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合成生物学行业分析报告(104页)

行业报告下载 2021年06月29日 06:48 1 管理员

合成生物学难度有高低,可分为三个阶段:一是利用现有的天然生物模块构建新 的调控网络并表现出新功能;二是采用从头合成方法人工合成基因组 DNA;三是人工创 建全新的生物系统乃至生命体。合成生物学生产化学品的核心技术包括基因测序和编辑、 菌种培育筛选、产品纯化分离。目前,合成生物学正处于产业化的关键阶段,产品种类 迅速增加,新产品验证和对传统化学法的替代并行。 在化学品的生产过程中,与传统的化学工艺相比,合成生物学具有微型化、可循 环、更安全的特点: (1)微型化:利用合成生物学生产化学品的最小反应单元主要是细胞或酶的催化, 因此放大难度较小,同一套装置适用于不同产品的生产,产品容易相互切换;而化学工 艺需要不同单元操作搭配不同的反应装置,装置大型化过程中存在不确定性,且同一套 装置难以适用不同产品生产,较难切换。 (2)可循环:合成生物学所需原料以生物质原料为主,符合可循环发展的理念, 而化学工艺则以化石原料为主。 (3)更安全:合成生物学生产所需反应条件更温和,产业链长度更短,安全性更 高;而化学工艺生产通常需要在高温高压等特殊环境下进行,产业链更长,容易出现安 全隐患,需要更高的安全管理水平。合成生物学与计算机科学相似度很高。合成生物学的目标是扩展或改变生物的行 为,并对其进行改造服务产品生产。

合成生物学过程的目标和方法可以用计算机的层次 结构类比。在层次结构中,每个组成部分都包含在更复杂的系统中。在设计新行为时会 先考虑到层次结构的顶部,但是实现的过程是自下而上的。层次结构的底部是 DNA, RNA,蛋白质和代谢产物(包括脂质和碳水化合物,氨基酸和核苷酸),类似于计算机中 的晶体管、电容器和电阻器等。上一层是设备层,包括生化反应,该反应调节信息流并 操纵物理过程,类似于在计算机中执行计算的逻辑门。在模块层,利用各种各样的生物 设备库来组装起类似于集成电路一样功能的复杂路径。这些模块彼此之间的连接以及它 们在宿主细胞中的整合,使合成生物学家能够以编程方式扩展或修改细胞的行为。很多人关心合成生物学和发酵工程有什么区别,我们理解本质是对细胞干预的定 向性。与传统的微生物发酵相比,运用合成生物学可以使过程优化从反向工程到正向工 程,提高生产效率,拓宽产品类型。在传统的发酵过程中,对细胞的认识比较有限,是 通过细胞功能确定生产产品。传统发酵的产品优化主要来源于对菌种进行改造或大量筛 选,研究 DNA、蛋白和代谢物对提升产品性能的影响。合成生物学出现后,为传统发酵 提供了工程化、模块化、标准化的工具,对生物元件进行定性和定量。以此为基础,重 新组装这些元件,创造一些新的功能。合成生物学的引入,大大提高了传统发酵的能力 圈,不仅可以利用相对简单的方法提高了产品的质量和生产效率,还能生产原本不能生 产或原本效率低下的产品。

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资源名称:合成生物学行业分析报告(104页)


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