜要好。这张照片是在田间覆盖了2个月时候的照片,目前的结果显示3个月开始出现破碎,多久完全降解还不知道,因为实验目前只做了三个月。PHA农膜降解之后,会增强土壤肥力,因为PHA本身就是微生物的营养,它可以促进微生物的生长。微生物生长之后,可以帮助农作物去吸收肥料。


        PHA农膜是个很典型的应用:大家都能看到好,但是推广不起来,其根本原因是成本。我们的PHA和传统农膜比价格还是有很大的差距,我们目前的应用发展最快的是三个方向:农用地膜、生物基可降解纤维、包装材料。

        这个使用我们的PHA和聚乳酸共混之后做成的纤维,可以用来纺成纺织品,比如衣服,主打生物基的概念。


        这些都是我们的客户做成的。现在因为产能比较小,所以供应量还不大。最近我们的团队正在忙着扩大产能,长远来看,我们是一家以合成生物学技术为核心的微生物技术公司。在PHA产品线稳定之后,我们构建的开发流程就可以用来高效的开发新的产品。








【关于泰有基金】

泰有基金是由清华校友余龙文、,新东方教育集团董事长俞敏洪,美国路易斯安那州第一商业银行创始人嵇跃勤,北京森源投资公司董事长向才华等知名企业家共同组建,是专注于种子投资和天使投资的私募股权投资基金。泰有和清华大学有着紧密的联系,扎根于清华,与清华x-lab、水木清华基金、清华启迪等机构都有密切合作,所投项目以清华团队为主。



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