重新編碼生物學(xué)

Steve Lohr

Ginkgo Bioworks的合成生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，放著一組基因測(cè)序儀器。

兩位身穿白大褂的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員坐在角落的工作站內(nèi)，身邊的機(jī)器數(shù)量則遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止兩臺(tái)。機(jī)械臂在對(duì)液體微滴校準(zhǔn)，旁邊的小托盤在磁軌上穿梭，基因測(cè)序儀也在發(fā)出嗡嗡的響聲。

這間高度機(jī)械化的實(shí)驗(yàn)室由生物科技公司Ginkgo Bioworks運(yùn)營，它是一家位于美國波士頓的創(chuàng)業(yè)公司，發(fā)展十分快速。實(shí)驗(yàn)室是合成生物學(xué)的重要實(shí)踐地點(diǎn)，該新興領(lǐng)域是以應(yīng)用工程和電腦編程工具來制造全新的生物體，或從基因上對(duì)現(xiàn)有生物體渦輪增壓。

合成生物學(xué)的支持者認(rèn)為，該領(lǐng)域可以對(duì)生物學(xué)重新編程，從而增加糧食產(chǎn)量、抵御疾病、生產(chǎn)能源和凈化水源。不過如果能實(shí)現(xiàn)的話，也需要幾十年的時(shí)間。但是近些年來，生物學(xué)、電腦編程、自動(dòng)化和人工智能等領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，它不再是科幻小說才會(huì)出現(xiàn)的情節(jié)。

資金正在大量涌入合成生物學(xué)領(lǐng)域。研究型大學(xué)、政府機(jī)構(gòu)，以及拜耳（Bayer）、默克（Merck）等大型化學(xué)和制藥公司正在這一領(lǐng)域開展項(xiàng)目。不僅如此，像Ginkgo Bioworks這樣的小公司也已經(jīng)涉足。

根據(jù)行業(yè)通訊機(jī)構(gòu)SynBioBeta的數(shù)據(jù)，合成生物方向的年輕公司去年通過全球的風(fēng)險(xiǎn)投資家和首次公開募股籌集了近80億美元，是2019年的兩倍多。該機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，今年的總投資可能超過300億美元。

許多公司會(huì)專注于合成生物學(xué)領(lǐng)域的某一方面，比如因美納（Illumina）和Pacific Biosciences研發(fā)基因測(cè)序儀，Twist Bioscience和Codex DNA鉆研DNA合成儀。Zymergen和Ginkgo Bioworks這樣的公司則多面發(fā)展。

SynBioB eta的創(chuàng)始人約翰·坎伯斯（Joh nCumbers）是一位分子生物學(xué)家，他表示：“我們還有很長的路要走，但現(xiàn)在已經(jīng)可以應(yīng)用工程學(xué)來讓生物學(xué)領(lǐng)域更快速、更實(shí)惠、更可靠地發(fā)展。這是一門大生意?！?/p>

今年是Ginkgo Bioworks成立的第13年，公司已于9月上市。他們的員工在這一過程中感受到了行業(yè)的發(fā)展和面臨的挑戰(zhàn)。

Ginkgo B ioworks已經(jīng)募集到9億美元的風(fēng)險(xiǎn)投資，投資者包括比爾·蓋茨（Bill Gates）、泛大西洋投資集團(tuán)（General Atlantic）、普信集團(tuán)（T. Rowe Price）和維京全球投資（Viking GlobalInvestors）。該公司的成立基石是五位創(chuàng)始人的共同信念，即生物學(xué)不僅是關(guān)于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，更可以對(duì)可重用代碼或標(biāo)準(zhǔn)工具進(jìn)行電腦編程。

“Ginkgo Bioworks的最終目標(biāo)是讓細(xì)胞編程像電腦編程一樣簡單?！苯苌P利（Ja sonKelly）表示。他是公司的創(chuàng)始人之一，目前擔(dān)任首席執(zhí)行官。

與電子編程不同的是，細(xì)胞中的DNA代碼在物理上是存在的，所以生物調(diào)試、編譯和測(cè)試工具都需要實(shí)驗(yàn)室空間和設(shè)備。由于生物技術(shù)創(chuàng)業(yè)公司在美國金融危機(jī)后紛紛倒閉，GinkgoBioworks得以在起步階段低價(jià)購入設(shè)備。

Ginkgo Bioworks有四位創(chuàng)始人畢業(yè)于麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology），其中三位獲得生物工程學(xué)博士學(xué)位，另一位則是計(jì)算機(jī)科學(xué)博士。公司的起步資金來自于第五位創(chuàng)始人湯姆·奈特（Tom Knight），他貢獻(xiàn)了15萬美元。

Ginkgo Bioworks在2014年獲得了第一位付費(fèi)客戶。如今，該公司在食品、農(nóng)業(yè)和制藥等多個(gè)行業(yè)擁有數(shù)十家客戶。它的工作因客戶而異，公司可以提供專業(yè)知識(shí)、酶或完整的細(xì)胞。新冠疫情期間，Ginkgo Bioworks的項(xiàng)目幫助Moderna公司優(yōu)化酶的生產(chǎn)，以加快新冠疫苗的生產(chǎn)。

不過，Ginkgo Bioworks的大多數(shù)項(xiàng)目都是長期計(jì)劃，目的在于大大提高細(xì)胞理想生化過程的效率或速度。

Ginkgo Bioworks的自動(dòng)化辦公室占地9000多平方米，迄今已耗資約5億美元。該公司將其實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)稱為代工廠，這是對(duì)電腦芯片制造承包商的稱呼。它讓高產(chǎn)快速的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ匠蔀榭赡堋?/p>

邁克爾·米耶（Michael Miille）曾經(jīng)是拜耳的一名農(nóng)業(yè)科學(xué)家，他在研究如何讓農(nóng)業(yè)更可持續(xù)地發(fā)展時(shí)遇到了Ginkgo Bioworks。

“Ginkgo Bioworks擁有其他人無法掌握的技術(shù)，它正在騰飛。”米耶表示。他如今是Joyn Bio公司的首席執(zhí)行官，這家與Ginkgo Bioworks合資的企業(yè)成立于2017年。

Ginkgo Bioworks鼓勵(lì)新的生物技術(shù)創(chuàng)業(yè)公司利用其技術(shù)。成立于2018年的Motif Foodworks便是其中之一，該公司生產(chǎn)植物性食品的原料，這些食品可以用來代替肉類和乳制品。Mo t i fFoodworks依靠Ginkgo Bioworks提供的酵母菌種，來提高產(chǎn)品的風(fēng)味或質(zhì)地。

Ginkgo Bioworks通過不同的方式收取費(fèi)用，包括使用費(fèi)、專利權(quán)費(fèi)和股權(quán)，具體取決于客戶。2021年上半年，其代工業(yè)務(wù)收入增長了40%，預(yù)計(jì)今年將達(dá)到1億美元。

截至去年年底，Ginkgo Bioworks已經(jīng)完成或正在進(jìn)行總共74個(gè)細(xì)胞項(xiàng)目。僅僅是今年，它們就有望再增加30個(gè)項(xiàng)目。

Ginkgo Bioworks在一份提交給投資者的文件中表示，公司的代工業(yè)務(wù)將在2024年或2025年實(shí)現(xiàn)收支平衡，不過這并不包括股權(quán)投資回報(bào)和專利權(quán)費(fèi)，公司正在這兩方面慢慢獲得回報(bào)。

“眾所周知，Ginkgo Bioworks是合成生物學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)者，”SynBioBeta的坎伯斯表示，“這是生物學(xué)產(chǎn)業(yè)化的前景。”