美谷分子产品经理：合成生物学研究瓶颈突破离不开先进工具与解决方案

宋佳丽：目前全球面临最大的问题之一，是对资源的过度使用及其对环境造成的影响。尤其是制造业，因制造过程需要大量来自石油和天然气等化石燃料的能源，而这些能源的供应量在减少，价格在上涨，能源将不可持续。

在这个大背景下，利用合成生物学进行生物制造为可持续发展提供更多可能。研究人员已经成功通过微生物重组工程来生产食品、纺织品和生物制药产品，这些产品在生产过程中消耗的资源要少得多。同时，随着合成生物学在理论研究和技术上的不断发展，其应用领域不断被拓宽，包括医疗健康、食品、饮料、工业化学品、消费品、生物燃料、农业、环保等相关行业都已有应用，全面产业化值得期待。

在政策层面，全球多个国家都在布局生物制造产业，如美国、欧盟、英国等，美国在 2023 年发布 “ Bold goals of bio-technology ” 报告，包含了由美国农业部、美国国立卫生研究院、国家科学基金会、能源部和国防部等机构制定的一些具体战略。中国在 2021 年发布《“十四五”规划》和《 2023 年前碳达峰行动方案》后，合成生物学在能源替代、可持续发展等方面的应用优势使其再次成为关注焦点，2023 年多部委和多地政府也陆续出台了对合成生物产业和生物制造相关的支持政策。可见，合成生物产业会是下一个各国争相竞争的关键领域，强大的市场潜力也将吸引更多资本进场。

宋佳丽：基于合成生物学在多个领域的广泛应用，以及研发端多种研究技术的使用，在科学仪器的使用上呈现更加多元的景象，除了常规实验室通用设备外，诸如 DNA 合成、测序、克隆筛选、微型培养等相关设备也有广泛的应用。尤其是在高通量的需求上，鉴于合成生物构建的复杂性和不确定性，需要大量的筛选和验证，由此就迫切需要更高通量、更加自动化的设备和系统来完成构建过程。另外，下游多种应用产品具有各自的性质和检测标准，因此也会涉及不同应用的专业设备。

因此，整个合成生物学产业的发展和市场的扩大，不仅使得现有科学仪器产品有了更广阔的市场需求，也促使科学仪器行业在高通量、自动化方向有更多的创新和发展。

宋佳丽：当前我们看到合成生物学方法为各行各业带来日益增长的发展，随着对源自重组生物学合成产品需求的增加，快速、准确的高通量微生物菌株工程和分子克隆方法变得尤为重要，而人工合成生物学工作流程仍然是劳动密集型、耗时且容易出现人为错误。

在合成生物学工作流程中，常见的瓶颈包括：样本处理通量、有效的筛选策略、数据的整合和追踪等。而自动化仪器或系统的应用能够很好解决这些问题，从而提升整个流程的效率，帮助研究人员更快的获得目标生物，加快合成生物制品产业化的进程。

在 DBTL 的“构建”环节，会产生大量的微生物克隆样品待测试，如何有效的从中筛选出目的克隆，是整个流程中比较关键的限速环节。美谷分子公司经典的高通量微生物克隆筛选系统 QPix，能够在这个环节帮助研究人员统一筛选标准、提高筛选通量，同时能够匹配到自动化系统中实现流程自动化，在单克隆分离(涂布)、克隆筛选和挑取、文库复制和重排等过程提供解决方案。

QPix 通过白光/荧光成像进行微生物克隆的识别，结合多种筛选功能可以在筛选初期就选出那些符合要求的目的菌落，特异的 96 针挑头和特殊导轨设计能够实现 1 h 挑选 3000 个克隆的高挑选通量，配套软件能够对图像、菌落特性、孔板数据等进行存储和追溯，开放的 API 端口可以与其他自动化系统连通，减少无人看守时间。

宋佳丽：合成生物学产业涉及非常广泛，包括像基础层的 DNA & RNA 合成、生物体设计和优化、相关软件等，以及在应用端包括医疗健康、食品饮料、工业化学品、消费品、生物燃料、农业等相关行业，从政策层面也能够看到各国的重视。在合成生物技术不断发展的、各国政策的大力推动下，相信合成生物产业能够在未来获得快速的发展，产业化的进程也将加快。