张江高研院属于基础研究自由区，通过有组织的科研打破学科边界，“交叉”进入无人区，开拓科技新疆域。“越是AI无处不在的时代，越需要HI（人类智能）互补，越要关注其核心竞争力”

　　本报记者徐瑞哲

　　“我们去年5月开始小试，半年就完成了，到现在实现放大生产，全过程只用了一年多。”在上海交通大学张江高等研究院，43岁的教授洪亮带领创业团队与瀚海新酶合作，一改传统化学法为生物酶法，制备出用于急性胰腺炎等血检的核心物料。相比罗氏制药相关产品每公斤30万元的高价，它直接降至3万元以下。

　　“现在从基础研究到应用研究，‘从0到100’加速孵化，中间可能直接跨过‘1’这样的事了。”洪亮带着几分骄傲说道，这些日子，他刚刚完成“搬家”，团队在交大闵行校区等处的研发资源，正集聚到张江高等研究院。

　　作为交叉研究高地的这个新型研究机构，已搭建起七大中心：变革性分子前沿科学中心、超快科学中心、人工智能网络安全创新中心、未来材料创制中心、合成科学创新研究中心、人工智能生物医药中心、DNA存储研究中心。在这里，科研范式变革正催生新质生产力，一些比洪亮更年轻的“80后”科学家，他们的成果正高倍速转化。

　　这里科学家创业多

　　藻类微生物，是上海交大张江高研院、生命科学技术学院长聘教轨副教授倪俊最得意的“工人”。“聚球藻可以说是植物中叶绿体的‘祖先’，光合作用效率本就比植物高几十倍，我们通过合成生物技术，又将它们的光能利用率提高了一半。”基于合成生物学，倪俊团队利用广泛存在的聚球藻搭建“细胞工厂”，让它们在细胞自我复制中生成特定的高价值化合物。

　　在高研院二号楼5楼，合成科学创新研究中心内的倪俊实验室有点像个迷你发酵厂。“把‘底盘’打造好，就能加载各种‘产线’。”倪俊介绍，针对多个基因进行“按需编辑”，这些改造后聚球藻的代谢产物之一，就成了他们需要的具有抗氧化活性的天然产物——麦角硫因。 按传统方式，麦角硫因这种用于化妆品、保健品的功能性原料，只能小比例地从菌菇类中提取，价格高达每公斤三五十万元，而“藻基定制”之后不到1万元，乃至只有几千元。

　　倪俊获得上海交通大学微生物学博士学位至今不到10年，他还在麻省理工学院完成博士后研究，曾入选《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新35人”。掌握着多年专研的光驱动合成生物学技术，他成为光玥生物的创始人和首席技术官，已获近亿元天使轮和Pre-A轮投资。

　　上海交大是科技成果转化试点先行者，通过体制机制改革不断提高成果转化率，解决科研人员“不能转”“不敢转”难题。截至今年上半年，校内科研人员创办企业94家，累计吸引社会资本超60亿元，估值约370亿元。

　　与同类机构相比，张江高研院里创业科学家更多。从婴幼儿奶粉到食品添加剂，别人“不太敢碰”的生产品类，也开出了国内首家申请、获批的先例。在总部位于“环交大”紫竹国家高新区的弈柯莱生物科技企业，“定义造物新规则”成为这家教授创业的“微生物工厂”口号。这座微观尺度工厂的创造者，正是张江高研院合成科学创新研究中心的课题组长瞿旭东教授。

　　人乳寡糖是天然母乳中的第三大固体成分，仅次于乳糖和脂肪，可调节肠道菌群、调节人体免疫功能等。弈柯莱与蒙牛集团合资公司联合开发，实现了从基础原料葡萄糖到高级产物人乳寡糖的高效生物合成。这种“2'-FL”中性低聚糖在人乳寡糖中占比达30%左右，添加到宝宝的配方奶粉中。由此，瞿旭东他们成为我国首批生产母乳低聚糖获批企业中的唯一本土企业。

　　瞿旭东常常出差，记者在视频会议的摄像头自拍中认识了他。依托浙江台州和重庆两大生产基地，其创业公司正建立起规模庞大的生物资源工程库平台。去年以来，弈柯莱连续两年入选“上海市重点服务独角兽（潜力）企业”榜单，有望未来3年内择机启动科创板上市计划。

　　这里搞科研借助AI多

　　“结构决定性质”。不论生产过程中还是体内过程中，当人类需要耐酸、耐碱、耐酒精、耐高温等带有“抗性”的生物分子，什么样的微观结构才是最经得起考验的？

　　洪亮给记者打比方，“如果说ChatGPT是用大模型理解人类文字排列方式，那么Pro系列蛋白质大模型就是用AI学习自然界生物分子的设计规则，从而实现性能优越的各种蛋白质产品的智能开发。”

　　基于Pro系列大模型，他们与金赛药业联合开发用于纯化生物生长激素的极耐碱单域抗体，成为世界首款大模型设计并放大生产进入产业化阶段的蛋白质产品。这款“蛋白原型”是从4000万量级羊驼单域抗体库筛选出来的高亲和力纳米抗体，但耐碱性很差，在制药流程的强碱洗脱环节中，蛋白质结构会被破坏，导致使用寿命短，消耗量大。

