創科廣場｜合成生物自然魔術師技術突破引投資追捧

近年興起的合成生物學（Synthetic biology），以結合分子生物學，化學和基因工程的跨學科，為現時最炙手可熱的科創領域之一，通過大規模設計、編寫或修改微生物的基因組，如機器般合成生產出藥物、食物甚至燃料，不少人預計合成生物學將會顛覆多個產業，過去數年風險投資倍計增長。

基因可從頭編寫、重編或剪輯之後，合成生物學就以基因為原材料，可製造出以往無法想像的產品，如稀缺藥品、燃料、紡織品、食品、香料，甚至製造出自然界無法產生的物質。

最近科學家在合成生物再獲突破，較早前中國科技大學化學物理系曾杰，與電子科技大學夏川課題組、深圳合成生物學研究所的于濤團隊，合作研發通過電催化，再結合生物合成，令二氧化碳先高效還原合成高濃度的乙酸，再進一步以微生物再合成為葡萄糖和脂肪酸，。

中國研究人員利用釀酒酵母合成葡萄糖，釀酒酵母通過不斷吃醋合成葡萄糖。然而，過程中釀酒酵母本身也代謝部分葡萄糖，研究人員敲除釀酒酵母中代謝葡萄糖3個關鍵酶元件，廢除釀酒酵母代謝葡萄糖的能力後，工程酵母菌株發酵合成葡萄糖產量可達每公升1.7克。此項突破為人工和半人工合成「糧食」提供了新路綫，除了減碳還有望解決糧食危機。

人工青蒿素救人無數

以合成生物學的最成功例子，仍要數生物合成的青蒿素（Artemisinin）。青蒿素為治療瘧疾藥物，青蒿素來自黄花蒿，但黄花蒿的青蒿素含量低，農民又不願栽培，產量一直不穩定。

合成生物學的開山人物，不能不提美國加大柏克萊分校教授Jay Keasling，發明了以工程酵母生產青蒿素，代替以植物種植提煉；方法是青蒿素植物提煉出基因再導入酵母，並編輯酵母生產再提純轉化青蒿素衍生物，為合成生物學最成功案例之一，救治了不少非洲瘧疾病人。

Keasling另一研究則為合成生物大麻素，大麻素有重要的藥用價值，美國已FDA批准CBD藥物治療小兒癲癇症。大麻素通常在溫室內種植，要消耗大量電、光和水，提煉困難，以化學合成法公斤成本約4-7萬美元。Keasling成立的初創DEMETRIX，整合了大麻植物和其他物種代謝鏈路到工程酵母，以合成生物產生THC、CBD、CBG、CBDV和THCV，甚至不在天然大麻的成分，獲李嘉誠的維港投資入股。

長期而來，Keasling研究以合成生物學產生燃料，以取代化石燃料，他領導美國能源部資助勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）屬下聯合生物能源研究所（JBEI），推動下一代生物燃料開發。

全球推動減碳，取代石化燃料有多種方案，包括電池和氫燃料，部分航機已採用「生物質」（Biomass）環保燃料，但以能量密度，始終不及石油衍生屬於含具有張力鍵角環狀分子的碳氫化合物，比非環狀分子儲存更多能量。

森瑞斯獲億元A輪融資

Keasling與團隊開發出以合成生物學生產的新型聚環丙烷化分子燃料，能量密度比現時火箭燃料還高；團隊以基因工程細菌生產環丙烷屬於張力鍵角環狀分子的碳氫化合物合物之中，為能量密度最高的化學結構之一。團隊通過細菌合成聚環丙烷化脂肪酸甲酯，作為新型高能量生物燃料，其能量密度大於50 MJ/L，遠超火箭航空合成燃料，不過合成生物成本較貴，價格須具競爭力，下一步要研究大規模投產工藝。

Keasling與中國深圳先進院亦有研究合作的關係，2017年9月曾合作建立了深圳合成生物學實驗室。2019年，柏克萊大學追隨Keasling研究生物合成大麻素的羅小舟，深圳亦創辦了「森瑞斯」（Synceres Biosciences），最近獲億元人民幣A輪融資。森瑞斯改造釀酒酵母，大麻素產量增加近100萬倍；又開發液體新材料提高橡膠抓着力和耐磨性能。另一家由中山大學研究只張志乾創立的「態創生物」，10個月內亦獲得4輪融資。

研究機構MarketsandMarkets估計，2021年全球合成生物市場規模約95億美元，至2026年增至307億，複合增長26%。中美是兩個投資合成生物最積極的國家，不少合成生物亦可用於軍事用途，相信技術轉移會受限制。

以二級市場而言，中美合成生物相繼集資，美國Zymergen於納斯達克上市，另一家Ginkgo Bioworks則在紐約主板掛牌，股價反覆，相反中國兩家的初創，凱賽生物和華恒生物均在科創板上市，股價較為理想。中國初創投資額急促上升；天風證券指，去年中國第三季生物合成有關初創融資，就達61億美元。

香港科技大學亦在2019年獲李嘉誠基金會捐資5億港元予創立「合成生物學研究院」，目前處於起步階段。