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相對于“醫(yī)療美容”,，“生活美容”是非侵入非創(chuàng)傷性的,，是指運用化妝品、保健品和非醫(yī)療器械等,，采用涂擦、噴灑或者其他類似方法,，應(yīng)用于皮膚,、毛發(fā)、指甲,、口唇等人體表面部位,，達到清潔、消除不良氣味,、護膚,、美容和修飾的目的。目前,，通過合成生物學(xué)結(jié)合基因編輯技術(shù)合成的化妝品原料有：透明質(zhì)酸、羥基積雪草苷,、角鯊烯,、白藜蘆醇、輔酶Q10,、膠原蛋白,、茶多酚,，廣泛應(yīng)用于護膚面霜,、精華液等產(chǎn)品中，分別起到保濕,、抗炎,、修復(fù)、抗氧化抗衰等功效,。通過工程酵母發(fā)酵生產(chǎn)的Valencene和Nootkatone分別被用于香水和化妝品中以提供橙子和葡萄柚的香氣,；同樣，通過對藻類進行改造,，總部位于加州舊金山的Solazyme將這些微藻自然產(chǎn)生的油供應(yīng)給絲芙蘭用于添加到其所銷售的化妝品之中。由于具有開發(fā)時間短,、開發(fā)成本和風(fēng)險低等特點,，越來越多的化妝品原料通過發(fā)酵的方式替代傳統(tǒng)的從自然界提取的方式,，國內(nèi)也有越來越多的企業(yè)通過合成生物學(xué)新技術(shù)成為眾多品牌化妝品企業(yè)的原料供應(yīng)商。

隨著合成生物學(xué)的快速發(fā)展,，其所涉及的技術(shù)范圍也不斷擴大，并與其他領(lǐng)域有相當大的重疊,，除了通過生物勘探技術(shù)篩選鑒定天然源小分子、大分子的生物活動,，發(fā)展化妝品、生物修復(fù)和藥物等產(chǎn)品外,，還在科研和工業(yè)中使用的技術(shù)有：遺傳元件（啟動子,、終止子,、RBS）,、廣譜宿主質(zhì)粒,、代謝工程,、DNA測序、密碼子優(yōu)化,、DNA數(shù)據(jù)存儲,、蛋白質(zhì)工程、CRISPR-Cas,、多路復(fù)用基因組編輯,、高通量篩選和自動化、微生物組工程,、DNA組裝,、基因驅(qū)動、無細胞系統(tǒng),、遺傳邏輯電路,、建模和機器學(xué)習(xí)、DNA合成,、定向進化,；僅停留在科研階段的有：基因組小型化、自組織多細胞結(jié)構(gòu),、合成染色體,、異種生物學(xué)和合成細胞器,。這些技術(shù)未來將進一步推動合成生物學(xué)成為下一代生物制造，形成一場制造革命,，探索替代原料和生產(chǎn)工藝,，并進一步延伸到開發(fā)性能更好的產(chǎn)品，廣泛影響我們的生產(chǎn)和生活,。

1 新一代生物制造

利用微生物按需生產(chǎn)化學(xué)品、利用農(nóng)業(yè)和能源作物,、二氧化碳,、農(nóng)業(yè)和工業(yè)廢物等原料生產(chǎn)生物基燃料和化學(xué)品、新型功能材料和利用藻類生產(chǎn)生物燃料,。

2007年國務(wù)院發(fā)布的“限塑令”,，將生物降解塑料材料推向了歷史舞臺,，而其中的“種子選手”則是聚乳酸（PLA），廣泛應(yīng)用于一次性餐具,、塑料包裝,、3D打印等領(lǐng)域。Total Corbion PLA位于泰國羅勇府的設(shè)計年產(chǎn)能7.5萬噸PLA的工廠已實現(xiàn)滿產(chǎn)運行,，同時又宣布將在法國Grandpuits建造第二家即歐洲第一家產(chǎn)能10萬噸的PLA工廠,。全球PLA第一梯隊除了Total Corbion之外，還有美國NatureWorks公司,，中國豐原集團和海正生物材料公司,，其中豐原集團依托自身發(fā)酵國家工程研究中心還實現(xiàn)了年產(chǎn)3萬噸一步發(fā)酵法L-蘋果酸生產(chǎn)示范線建設(shè)；浙江海正2023年更是將PLA年產(chǎn)能擴大到15萬噸,。作為基于化石燃料的傳統(tǒng)塑料的替代材料,，使用微生物發(fā)酵還可生產(chǎn)的生物降解聚合物有，聚丁二酸二醇酯（PBS）和聚羥基鏈烷酸酯（PHA）,，通過合成生物學(xué)研究可優(yōu)化篩選宿主生物,、酶和代謝途徑。作為亞洲為數(shù)不多的通過微生物發(fā)酵進行PHA商業(yè)生產(chǎn)的企業(yè),，BluePHA藍晶微生物已建成年產(chǎn)5000噸的超級工廠,，并將在二期形成25000噸的年產(chǎn)能供應(yīng)。

