可持续的微生物合成制造已赋能国内营养素产品实现全球竞争力｜We Talk SynBio

2024-03-29

微生物疗法

营养强化剂是指食品中添加的天然/人工合成营养素，可增加食品的营养价值，属于食品添加剂的范畴。营养素产品品种繁多，不同品种的生产工艺各不相同，主要采用微生物发酵法、天然动植物提取法和化学合成法。营养素三种主要生产工艺优劣对比（来源：嘉必优招股说明书）随着合成生物学技术的发展，微生物发酵法由于生产效率高、产品安全等优势已逐渐成为营养素的主流生产方式，有替代化学合成法的趋势。在微生物发酵法中，首先是获取特定的高产菌种，而高效率的发酵工艺和后处理技术则是产品产业化以及商业化的重要门槛。嘉必优作为是国内最早从事以微生物合成法生产多不饱和脂肪酸及脂溶性营养素的高新技术企业之一，主营业务包括多不饱和脂肪酸ARA、藻油DHA及SA、天然β-胡萝卜素等多系列营养素产品的研发、生产与销售，产品广泛应用于婴幼儿配方食品、膳食营养补充剂和健康食品、特殊医学用途配方食品等领域。嘉必优主要产品（来源招股说明书）嘉必优通过多年的持续研发投入，逐渐形成了以工业菌种定向选育、发酵精细调控、高效分离纯化制备等生物制造技术为基础的领先性平台化技术。在平台化技术的基础上，嘉必优实现了菌种选育技术、发酵技术、提取精制技术、微胶囊技术、应用技术、高通量快速检测技术、工程技术等多个细分技术领域的技术创新集成。从前端研发、工程化、产业化三个层面不断创新，提升生物制造能力，不但推动了相关产业的发展，也为全球婴幼儿配方食品、健康食品及膳食营养补充剂等领域的客户提供了高品质的营养素产品与创新的解决方案。嘉必优生物技术研发中心平台及技术基础（来源招股书）2024第二届合成生物学产业嘉年华暨展览会（SBC2024）将如期举行并特设“新质营养素(食品)”专题论坛。会前，佰傲谷《佰家言》有幸采访到嘉必优生物执行总经理李翔宇先生，与他探讨合成生物学在营养素生产方面的技术推动和嘉必优在技术成果落地转化工程化方面的经验，以下为采访摘录。技术实现的难度和可行性是合成生物领域选品的关键1、佰傲谷BioValley：合成生物学为嘉必优带来了哪些新的技术变化及重要的革新？李翔宇：合成生物学带来了创新的产品研发思路，嘉必优以合成生物学为核心打造了8大技术平台，其中包括生物信息及生物计算平台以及合成生物学平台。生物计算和生物信息学的应用使我们能够取解析重构复杂的基因线路，大大拓展了合成生物学的能力边界。通过合成生物学技术，研发团队能够更高效地设计和生产具有特定功能的生物分子和生物原料。这极大地拓宽了嘉必优的产品线，使得公司能够在更广泛的领域内寻求市场机会。同时，合成生物学技术还能够加速产品的迭代和优化，提高产品的竞争力和市场适应性。合成生物学还提高了生产效率。传统的生物制造技术往往受限于自然生物体系的代谢途径和调控机制，而合成生物学则能够通过重新设计代谢途径和优化调控机制来提高生产效率。这不仅降低了生产成本，还缩短了产品的上市时间，提高了嘉必优的市场竞争力。嘉必优将合成生物学作为核心战略之一，不断加大在该领域的投入和研发力度。这不仅实现了技术实力和创新能力的提高，还为长远发展奠定了坚实的基础。2、佰傲谷BioValley：选品是合成生物学领域的关键，嘉必优的选品有怎样的思路？李翔宇：市场需求是选品的重要考虑因素。嘉必优紧密关注市场动态，不仅与B端客户深入交流，还进一步了解了消费者的需求和偏好，以及行业发展的趋势。通过市场调研和分析，嘉必优确定了备选产品在市场上的潜力和竞争优势，从而决定投入资源进行研发和生产。