11月的法國巴黎,最新一屆國際基因工程機器大賽(iGEM)如期舉行。
iGEM始于2003年,最初由麻省理工學院主辦,是合成生物學領(lǐng)域的最高國際性學術(shù)競賽,每年都會吸引來自哈佛、牛津、斯坦福等頂尖學校的數(shù)百支代表隊參加。
今年的比賽上,一支來自南京大學生命科學學院的團隊摘下了一枚寶貴的全球金獎。
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團隊合影中,指導教授魏煒站在隊伍最右側(cè),豎起大拇指,臉上露出笑容。
在這場被譽為“合成生物學領(lǐng)域世錦賽”的大賽上,魏教授已經(jīng)帶領(lǐng)南大生科院團隊闖蕩了十一年,斬獲了不少佳績。
他的另一個身份,則是無錫市南京大學錫山應用生物技術(shù)研究所的一名特聘研究員。
在魏煒眼中,iGEM的意義遠不止于“獲獎”。和傳統(tǒng)學術(shù)競賽側(cè)重知識考核不同,iGEM更強調(diào)技術(shù)的應用,學生要分工完成實驗室實操、數(shù)據(jù)模擬、社會調(diào)研和成果展示,從“為什么做”到“怎么做”再到“如何落地”,全程參與科研轉(zhuǎn)化的完整鏈條。
也正因此,一個前沿的科研想法,往往能在賽事中驗證方向的可行性,并且借助南大無錫研究所的科研力量,進行下一步的孵化和攻堅。
這儼然是一幅鮮活的產(chǎn)學研閉環(huán)圖景:
一場國際大賽在法國巴黎落下帷幕,而在萬里之外的無錫錫東新城,關(guān)于成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)落地的故事,才剛剛開始。
01.
高聚磷酸鹽里的產(chǎn)學研融合“錫東樣本”
無錫與南京大學的合作淵源,其實由來已久。
早在2005年,無錫就與南大簽署了市校全面合作協(xié)議。2006年,南大首個校外產(chǎn)學研平臺落地無錫。
在合成生物領(lǐng)域,南大有著深厚的學科根基。
作為中國第一個大學生物系的誕生地,其生命科學學院可以追溯至1914年的金陵大學農(nóng)科和1921年創(chuàng)立的南京高等師范學校(國立東南大學)生物系,1992年正式成院,是我國生命科學研究和人才培養(yǎng)的重要源頭。
依托于此建立的“醫(yī)藥生物技術(shù)國家重點實驗室”,則是國內(nèi)最早開展基因工程藥物研究的機構(gòu)之一,為中國合成生物學的發(fā)展奠定了扎實的基礎(chǔ)。
正是看中了南大的學科積淀與科研實力,錫東新城果斷拋出橄欖枝,促成了雙方在合成生物領(lǐng)域的一次“強強聯(lián)合”。
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去年,錫東新城攜手南大無錫研究所、南京大學化學和生物醫(yī)藥創(chuàng)新研究院,正式掛牌成立無錫合成生物學和生物制造研究中心,依托郭子建院士團隊的科研智力,搭建起關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、成果轉(zhuǎn)化、人才培養(yǎng)于一體的產(chǎn)學研平臺。
而在這里,不少前沿項目的“靈感火種”,都源自iGEM的賽場。
2019年,魏煒指導的南大生科院團隊利用合成生物學手段,構(gòu)建出一套高效污水除氮磷系統(tǒng),產(chǎn)出可作為緩釋肥料的“鳥糞石”。該項目在當年iGEM中斬獲金獎。