日本的 Spiber 和美國的 Bolt Threads 等公司已經(jīng)開發(fā)出源自蜘蛛絲蛋白的發(fā)酵產(chǎn)品,，這些產(chǎn)品重量輕,，具有理想的機械性能?？偛课挥谛录悠碌呢S益國際（Wilmar International）和美國的Elevance在印度尼西亞成立了一家合資生物精煉廠,，產(chǎn)能為180kMT，利用當?shù)氐淖貦坝蜕a(chǎn)新型特種化學(xué)品,。通過開發(fā)CO2光合代謝工程,，臺灣科學(xué)家使用藍藻生產(chǎn)丁酸鹽。

2 未來醫(yī)學(xué)

使用活細胞和無細胞系統(tǒng)按需生產(chǎn),、使用CRISPR - Cas對遺傳性疾病進行精確的基因組編輯,、工程微生物和噬菌體作為治療藥物、CRISPR - Cas用于病毒的敏感檢測,。

在重組DNA技術(shù)出現(xiàn)之前,，大多數(shù)藥品僅限于小分子，而合成生物學(xué)通過擴大治療藥物生產(chǎn)能力,，將進一步推動制藥行業(yè)的進步,。第一個商業(yè)化合成的人胰島素于1982年利用工程大腸桿菌生產(chǎn)，替代了從動物中提取它的歷史標準；而青蒿素和大麻素的微生物生產(chǎn)則是替代了傳統(tǒng)植物的來源,；而無細胞系統(tǒng)（CFPS）由于可以采用凍干方式,，具有便攜式、按需生產(chǎn)的特點,，可生產(chǎn)從小分子,、短肽到抗體偶聯(lián)物和疫苗等藥物，未來將徹底改變藥品的制造和分銷模式,。

2017年FDA批準了首個CAR-T細胞療法,，隨后2018年又為第一個直接給藥的基于病毒載體的基因療法上市開綠燈，此外,，工程化免疫細胞又進一步拓展到NK和巨噬細胞,，工程細菌、單物種或多物種聯(lián)盟也正在開發(fā)用于皮膚,、胃腸道和其他微生物組相關(guān)疾病,，工程噬菌體也被用于高效特異性抗菌劑應(yīng)用于強化癌癥治療，這些開創(chuàng)性的細胞和基因療法的例子預(yù)示著合成生物學(xué)將為未來醫(yī)學(xué)帶來更多的治療創(chuàng)新,。

3

糧食,、農(nóng)業(yè)和環(huán)境基因組編輯作物，提高產(chǎn)量,、抗病性和改善營養(yǎng),，微生物肥料，微生物降解傳統(tǒng)塑料,，工程微生物回收電子廢物,。

民以食為天，面對當前人口增長所帶來的糧食安全的挑戰(zhàn),，全球在糧食和農(nóng)業(yè)技術(shù)方向進行了大量的投資,，主要聚焦在提高農(nóng)作物產(chǎn)量和改善營養(yǎng)成分兩個方向?；蚪M編輯驅(qū)動的精確育種大大提高了植物合成生物學(xué)選擇理想性狀的效率,；有三種策略可以提高作物的產(chǎn)量，即提高固碳效率,、最大限度地減少植物呼吸性CO2損失和建立非豆科作物固碳機制,；通過基因組編輯技術(shù)設(shè)計香米、設(shè)計含有維生素A原的“黃金大米”用于改善維生素A缺乏地區(qū)營養(yǎng)負擔(dān),、設(shè)計增強小麥對白粉病的抵抗能力,、提高水稻抗細菌枯萎病能力；利用酵母生產(chǎn)母乳低聚糖作為配方奶的補充,、生產(chǎn)植物或動物細胞替代蛋白產(chǎn)品用于替代能量和資源密集型動物肉等,。而早在2014年,，瑞士合成生物學(xué)公司Evolva就利用基因編輯技術(shù)使用酵母將糖轉(zhuǎn)化為食品添加劑香蘭素。

