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(dá)到清潔,、消除不良?xì)馕?、護(hù)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(hù)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(jìn)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(kuò)大，并與其他領(lǐng)域有相當(dāng)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(xì)胞系統(tǒng)、遺傳邏輯電路,、建模和機(jī)器學(xué)習(xí),、DNA合成、定向進(jìn)化,；僅停留在科研階段的有：基因組小型化,、自組織多細(xì)胞結(jié)構(gòu)、合成染色體,、異種生物學(xué)和合成細(xì)胞器,。這些技術(shù)未來將進(jìn)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(jìn)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(tuán)和海正生物材料公司，其中豐原集團(tuán)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(kuò)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(jìn)行PHA商業(yè)生產(chǎn)的企業(yè),，BluePHA藍(lán)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(jī)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(dāng)?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，中國臺灣科學(xué)家使用藍(lán)藻生產(chǎn)丁酸鹽,。

2,、

未來醫(yī)學(xué)

使用活細(xì)胞和無細(xì)胞系統(tǒng)按需生產(chǎn)、使用CRISPR - Cas對遺傳性疾病進(jìn)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(kuò)大治療藥物生產(chǎn)能力,，將進(jìn)一步推動制藥行業(yè)的進(jìn)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(biāo)準(zhǔn),；而arteannuin和Cannabinoids的微生物生產(chǎn)則是替代了傳統(tǒng)植物的來源；而無細(xì)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,，未來將改變藥品的制造和分銷模式。

2017年FDA批準(zhǔn)了第一個CAR-T細(xì)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(xì)胞又進(jìn)一步拓展到NK和巨噬細(xì)胞,，工程細(xì)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(qiáng)化癌癥治療,，這些開創(chuàng)性的細(xì)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(dāng)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(jìn)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(jī)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(fù)擔(dān),、設(shè)計增強(qiáng)小麥對白粉病的抵抗能力,、提高水稻抗細(xì)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(bǔ)充、生產(chǎn)植物或動物細(xì)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(jìn)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(jìn)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(jī)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(jìn)各領(lǐng)域創(chuàng)新提供了強(qiáng)大的動力,。作為先進(jìn)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(yù)。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(jìn)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(dá)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(xiàn)

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

2、Hayden EC. Synthetic-biology firms shift focus. Nature. 2014 Jan 30;505(7485):598. doi: 10.1038/505598a. PMID: 24476868.

3,、滿負(fù)荷,！Total Corbion PLA泰國官宣7個季度達(dá)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.

6、Ma Y, Zhang Z, Jia B, Yuan Y. Automated high-throughput DNA synthesis and assembly. Heliyon. 2024 Feb 25;10(6):e26967. doi: 10.1016/j.heliyon.2024.e26967. PMID: 38500977; PMCID: PMC10945133.