其次，技术可行性也是选品的关键因素。嘉必优具备强大的研发实力和技术积累，在生物制造领域拥有丰富的经验。在选择产品时，会评估其技术实现的难度和可行性，确保所选产品能够通过技术手段实现高效生产。此外，还必须注重产品的品质和安全。嘉必优始终坚持高标准的质量控制体系，确保所生产的产品符合相关法规和标准要求。在选择产品时，嘉必优会对原料来源、生产工艺等方面进行全面评估，确保所选产品具有优秀的品质和安全性。未来围绕“一主两翼”的战略方针，嘉必优还会推出更多的产品，比如HMOs。同时，公司也在不断拓展业务领域，如在生物农业方面的业务已取得了非常不错的成果。总之，嘉必优在选择产品和规划未来产品布局时，将综合考虑市场需求、技术可行性和产品品质等多个方面。通过加强研发体系和技术平台的建设，以及不断拓展新的应用领域和优化现有产品。3、佰傲谷BioValley：母乳低聚糖（HMOs）2023年首次国内获批用于婴幼儿配方奶粉及儿童调制乳粉，对行业来说具有重大突破性意义。嘉必优的HMOs目前进展如何？李翔宇：目前，嘉必优开展了2'-岩藻糖基乳糖(2'-FL)、3'-唾液酸乳糖(3'-SL)、6'-唾液酸乳糖(6’-SL)、乳糖-N-新四糖(LNnT)等6种HMOs产品的开发。其中，2'-FL已完成中试，获得产品纯度高达95%，并且已通过农业部菌种安全评价；3'-SL和6’-SL已完成实验室到中试全套工艺优化和验证，进入法规准入材料准备阶段；LNnT完成小试发酵工艺优化，进入中试阶段。4、佰傲谷BioValley：藻油DHA一直有替代鱼油DHA的趋势，2023年嘉必优的藻油DHA在市场占有率上有怎样的变化？后续有怎样进一步的计划？李翔宇：嘉必优2023年在藻油DHA领域确实取得了显著的进展，这不仅体现在产品质量的提升上，还反映在市场接受度的广泛提高上。2023年受益于新国标落地的政策红利，藻油DHA产品销量有明显的提升，在大客户的市场份额也有了显著提高。同时，随着消费者对健康、环保和可持续性的日益关注，藻油DHA因其天然、无污染的特性，逐渐受到市场的青睐，替代鱼油DHA的趋势日益明显，国内外均存在大客户陆续提出了藻油DHA替代鱼油DHA的替代计划，嘉必优也在密切地参与和跟踪客户的替代计划，希望可以充分抓住这一趋势，帮助藻油DHA产品迎来新的发展机遇。对此，嘉必优有着明确的规划和进一步的计划。首先，公司将继续加大在藻油DHA领域的研发投入，不断提升产品的质量和性能，以满足消费者日益增长的需求。其次，嘉必优将积极拓展藻油DHA的应用领域，探索其在食品、保健品、医药等多个领域的潜在应用价值。此外，公司还将加强与国际合作伙伴的交流和合作，共同推动藻油DHA在全球市场的普及和应用。合成生物学全技术链条的打通才能实现技术成果快速工程化和产业化5、佰傲谷BioValley：嘉必优制定了明确的战略规划，即“一主两翼三拓展，四个产品五条线，六化方针是指南”，其中在合成生物学领域有怎样的进展？李翔宇：嘉必优的“一主两翼三拓展，四个产品五条线，六化方针”的战略规划为公司指明了发展方向。在其中，合成生物学业务作为重要战略方向之一，近年来取得了显著的进展。嘉必优致力于建成国内最具转化效率的合成生物学产业化平台，引导科研成果产业化，布局工程化、工业化生物制造技术。目前已打通合成生物学全技术链条，形成工业菌种定向选育、发酵精细调控、高效分离纯化制备等国内领先的产业化平台，集成了菌种选育、发酵、提取精制、微胶囊应用、高精度检测分析等系列工程技术，能更高效地对工程菌株进行高通量发酵优化、产物提取和精制，具备将合成生物学技术成果快速工程化和产业化的能力。