　　不到一年时间，这种普通不耐碱的蛋白就变为极度耐碱的蛋白，从没有任何实验数据到发展为全球首个实现5000升工业化生产的大模型设计蛋白产品，“这在以往是绝对不可能实现的。”而且，这个产品为该企业每年节省超过千万元的生产成本。

　　此前，做蛋白质工程只能针对单个场景下的单个指标慢慢去改，一个工业酶改造花三五年很正常。

　　“但过去一年多，我们团队仅用20多名设计和实验人员，便完成了20余款蛋白质设计项目的交付。”洪亮介绍，这些项目涉及热稳定性、酸碱耐受性、活性、亲和力、特异性等诸多蛋白质的理化性质，覆盖生物医药、营养保健、酶制剂等多个领域。在他们手里，还有50余个在研项目。

　　要驾驭好AI，最好是“跨界”。洪亮本科学物理，硕士在港学化学，博士在美学生物，之后在美国国家实验室学习计算生物学，如今是上海交大国家应用数学中心副主任。多科交叉背景下，他成为天鹜科技的公司创始人和首席科学家。去年以来，其核心平台Pro系列建立了“AI自动设计+少量实验验证”的蛋白质设计新范式，改变了“专家经验和大量试错”传统范式，大大提升企业产品性能、缩短研发周期、降低生产成本。

　　当然，洪亮坦言，大模型并非总能拿到100分，“40个项目可能有5个也会失败”。但经测算，总实验样本数量由成千上万个减少到了100个甚至更少，项目交付周期也由2到5年压缩至2到6个月，总成本从千万量级压缩至不到100万元。

　　生物技术与信息技术“BT+IT”交融，生物工程时代迈向智能生物工程时代。倪俊开发“细胞工厂”的背后，同样引入了AI指导代谢路径改造。简单说来，代谢物原料需要经过蛋白A，到中间代谢物，再经过蛋白B，催化为产物，将蛋白A和B在空间上连接，可能至少有2010种方式，“如果没有AI，考虑到综合成本，通常只能测试少数几种。”自开发高通量的AI模拟平台后，原本测试一种连接就需要花费100美元，如今只要0.003美元，几乎可以无成本测得最佳方式。

　　在上海交大校长丁奎岭院士的眼中，张江高研院属于基础研究自由区，通过有组织的科研打破学科边界，“交叉”进入无人区，开拓科技新疆域。“越是AI无处不在的时代，越需要HI（人类智能）互补，越要关注其核心竞争力。”

　　这里出成果“绿色”多

　　科研范式革命产生倍速放大效应，学科交叉点开出新质生产力赛道。提质增效、加速扩容的新赛道，往往也带有“绿”的底色。

　　在交大张江高研院变革性分子前沿科学中心，李俊的实验室位于四号楼3楼，推窗就能望见隔壁的上海光源同步辐射大科学装置。他35岁，已主持上海市基础研究特区计划、国家自然科学基金等项目，其最大的手笔是在国际上首次实现甲烷在常温常压下电催化制备甲醇，且碳排放为零。

　　作为年产上亿吨的四大工业原料之一，甲醇原本以化石基的甲烷为原料，通过高温高压多步化学反应制成，每制1吨甲醇相当于排放超过3吨二氧化碳。尽管液态甲醇已越来越多地成为船用燃料以及氢气存储介质等，但在生产过程的“成色”上，只能算棕色或灰色能源。

　　能不能一步到位电制绿色甲醇？李俊团队借助上海光源以及合肥光源的同步辐射装置，采用能量连续可调的高能量分辨的X射线光谱技术，在微观尺度上细致研究流动气体如何在催化界面上扩散和反应，终于在分子层面发现并掌握了电催化反应机理。

　　他们还设计并选用可规模放大的连续流式的催化反应器件，生物质基的甲烷转化制备甲醇的综合成本由此大降40%，且没有碳排放，做到真正“绿色”。李俊信心满满地表示，计划2025年小试放大，2026年完成融资，2027年开始落地示范。

　　至于绿色材料，当前餐饮业大量采用的一次性吸管已不再是塑料材质，而是可降解的生物材质，即聚乳酸等生物基聚合物。倪俊团队的生物塑料合成过程，竟像植物在光合作用下生长一样，仅靠空气来源的二氧化碳作为碳源和光能驱动。

　　光合微生物蓝藻中的聚球藻，就是他在实验室常用的细胞工厂“基底”。这种“光合底盘”直接利用二氧化碳生长，最高生长速度快过酵母菌等一些传统工业微生物。固碳效率方面，它们经过改造成为吸收温室气体的高手，而且，不再需要像其他微生物那样“投喂”葡萄糖作为底物，就能高效合成出麦角硫因、生物塑料等一系列高值产物。倪俊认为，基于合成生物技术的二氧化碳等单碳原子化合物的绿色转化，将为低碳经济发展开辟新的空间，成为扩展新质生产力的关键领域。

　　同样，瞿旭东方面，用于控糖的高端代糖——甜菊糖苷也在今年获得国家卫健委批准作为食品添加剂。这标志着全国有了首家也是唯一一家获批甜菊糖苷的企业。瞿旭东团队用合成生物技术替代了千百年来的植物提取法，大大降低原料成本和生态成本，让各种规模的食品和饮料制造商都能尝到“甜头”。

（文章来源：解放日报）