比賽結(jié)束后,魏煒并沒有停止對于磷的探索,研究過程中,一種名為“多聚磷酸鹽”的物質(zhì)走進了他的視野。
日常生活中的多聚磷酸鹽并不稀奇,常見于食品里的保水劑、牙膏里的摩擦劑以及除垢產(chǎn)品里的活性成分。
但魏煒團隊關(guān)注的則是多聚磷酸鹽的“高端版本”,一種高聚合度的“高聚磷酸鹽”,其結(jié)構(gòu)和人體內(nèi)天然存在的多聚磷酸鈉等高度契合,本質(zhì)上是一種具備豐富生物活性的高分子材料。
早在上世紀50年代,諾貝爾獎獲得者、美國斯坦福大學生物學家阿瑟·科恩伯格教授就首次揭示了細胞內(nèi)多聚磷酸鹽的酶促合成機制,開辟了相關(guān)領(lǐng)域的研究。后續(xù)的科研發(fā)展也進一步證實:
多聚磷酸鹽不僅是生物體中不可或缺的生物能和磷酸基團儲存庫,還在生命體能量代謝、創(chuàng)傷和骨骼修復、凝血功能和腫瘤細胞的耐藥等方面扮演著關(guān)鍵角色。
如此重要的生物活性材料,自然成了科研界的“香餑餑”。
近年來,全球不少團隊都在嘗試用合成生物學技術(shù)批量生產(chǎn)高聚磷酸鹽,以它為核心成分的產(chǎn)品,能夠覆蓋醫(yī)療器械、日化美膚、醫(yī)用敷料、抗凝血藥物等多個醫(yī)藥大健康賽道。
根據(jù)行業(yè)預測,在未來五年相關(guān)領(lǐng)域的市場規(guī)模將突破千億級。
這是一片廣闊的藍海。
歷經(jīng)數(shù)年科研攻堅,魏煒團隊率先實現(xiàn)賽道突圍,不僅手握5項核心專利,更在全球首次實現(xiàn)天然功能性高聚合度多聚磷酸鹽(PolyP+)的公斤級中試生產(chǎn)。
“目前國內(nèi)外專注于高聚磷酸鹽大規(guī)模精細化生產(chǎn)、以及相關(guān)產(chǎn)品的應用開發(fā),基本處于空白狀態(tài)。”魏煒表示,“我們率先跨過了量產(chǎn)這道坎,形成了每天10公斤級的的穩(wěn)定量產(chǎn)能力。”
在生物制造領(lǐng)域,能否穩(wěn)定量產(chǎn),是實驗室成果與成熟產(chǎn)品之間最深的鴻溝。跨過它,意味著下游所有應用開發(fā)才有了基石。
去年,依托南大無錫研究所的科研資源與平臺支持,魏煒正式成立企業(yè)“聚磷錫創(chuàng)”,落地無錫(錫山)精準醫(yī)療產(chǎn)業(yè)園,邁出了市場化的關(guān)鍵一步。
如今,企業(yè)已經(jīng)推出自有日化品牌“珀萊菲絲”,上線了牙膏、面膜敷料等產(chǎn)品。和傳統(tǒng)產(chǎn)品相比,添加了高聚合度多聚磷酸鹽(PolyP+)的日化品,在抑制牙石生成、修護牙釉質(zhì)、深層皮膚護理等方面,在功效上都實現(xiàn)了顯著提升。
而作為一種高端的生物新材料,日化品只是聚磷錫創(chuàng)試水行業(yè)的敲門磚,醫(yī)療領(lǐng)域才是其最終的主戰(zhàn)場。
魏煒透露,團隊已同步布局二類、三類醫(yī)療器械,正在推進皮膚修復凝膠、骨修復材料等產(chǎn)品的臨床試驗,“尤其是骨修復產(chǎn)品,我們希望依靠高聚合多聚磷酸鹽的材料優(yōu)勢,打破現(xiàn)有材料的性能瓶頸,為行業(yè)提供新一代解決方案。”
從iGEM賽場的靈感火種再到精準醫(yī)療產(chǎn)業(yè)園的市場化落地,一條從學術(shù)創(chuàng)新到產(chǎn)業(yè)應用的路徑正在錫東新城清晰鋪展。
魏煒的故事,正 是錫東新城 打造合成生物 產(chǎn)學研生態(tài)的 一個 生動縮影 。
02.