總部位于美國的Pivot Bio開發(fā)出了一種基于微生物的玉米肥料,，有望取代傳統(tǒng)肥料避免化學(xué)污染的同時，更好地提高作物產(chǎn)量,；除了前文提到的替代傳統(tǒng)塑料的生物降解聚合物外,，還可通過在提高PTE降解菌Ideonella sakaiensis和兩種關(guān)鍵酶的效率，通過合成生物學(xué)蛋白質(zhì)工程實現(xiàn)酶的定向進化,，降低塑料污染,；此外，還可通過基因工程微生物生物積累進行重金屬和稀土元素的回收,，減少電子廢物污染和提升回收效率升級回收模式,。

工欲善其事必先利其器，合成生物學(xué)大規(guī)模試錯工程實驗對生物制造的發(fā)展形成了巨大的挑戰(zhàn),，這些挑戰(zhàn)超出了傳統(tǒng)的勞動密集型研究方法的能力,，因此，建立高通量工程研究平臺勢在必行,。隨著全球各個國家對合成生物學(xué)下一代生物制造的重視與投入,，國內(nèi)外許多公司和研究機構(gòu)都開發(fā)了以自動化合成生物學(xué)技術(shù)為中心的自動化DNA組裝平臺BioFoundry，這些BioFoundry的建立,，既適用于研究,，也適用于工業(yè)應(yīng)用，為簡化復(fù)雜的研究程序和促進各領(lǐng)域創(chuàng)新提供了無與倫比的強大動力,。作為全球領(lǐng)先的實驗室自動化制造商,，貝克曼庫爾特生命科學(xué)為您提供專業(yè)的從硬件到軟件，以及應(yīng)用開發(fā)整體解決方案,，在合成生物學(xué),、基因組和蛋白質(zhì)組研究等各個領(lǐng)域享有很高的聲譽。秉承創(chuàng)新,、簡單易用,、智能與自動化的理念，同時兼顧國際化和本地化的技術(shù)服務(wù),，不僅能提高實驗處理通量和效率,，更能保證高質(zhì)量的結(jié)果產(chǎn)出。正因如此,，Lesaffre Biofoundry通過3臺Biomek液體處理工作站,，Echo聲波移液系統(tǒng)及超過60種設(shè)備的整合系統(tǒng)，實現(xiàn)將原有手工處理樣本的傳統(tǒng)方式進化到每天處理數(shù)千個,。例如在第二輪菌株篩選中,，采用多種菌株表型assay或生長監(jiān)測,，評估分離在384孔板中的不同菌株。該Biofoundry可以處理高達100,000菌株,，對一些特定方法每天可開展20,000個assays,。

相信未來在小貝和眾多Biofoundry的共同協(xié)作與努力下，更多的生物制造產(chǎn)品將不斷推陳出新,，以更節(jié)能,、環(huán)保、健康的方式深入影響我們生活的方方面面,。

圖 Lesaffre Biofoundry

參考文獻

1,、化妝品與醫(yī)療美容產(chǎn)品科普知識之一：醫(yī)療美容產(chǎn)品不是化妝品　應(yīng)由醫(yī)生操作使用；國家藥品監(jiān)督管理局

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3,、滿負荷！Total Corbion PLA泰國官宣7個季度達成10萬噸里程碑 下一個豐原,？海正,？；聚如如咨詢

4,、“椒”傲｜海正生材：做國內(nèi)聚乳酸的“拓荒者”,；澎湃新聞

5、Mao N, Aggarwal N, Poh CL, Cho BK, Kondo A, Liu C, Yew WS, Chang MW. Future trends in synthetic biology in Asia. Adv Genet (Hoboken). 2021 Mar 5;2(1):e10038. doi: 10.1002/ggn2.10038. PMID: 36618442; PMCID: PMC9744534.

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