成为“游戏规则改变者”的生物铸造厂
韩国生物铸造厂仍处初期阶段，亟需大胆投资与战略培育
“与主要国家相比，在预算规模、核心设备国产化、应用技术开发等方面仍有许多课题亟待解决，因此今后迫切需要持续且具有战略性的投资。”
Lee Daehee韩国生物技术研究院（KRIBB）合成生物学中心主任表示，以生物铸造厂基础设施建设项目和全球首部合成生物学培育法的制定为契机，公共生物铸造厂中心建设、国家层面的培育规划、标准化、人才培养、国际合作等开始正式推进，由此为获取全球竞争力奠定了基础，但同时他也如此强调了持续、战略性投资的必要性。
合成生物学（Synthetic Biology）是一种利用承载生命体全部信息的DNA，将其当作标准化生物元件来设计和合成逻辑电路，从而实现自然界不存在的生物学功能或对既有生命体进行重新设计的技术。Pixabay提供
View original image“合成生物学（Synthetic Biology）”是指像利用标准化生物部件一样利用承载着生命体全部信息的DNA，通过设计和合成逻辑电路，实现自然界不存在的生物学功能，或对既有生命体进行重新设计的技术。这是将工程学方法论积极应用于生命科学的结果，与以往被动式的生物研究方式存在根本差异。生物铸造厂（Bio Foundry）则是应用合成生物学技术对生命体进行设计和制造的平台，即制造设施。
“汽车工厂 vs. DNA工厂”……超越装置产业，成为全产业的创新引擎
合成生物学和生物铸造厂技术常被介绍为“快速且高效的生产方式”，但其核心不在于生产效率本身，而在于对产业生态系统结构的转型。
该技术是将DNA、蛋白质、人工细胞等生物学构成要素像数字部件一样进行设计，并通过自动化工艺进行制造。所谓通过高速反复DBTL（Design-Build-Test-Learn，即设计-制作-测试-学习）循环，实现了与以往以手工为主的生物实验完全不可同日而语的速度和精确度。
更值得关注的是，这种生产结构将取代汽车、化学等传统大型装置产业的价值链。传统装置产业需要大规模设备和巨额前期资本，投资回收周期长，并以低技能的大规模雇佣为前提。相较之下，生物铸造厂以机器人、人工智能（AI）、自动化系统为基础，可以实现多品种小批量生产，具备以高技能人才为中心的灵活结构。
这种生产手段的变革不仅是工艺层面的创新，更会从根本上重写雇佣结构和产业生态系统的构成。这意味着，原本由少数大企业垄断的产业领域，将为初创企业、中小企业等多元主体提供进入基础，并引导形成以技术为中心的新价值链。
这一创新已经反映在产业一线。全球制药企业Moderna在设计和制造信使核糖核酸（mRNA）疫苗时，利用了生物铸造厂的核心要素——以数字为基础的mRNA设计—合成平台。在新冠肺炎（COVID-19）大流行中，Moderna能够快速而灵活地应对，其原动力也在于数字化制造工艺。
美国生物科技企业Ginkgo Bioworks在自有铸造厂中为食品、化妆品、农业等产业设计和制造定制微生物，展示了“生命体按需生产”这一全新的制造模式。美国合成生物学DNA编程企业Amyris则通过基于生物的发酵技术，用环保生物材料替代石油来源化学物质，引领可持续材料市场。
主要企业和国家之所以如此积极投入合成生物学技术布局和生物铸造厂建设，其背景不仅在于获取研发能力，更在于通过战略性考量，抢占下一代化学产业结构性主导权。
生产工艺的柔性化、价值链的多元化、以高端人才为中心的雇佣结构形成等合成生物学技术带来的变化，很可能与整个产业的中长期重组相连。
处于初期阶段的韩国生物铸造厂，亟需扩大投资以缩小与主要国家的差距
面对这种变化，韩国是如何应对的？目前国内生物铸造厂在民间和部分研究机构主导下仍停留在初期阶段，公共基础设施建设尚不充分。韩国必须以长期产业战略而非短期技术争夺战的视角来应对。
CJ第一制糖通过“CJ Blossom Park”推进高性能微生物菌株开发及发酵工艺自动化研究，韩国生物技术研究院（KRIBB）合成生物学中心则在运营小规模生物铸造厂测试系统。然而，与主要国家已经建成的大规模公共与民间基础设施及全球网络相比，这些仍然十分有限。
美国方面，Biden政府将合成生物学和生物制造指定为未来核心技术，以民间企业Ginkgo Bioworks为中心，加快技术开发和商业化。美国国会通过《国防授权法》（NDAA）和《情报授权法》（IAA），从国家安全层面保护和支持生物技术，同时扩大与酶工程企业Codexis、在国防部支持下运营的BioMADE等民间与公共部门的协作体系。
类似的战略性应对不仅存在于美国，也正在向主要国家整体扩散。英国于2012年成立合成生物学领导力委员会（SBLC），并执行面向2030年的长期路线图，目标是形成规模达100亿英镑（约18.7万亿韩元）的合成生物学市场。
中国自2017年起以中国科学院为中心，在深圳地区推进生物铸造厂建设，并于2023年建成大规模集群。今后计划在上海、天津等10个地区追加建设公共生物铸造厂网络，在技术和基础设施两方面缩小与美国的差距。