AI賦能合成生物的新嘗試
事實上,從賽事到產(chǎn)業(yè),南大無錫研究所、錫東新城的產(chǎn)學研聯(lián)動仍在持續(xù)深化,尤其體現(xiàn)在“合成生物+AI”這一未來賽道上:
合成生物就像“搭積木”,科研人員需要思考如何把基因、蛋白質(zhì)等生物元件重新組裝,讓它按需求生產(chǎn)特定物質(zhì)或?qū)崿F(xiàn)預期的功能。
而人工智能,尤其是大語言模型,則恰好展現(xiàn)了其處理這類復雜信息與決策的能力。
在南大無錫研究所所長董磊看來,AI與合成生物的結(jié)合,幾乎是必然的結(jié)果。
“合成生物學是生命科學領(lǐng)域中標準化程度最高、最接近實現(xiàn)自動化的領(lǐng)域。”董磊說,“合成生物的研發(fā)過程會產(chǎn)生海量數(shù)據(jù),傳統(tǒng)生物信息學的處理效率已經(jīng)難以匹配產(chǎn)業(yè)需求,AI技術(shù)的成熟,不僅能大幅提升數(shù)據(jù)處理速度,還能推動研發(fā)、生產(chǎn)全流程的自動化升級,加速技術(shù)向商業(yè)化轉(zhuǎn)化。”
而在這一交叉領(lǐng)域的探索前沿,錫東新城的產(chǎn)學研閉環(huán)態(tài)機制再次發(fā)揮了作用。
2024-2025年,由南大生科院周禎教授指導的NJU-CHina團隊連續(xù)兩年奪得iGEM大賽金牌和最佳軟件與人工智能項目單項獎。他們的獲獎項目之一,是一個專業(yè)級的合成生物學語言模型——“普羅米修斯”。
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這個模型能做的事情非常“接地氣”。它把iGEM賽事多年來積累的近7.5萬個生物元件整合進“數(shù)據(jù)庫”,科研人員只需用自然語言描述需求,比如“我想在酵母里高效表達某個基因”,AI能自動推薦合適的啟動子、載體等元件,并生成實驗設(shè)計方案。
這相當于為合成生物學領(lǐng)域打造了一個“智能元件庫+實驗設(shè)計助手”,將以往依賴研究員經(jīng)驗和手動檢索的繁瑣過程,轉(zhuǎn)化為幾秒內(nèi)的智能響應。
錫東新城與南大無錫研究所敏銳地捕捉到了這項技術(shù)背后的產(chǎn)業(yè)潛力。
去年11月,由錫東新城、南大無錫研究所與南大健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)國家研究院聯(lián)合共建的“無錫合成生物AI研究中心”正式簽約落地。
其布局的核心項目之一,正是由周禎教授領(lǐng)銜的“AI驅(qū)動的自動化研發(fā)系統(tǒng)”。
想象這樣一個場景:
一位研究員提出
設(shè)計一種針對某靶點的核酸藥物
后,
AI
大模型
能夠自主進行靶點篩選、序列設(shè)計、實驗方案規(guī)劃,并指揮實驗室里的
機械臂等
自動化設(shè)備完成從移液、
PCR
到檢測分析的整套流程。
這并不是要取代研究員,而是讓一位研究員能像課題組長一樣,指揮一群“AI助手”協(xié)同工作。畢竟在過去,生物醫(yī)藥行業(yè)一直有個“雙十定律”:
開發(fā)一種新藥往往需要耗時十年以上、耗資約十億美元,而最終成功的概率卻不到10%。
藥物研發(fā)不僅經(jīng)濟成本極高,往往還需要數(shù)個甚至幾十個博士常年投入,一旦失敗,所有人的勞動成果幾乎歸零。
這是一種極大的智力和人力資源的損失和浪費。
“如果五個博士承擔的重復性、標準化工作,能由一個博士加一套AI自動化系統(tǒng)完成,解放出來的人力就能投向更多管線、更富創(chuàng)意的探索中去。”董磊表示,“這對提升整體研發(fā)效率、降低試錯成本,意義重大。”
這也意味著,未來,錫東新城很有可能迎來一場合成生物的“效率革命”:
通過 AI 技術(shù)賦能、科研資源導入和產(chǎn)業(yè)載體承接, 能大幅減少雙十定律對應的巨額投入,縮短研發(fā)周期。
03.