同时，重金打造的合成生物智能研发平台1期已建设完成。嘉必优建立了完备的生物信息学平台，针对不同底盘细胞和DNA生物元件的生物信息，进行AI训练和高性能计算应用。利用AI辅助机器学习技术和人工定向进化技术，设计、筛选及进化高价值系列酶，通过AI技术匹配搭建特定产品的生物合成装置或系统，为合成生物学的广泛应用提供保障。目前，依托智能研发平台实现了 HMOs 系列合成途径、多不饱和脂肪酸合成途径中超过 31 种相关酶的结构分析或预测，此类成果可作为全细胞模拟、深度辅助 DNA 设计的重要生物信息基础，进而加速菌株迭代优化；并建成了大肠杆菌、芽孢杆菌、酿酒酵母、解脂酵母等细胞表达平台。同时，技术团队基因合成和精准编辑技术得到进一步提升。嘉必优布局搭建了DNA大片段合成平台，致力于开发高效的体外DNA组装技术；结合体内组装方法，利用酿酒酵母、枯草芽孢杆菌等打造高通量模块化DNA大片段合成平台。建立了DNA编辑平台，依托生物计算和生物信息学，开发了高效的基因编辑系统，设计构建了不同系列的标准元件库，提升了底盘细胞以及基因线路操作的模块化和精准化水平，大幅度提高了细胞工厂的构建效率。当然，合成生物技术当前国内法规刚刚通过，公司也是早早提交了法规申报，并在有序推进中。嘉必优与多家客户之间有着非常紧密的合作，一旦法规通过，可以迅速形成规模业务。6、佰傲谷BioValley：生产工艺放大和落地转化困难一直是一些初创合成生物学公司亟待解决的问题，嘉必优在这方面有哪些成功经验可以跟行业分享的？李翔宇：在合成生物学领域，生产工艺放大和落地转化确实是许多初创公司面临的挑战。嘉必优在这些方面积累了一定的成功经验，很愿意与行业分享。首先，生物技术成果落地转化工程化难度确实非常大，根据过往经验，工程化过程有四项资源必不可少，也是嘉必优这20年来不断投入建设的重要方向。第一是硬件资源，工程化过程涉及大量专业化设备，投入大，而且需要专人操作和维护，是很多初创公司难以获得的资源。第二是人才资源，生物制造涉及到生物学、细胞学、代谢工程、化学工程与工艺、工程学、分析化学等多门学科，需要不同领域的人员协同作业，而且中试的实操也不是一两个人可以完成，需要等不同专业背景的技术人员协同作业，没有长期的人才积累是很难以完成生物制造的全流程工作。第三，生物制造领域涉及复杂的生物代谢网络及各种黑箱，实验室成果落地转化并不是简单的线性放大，需要丰富的放大经验指导并完成多次中试，甚至有时还要再返回实验室做进一步中试适配的实验室技术研究，才有可能成功。最后是资金资源，生物制造的放大成本涉及到原料、动力能耗、设备折旧、人工、损耗及管理等方方面面的成本，进行一次中试需要的资金支持往往以十万计。有很多初创公司无法承担反复多次的中试成本。关于生产工艺放大，嘉必优注重从实验室规模到工业化生产的逐步过渡。在实验室阶段，我们会对生产工艺进行深入的优化和验证，确保其在小规模下稳定可行。然后逐步放大生产工艺，逐步适应更大的生产规模。在这个过程中，嘉必优非常注重工艺的可重复性和稳定性，确保在大规模生产时仍能保持高质量的产品。关于落地转化困难，我们认为关键在于与市场的紧密结合。嘉必优始终关注市场需求，根据市场需求调整产品方向和生产工艺。同时，通过积极与下游企业合作，了解他们的需求和痛点，为他们提供定制化的解决方案。这种市场导向的策略使嘉必优的产品更容易被市场接受，从而实现快速落地转化。在产业化方面，嘉必优的核心竞争力主要体现在以下几个方面：一是强大的研发实力。