日本也计划在未来5年内由政府和民间合计投资120万亿日元（约1174万亿韩元），着手构建包括合成生物学和生物铸造厂在内的生物前沿技术生态系统。新加坡自2016年起便开始建设公共生物铸造厂基础设施，并通过设立国家工程生物学中心（NCEB）等举措，较早构建了国家层面的技术布局体系。
该中心主任表示：“包括美国在内的主要国家，早在10多年前就将生物铸造厂作为国家战略进行培育，持续建设自动化设备、标准化流程和基于人工智能的设计平台，同时还积极运营跨国技术网络，引领全球标准的形成。”
预计到2031年增长至100万亿韩元规模……须关注生态系统变化
市场已经在发生变化。根据KRIBB合成生物学中心的数据，全球合成生物学市场预计将从2021年约101亿美元（14.56万亿韩元）增长至2031年约717亿美元（99.79万亿韩元），扩大约7倍。
国内市场也预计将在同一时期从约1.2亿美元（1669亿韩元）扩大至约17亿美元（2.365万亿韩元）。尤其是在能源、医药、农业、环境等各类产业领域，对基于合成生物学的生物制造需求大幅增加，生物铸造厂的必要性愈发凸显。
由于这一领域尚处于刚刚形成阶段，难以进行精确预测，但合成生物学中心推算，全球生物铸造厂市场以2023年为基准约为50亿至70亿美元（7万亿至10万亿韩元）规模，预计将记录年均20%以上的高增长率。在韩国国内，CJ、Daesang股份公司、LG化学、Bioneer、CutisBio等大企业及初创企业的相关投资也呈现逐步扩大的趋势。
CJ第一制糖的“CJ Blossom Park”和KRIBB合成生物学中心正在为国内生物铸造厂产业的成长奠定重要基础。“CJ Blossom Park”专注于高性能微生物开发和大规模发酵工艺自动化，正不断扩大其作为国内生物产业研发枢纽的角色。依托大企业的资本实力和自动化设备，支持初创企业或学界难以独自完成的实验和验证，被评价为对整个产业生态系统产生了溢出效应。
通过建设公共生物铸造厂扩展产业生态系统
然而，以民间为中心的结构也存在利用主体受限的局限。建设能够向初创企业、中小企业和研究人员提供开放式实验平台的公共生物铸造厂是必不可少的。
所幸在公共研究领域，已经预见到这一趋势并开始做好应对准备。KRIBB合成生物学中心率先在国内自主开发并运营生物铸造厂系统，在核心技术商业化、产业衔接、全球网络构建等国家层面的基础打造方面发挥着引领作用。
同时，该中心还承担包括建设DNA、蛋白质、细胞模块等生物部件库（Part Bank）、激活科研共同体、数据标准化、人才培养在内的公共枢纽功能。
但也有观点指出，由于合成生物学和生物铸造厂是会对整个产业生态系统产生影响的结构性转型，仅靠公共部门的应对并不充分。专家们普遍认为，应通过推进DBTL工艺的自动化和标准化、扩大民间与公共部门的联结平台等方式，提高实验的可重复性和效率，营造健康的产业生态系统。
该中心主任强调：“生物铸造厂不仅仅是技术基础设施，更应作为产业战略的中轴来加以布局。”
可能引发伦理与社会争议……需同步制定应对方案
也有声音指出，合成生物学的发展可能引发伦理和社会层面的争议，因此必须同步制定相应的应对方案。
有人指出，随着合成生物学的发展可能引发伦理和社会争议，必须同步制定应对方案。2018年，中国科学家贺建奎博士通过基因编辑诞生了具有艾滋病免疫性的婴儿，因此遭到谴责。还应警惕仿制品现象等问题。Pixabay提供
View original image基因剪刀技术已经发展到第四代“Prime Editing（精确编辑）”技术。该技术可以插入、删除或改变特定碱基。该技术用于遗传病治疗具有积极意义，但如果被用于制造在身体或智力方面具有优越性的定制婴儿——“设计婴儿（Designer Babies）”，则可能引发严重的伦理问题。
2018年，中国科学家贺建奎博士利用第三代基因剪刀技术“CRISPR”制造出具有人类免疫缺陷病毒（HIV）免疫性的基因编辑婴儿，因而备受强烈批评。这一事件一方面表明人类胚胎基因编辑在现实中已可行，另一方面也被视为未充分考虑滥用可能带来的社会影响的典型案例。
还可能出现意料之外的突变或难以预测的副作用，即所谓“knock-off（脱靶）”现象。曾有案例是研究人员设计出分解塑料的微生物，但该微生物却在环境中分解其他有机物，导致副作用。就转基因作物（GMO）而言，虽然可以提高产量并增强抗病性，却也可能引发生态系统失衡、诱发过敏、产生有毒物质等多种风险。
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该中心主任指出：“必须从技术开发的初期阶段起，就开展对伦理和社会影响的分析，通过专家与市民共同参与的多层次讨论，形成社会共识。尤其是像人类基因编辑这样敏感的领域，更要结合国际指南，完善相关法律制度，并对研究目的和范围进行严格管理。”
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