新角色:錫東的“招商名片”
有趣的是,作為無錫校地合作的典范,南大無錫研究所在錫東新城扮演的角色遠不止一家“研發(fā)機構(gòu)”。
2024年初,作為錫東新城精準醫(yī)療產(chǎn)業(yè)園的首家入駐機構(gòu),南大無錫研究所不僅深度參與了園區(qū)早期的建設(shè),更逐漸成為一張閃亮的區(qū)域“招商名片”。
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“我們不僅專注自身研發(fā),還面向園區(qū)企業(yè)開放共享實驗平臺與專業(yè)檢測服務(wù)。”董磊介紹,研究所已獲得CMA、CNAS等權(quán)威資質(zhì),能夠為中小企業(yè)提供低成本、高可靠的研發(fā)支持。
“對于一些研發(fā)能力尚在成長階段的企業(yè),我們可以開展深度合作,甚至派駐研究人員直接參與其產(chǎn)品開發(fā),幫助企業(yè)快速突破技術(shù)瓶頸。”
正因如此,不少企業(yè)在考察落地時,正是看中了南大的科研資源與技術(shù)賦能能力,最終決定落戶錫東。
過去,錫東新城發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)主要以傳統(tǒng)制造業(yè)為主,例如兩輪電動車等,而隨著與南京大學合作逐步深入,如今,錫東新城已在合成生物與精準醫(yī)療領(lǐng)域等新興產(chǎn)業(yè)形成集聚之勢。
精準醫(yī)療產(chǎn)業(yè)園一期投入運營近兩年,載體接近滿租,并獲評省級標桿孵化器;二期剛剛竣工,就迎來8家優(yōu)質(zhì)企業(yè)集中入駐。
在這片420畝的園區(qū)內(nèi),已集聚超過100家生物醫(yī)藥細分領(lǐng)域的企業(yè),培育出15家高新技術(shù)企業(yè),年總產(chǎn)值突破30億元,一條覆蓋研發(fā)、孵化到產(chǎn)業(yè)化的全鏈條體系日臻成熟。
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園區(qū)里,一批優(yōu)質(zhì)企業(yè)不斷涌現(xiàn):
高視醫(yī)療在兩年內(nèi)拿下5張江蘇省二類醫(yī)療器械注冊證,其頻域生物測量儀填補了省內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品空白,角膜共聚焦顯微鏡入選2025年江蘇省“三首兩新”技術(shù)產(chǎn)品。企業(yè)已在園區(qū)二期擴建約1萬平方米的研發(fā)生產(chǎn)基地,布局超10款高端眼科設(shè)備,并加速將總部功能向無錫遷移。
英捷信醫(yī)療依托園區(qū)配套,實現(xiàn)了從技術(shù)突破到規(guī)模生產(chǎn)的跨越。企業(yè)在園區(qū)建設(shè)的十萬級凈化車間,專注于胰島素、GLP-1等生物制劑的精密注射器生產(chǎn),預計2025年產(chǎn)值將突破億元,并與全球超過50家知名藥企建立穩(wěn)定合作。
作為無錫精準醫(yī)療及智慧醫(yī)療產(chǎn)業(yè)鏈的鏈主企業(yè),臻和科技近期推出的“人類8基因突變聯(lián)合檢測試劑盒”獲批上市,成為國內(nèi)首個可一次性檢測多個腫瘤基因、覆蓋九種腫瘤藥物伴隨診斷的創(chuàng)新產(chǎn)品,從樣本到報告全程最快僅需24小時。
在最近公布的2025年度無錫市生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展專項擬立項名單中,兩家錫東企業(yè)——高視創(chuàng)新科技與英捷信醫(yī)療雙雙入選,再次印證了其技術(shù)實力與成長潛力。
展望未來,錫東新城將繼續(xù)把精準醫(yī)療作為重點發(fā)展方向,推動總投資超50億元的君實小核酸項目全面投產(chǎn),持續(xù)培育英捷信、高視、臻和等重點企業(yè),前瞻布局代謝疾病防治、細胞與基因治療、高端醫(yī)美、AI+生物醫(yī)藥等前沿賽道。
預計到“十五五”末,當?shù)?/strong>將培育5家獨角獸及準獨角獸企業(yè)、15家瞪羚企業(yè)、1–2家上市企業(yè),引育高新技術(shù)企業(yè)30家以上,力爭在2030年實現(xiàn)產(chǎn)值規(guī)模突破200億元。
當 更多創(chuàng)新成果將從實驗室走向市場,更多優(yōu)質(zhì)企業(yè)將在這里扎根成長,錫東新城 最 終將成為長三角精準醫(yī)療與合成生物產(chǎn)業(yè)的 “ 創(chuàng)新策源地 ” 與 “ 產(chǎn)業(yè)新高地 ” 。
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