专访微元合成刘波：生命科学人除了做药，另一个梦想是让物质生产回归自然

近年来，受益于人工智能、代谢物组学、转录组学、蛋白质组学、基因编辑技术、DNA组装技术、基因表达调控技术等多学科和生命科学技术的交叉与融合，合成生物学领域迎来了一次次飞跃式的发展。

在全球范围内，大家最为熟知的相关案例是：杜邦利用微生物发酵技术，取代生产成本高、环境污染大的化学合成法，成功将价格低廉、来源广泛的玉米水解的葡萄糖转化为 1,3 - 丙二醇（ 1,3 -PDO）。杜邦让大众见证了合成生物学在生物制造领域的应用潜力，这一案例也被公认为是利用基因工程方法使代谢物产业化的典范。

在国家重点鼓励的创新方向中，合成生物学属于部署起步晚，发展快的专题。提到合成生物学，国内大部分人都绕不开的一个单位就是中科院微生物研究所。如果我们追溯国内合成生物学企业的技术源头，就会发现其大部分源头都来自中科院微生物研究所。

微元合成正是一家这样的合成生物学企业，在2021年底由刘波博士创办。

创始人刘波博士毕业于中科院微生物研究所，曾先后师从马延和、陶勇等合成生物学、微生物学领域的知名科学家，在合成生物学领域有近十年的科研与产业积淀，“前几年许多投资机构都找我咨询过合成生物学。在跟投资人交谈的过程中，我意识到发论文和做产业是完全不同的两件事情，而技术只有应用于产业才能够实现价值的最大化。我也的确感受到，中国的创业环境已经发生了根本的改变，有越来越多的科学家亲自参与创业。”

在中科院微生物研究所推进科研工作期间，刘波博士曾获得中国科学院首批特别研究助理“特别资助”项目，作为课题骨干成员参与十多项国家重点研发计划项目、合成生物学国家重点专项、973 项目、国家自然基金和中科院重点部署项目，已成功开发多项技术转让给企业。

在中科院做项目转化时，刘波博士最大的感受是：核心技术人员在前期明明已经将技术和工艺成功转移给企业，但是技术人员一走，企业的生产就会出现问题。

“针对这个现象，我们复盘过多次。最后发现，在生物制造的过程中，包括前端菌种的开发、后端生产技术的开发等各个环节，都涉及了很多行业know-how。这些都需要科学家亲自指导或参与，才能更快地推进项目的发展，这也是我选择亲自下场参与创业的另一个主要原因。”刘波博士告诉动脉网。

除了创始人在合成生物学领域具有丰富科研与产业经验外，微元合成的其他核心成员也来自中科院微生物研究所、清华大学、四川大学、芬兰国立科研机构和传统生物制造大厂，平均从事合成生物技术研发超6年，累计开发出超30项国际领先的技术，并交付给合作伙伴实现了产业化。

值得强调的是，今年十月，陶勇教授从微生物所退休后，选择正式加入初创公司微元合成，担任首席科学家一职。微元的团队战斗力再上一层楼。

优秀的团队自然会迎来资本的青睐。尽管资本环境低迷，微元合成在今年却完成了两轮融资：今年6月，微元合成完成亿元Pre-A轮融资，由北京国管顺禧基金领投，北戴河新区高新技术产业基金、河南投资集团汇融基金跟投；今年8月，微元合成完成数千万元融资，由老股东经纬创投追加投资。

在团队和资本的支持下，微元合成致力于使用低碳、节能和可持续的方式生产各类化合物，应用于医药、日化、农业、食品、饲料和材料等领域。通过活性天然产物全途径的生物合成，替代传统种植提取和动物组织提取等低效生产方式；通过对关键酶的设计、定向进化和表达优化，革新原料药有机合成技术路线，降低原料药的生产成本，同时避免了化学合成工艺带来的环境污染。

目前，微元合成已经成功建立了工程细胞分析检测平台和多维度生产工艺放大平台，其技术平台具有通用型、强适配性、广拓展性、模块化、标准化等特点。微元合成已掌握多项世界领先的合成生物底层技术，位于北京昌平的研发中心可实现生物制造菌株设计与研发，同时打通了从实验室技术到规模化量产环节。

对于技术平台的打磨和建设，刘波强调，从整体来看，合成生物学的前端往往是一些前沿的生命科学，例如基因编辑、细胞工程等，后端则是一些传统的发酵工程。对于技术的创新和打磨，以及壁垒的构建方面，很明显，前端的机会更多一些。

除了在技术构建上有自己的独特之处，微元合成在布局上也与大部分初创企业不同。在创业初期，许多企业为了平衡风险与研发成本，往往会先布局少量的管线，待其有回血功能后，再通过技术平台延伸，或者投资并购等，全面的布局产业线。

但是微元合成不同，其在初期，就广泛地布局了医药、日化、农业、食品、饲料和材料等领域。对此，刘波博士解释，“如果你来到我们公司，你就会明白了。”

微元合成公司的玻璃外墙上，有一幅巨大的代谢网络图。这幅图向人们展示了，一个细胞通过不同的代谢途径，可以合成不同的化合物，从而应用于不同领域，这是由化合物自身的特性决定的，微元合成当前所做的事情是更高效率和更低成本地把它制造出来。所以，微元合成的布局并不是杂乱繁多的，而是连贯一致的。

代谢网络图，图源微元合成

这也衍生出了合成生物学领域另一个重要的问题：选品。刘波博士笑谈：“选品其实是一件奢侈的事情，因为它的前提是你有得选。”

在选品方面，微元合成坚持以下四个原则：

其一，产品一定要有真实且存在的市场需求，而不是一些医学文献上讲述的“抗癌、保健”等，市场目前还未接受的需求，“很多初创企业瞄准一些新兴领域后，会想着‘教育’消费者，但大部分都被消费者狠狠‘教育’了。”