嘉必优拥有一支高素质的研发团队和先进的研发设备，能够不断推出具有市场竞争力的新产品；二是完善的生产体系。嘉必优注重生产工艺的稳定性和可重复性，拥有先进的生产设备和严格的质量控制体系，能够确保产品的高质量和稳定性；三是强大的研发生态圈。嘉必优还与武大、华科、中科院、天大、蒙牛等共同打造了集前端研发、产业转化、应用场景开发于一体的研发生态圈，不仅转化了大量实验优质成果，还带动了下游生命健康产业的蓬勃发展。我们积极与上下游企业合作，建立了广泛的合作网络，为公司的产业化发展提供了有力支持。7、佰傲谷BioValley：ChatGPT和Sora使得AI制药又一次引发了行业的高度关注。嘉必优的智能研发平台目前进展如何，后续是否会与AI技术进行更深层次的应用捆绑？李翔宇：嘉必优一直关注着AI技术的发展，并致力于将其应用于自身的研发创新中。在智能研发平台方面，公司已经开始基于合成生物学智能基础设施设计搭建数据生产平台，由高通量实体构建演进为与数字化模拟并行，并配套建立了基于合成生物学研发及生物制造环节中的数据收集和处理系统，未来将进一步扩展数据平台的功能及提升算力底座规模，实现对复杂生命活动的高效模拟与预测。当前AI赋能依然集中于日常通用场景，专业知识领域的AI仍处于蓄力期，虽已有了一些优秀成果，展现了革命性技术潜力，但仍未见颠覆性落地的成果。目前，嘉必优已经成功地将一些AI技术应用于分子筛选、反应路径预测、知识图谱构建等细分场景，并取得了显著的成果。未来，我们将继续深化与AI技术的融合，尤其关注生物技术研发、生物制造中AI场景的应用。公司计划进一步扩大数据规模，优化算法模型，提高AI技术在研发中的应用广度和深度。同时，嘉必优也将积极寻求与AI技术提供商的合作，共同推动AI技术在生物制造的创新和发展。合成生物学未来可期8、佰傲谷BioValley：合成生物学的价值更多是的提高现有产品的合成效率、降低成本，还是去创造一些自然界或化工界原本不存在的东西？李翔宇：在我看来，合成生物学在创造自然界或化工界原本不存在的东西方面具有巨大的潜力。通过设计和构建新的生物系统、合成新的生物分子等方式，合成生物学可以创造出具有独特功能和性质的新材料、新药物等。这些创新产品不仅可以拓宽人类的食品的边界，还可以为解决一些全球性挑战如气候变化、能源危机等提供新的解决方案。当然，提高现有产品的合成效率和降低成本是合成生物学的重要应用领域之一。通过优化生物反应过程、改进生产工艺等方式，合成生物学有望显著降低生产过程中的能耗、减少废弃物排放，从而提高产品的可持续性和竞争力。例如，利用合成生物学技术生产生物塑料、生物燃料等，可以替代传统的石油基产品，减少对环境的影响。近期活动由南京江北新区生命健康产业发展管理办公室、中国微生物学会等单位指导的2024第二届合成生物学产业博览会（SBC2024），将于4月12-13日在南京扬子江国际会议中心召开，本次博览会以“建物致知·建物致用”为主题，汇聚业界专家聚焦合成生物学颠覆性技术，共话合成生物未来蓝图，助力合成生物产业的蓬勃发展。4月13日上午，在新质营养素（食品）专场，嘉必优生物执行总经理李翔宇将发表“解锁生命密码，创健康新纪元”主题报告，欢迎莅临现场交流探讨。李翔宇嘉必优生物执行总经理主题：解锁生命密码，创健康新纪元时间：4月13日上午 10:50-11:20会场：新质营养素（食品）专场SBC2024建物致知·建物致用第二届合成生物学产业博览会联系我们【扫码立即报名】【备注:0412南京进入大会群聊】点击“阅读原文”立即预约报名