其二，合成生物学的介入，一定会对企业所生产的产品有巨大的改变和作为。如果一件产品用合成生物技术和化工技术都能生产，企业仅仅为了讲故事进行技术的升级和迭代，在成本和技术上并无明显优势，很大概率“赢”不了化工巨头们。

其三，前几年行业内一直盛传“合成生物可造万物”的说法，但实际情况中，企业一定要拿捏好能力的边界，塑造自身的壁垒，“不管是什么技术和产品，在足够时间的前提下，都有可能被追赶或超越。但我们应该在后来者追赶之前，找准自身的优势，为公司赢得生存和发展的时间和空间。”

其四，也是许多企业最容易忽略的一点：企业需要考虑自身的体量和能力，去规划公司未来的发展，“创业到后期，许多问题并不涉及科研技术，而是与人事、管理、策略等相关。我们需要根据现实的情况不断地调整产品的布局和发展的规划。”

在上述技术和逻辑之下，目前微元合成布局了甘露醇、阿洛酮糖等糖醇与稀有糖系列产品，叶黄素、玉米黄质、番茄红素、辣椒红素等天然色素系列产品，动物营养、食品、保健品等功能性原料产品。

在众多产品管线中，其进度最快的是甘露醇技术。微元合成全球首家量产了生物法合成甘露醇技术，转化率达到99%，纯度达到99.9%。目前，微元合成的甘露醇技术已经在代工厂实现了规模化量产，品质也得到了多家国外客户的认可，实现了研发-生产-销售的商业闭环。

在产业化道路上，微元合成的不同产品将选择不同的产业化路径：对于附加值高、生产规模小的产品，微元合成会首选自建厂房进行生产。对于资本开支较大的大宗产品，微元合成会选择与实力雄厚的头部玩家合作，共同进行产业化落地。

就在今年11月，微元合成就与国药国际达成合作，在国家级健康产业示范区北戴河新区，注册成立国药微元科技（秦皇岛）有限公司，双方合作的首个项目阿洛酮糖已完成中试，同时在全球范围内已启动法规申报，当前正在进行小规模试生产，已储备3万吨阿洛酮糖生物制造年产能，同时可以快速扩产至6万吨。

国药微元的首款产品瞄准人类嗜“甜”这一本性，具有极大的市场空间。据统计，当前全球每年消费约1.8亿吨蔗糖和2000万吨果葡糖浆，仅中国果葡糖浆的年消费量就达到500万吨。糖的过量摄入是引起肥胖的主要原因，同时也是糖尿病和心血管疾病康复的重要不利因素。

而阿洛酮糖是自然界中天然存在，但含量极少的一种单糖，是天然稀少糖的代表，其仅在无花果干等果干中少量存在，因此也被称之为无花果糖，甜味与蔗糖类似，但几乎没有热量。研究还发现阿洛酮糖可促使胰岛素正常分泌，降低肠道对葡萄糖的吸收，对糖尿病患者友好的同时兼具控制体重的作用。阿洛酮糖可广泛应用于厨房烹饪、乳制品、饮料、烘焙等领域，被认为是最具潜力的新一代“健康糖”。

2019年美国FDA宣布，将低热量甜味剂D-阿洛酮糖排除在“添加糖”“总糖”标签之外后，美国食品饮料新品开始大量使用D-阿洛酮糖。在北美，2020年含有D-阿洛酮糖的新产品数量与2019年相比增加了两倍。根据SPINS数据显示，2022年上半年，D-阿洛酮糖在北美市场的销售额增长了164.2%。

目前，阿洛酮糖工业化生产的直接原料均是果糖，通过差向异构酶催化+工业色谱分离进行生产，存在“原料成本高、酶转化效率低、后续分离成本高”等问题，导致阿洛酮糖生产成本居高不下，下游应用场景受到限制。

微元合成基于合成生物研发平台，全球独家开发了发酵法阿洛酮糖生物制造技术。通过从自然界寻找合适的基因，借助AI设计、基因模块化组装、酶分子改造与筛选等策略，将全新的阿洛酮糖合成途径整合入GRAS菌株，实现了以葡萄糖或粗蔗糖为原料，高效率发酵生产阿洛酮糖，无需复杂的色谱分离就能结晶出产品。

由于生产过程与很多传统发酵产品类似，微元开发的阿洛酮糖的全新生物制造技术可以盘活国内庞大的发酵产能，极大地降低阿洛酮糖的生产成本，为阿洛酮糖成为继蔗糖和果葡糖浆之后第三款被广泛使用的大宗糖打下基础。

除了与国内大健康领域的知名企业合作之外，微元合成今年11月获得欧莱雅北亚Big Bang美妆科技创造营“预见新产研”赛道冠军，共同寻找更加绿色和低碳的解决方案。微元合成参与欧莱雅ESG事业，源于欧莱雅在其承诺书“L'Oréal for the future”中承诺，“到2030年，配方的生物基成分100%都将可溯源，并且取自可持续来源；到2030年，配方的95%成分都将是生物基成分，将采自丰富矿物质或循环工艺。”

刘波博士告诉动脉网，“我们的合成生物学技术平台，恰好可以解决欧莱雅寻找生物基成分的一些痛点。同时，通过跟各家国际日化巨头合作，微元合成既验证了自身的技术平台，也学到了很多关于产品布局、发展策略的经验。”

最后，对于公司未来的目标和规划，刘波博士笑谈，“短期目标当然是让公司活下去，让公司尽快打通从研发到生产到市场的闭环流程。”

除了公司的发展目标之外，刘波博士感慨，“生命科学人除了做药，另一个梦想是让物质生产回归自然。这个目标，微元合成正在努力实现。”