□文/ 吳 健 浙江大學杭州國際科創(chuàng)中心生物與分子智造研究院

建設(shè)背景

合成生物學是催生原創(chuàng)突破、學科交叉融合的前沿學科，成為繼“DNA 雙螺旋發(fā)現(xiàn)”所催生的分子生物學革命、“人類基因組計劃”實施所催生的基因組學革命之后的第三次生物技術(shù)革命。2022 年5 月，國家發(fā)改委印發(fā)《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》，明確打造國家生物技術(shù)戰(zhàn)略科技力量，加快突破生物經(jīng)濟發(fā)展瓶頸，實現(xiàn)科技自立自強。2023年2月，浙江省委省政府出臺《關(guān)于培育發(fā)展未來產(chǎn)業(yè)的指導意見》，致力打造全國生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)制造中心。

建設(shè)目標

2020 年8 月，杭州科創(chuàng)中心正式啟動建設(shè)生物與分子智造研究院，由浙江省特級專家楊立榮擔任領(lǐng)域首席科學家，圍繞基于大數(shù)據(jù)的第四研究范式的重大需求和挑戰(zhàn)，創(chuàng)建BTIT/CTIT 深度融合的學科匯聚高地，引育領(lǐng)域交叉復合型拔尖創(chuàng)新人才，依托高通量自動化科學裝置，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析與機器學習，推動數(shù)據(jù)驅(qū)動的物質(zhì)智造研究新范式變革，實現(xiàn)顛覆性原創(chuàng)科技成果產(chǎn)出。

研究方向：自動化科學裝置的BTIT/CTIT 深度融合、基于合成生物學的生物智造、基于合成生物學的生命健康、功能導向的分子與材料精準創(chuàng)制。

建設(shè)成效

■共創(chuàng)未來，集結(jié)高水平團隊

積極引育合成生物學、新物質(zhì)智造與人工智能領(lǐng)域交叉創(chuàng)新型人才，以學術(shù)帶頭人為核心，合理布局科研梯隊，打造學術(shù)共同體。下設(shè)合成生物研究所、分子智造研究所、智能醫(yī)藥研究所、AI 交叉中心，匯聚生物、化工、化學、信息科學等多學科人才近150 人，其中，浙江省特級專家1人，國家杰青、長江講席學者3人，國家級青年人才11人，杭州市“西湖明珠工程”海外人才2人，為數(shù)據(jù)驅(qū)動的合成生物和分子智造科研提供有力支撐。

■觸摸未來，建成領(lǐng)先科學裝置

為推動數(shù)據(jù)驅(qū)動的物質(zhì)智造研究范式變革，研究院建成了全球合成生物學研究領(lǐng)域規(guī)模最大、集成度最高的全流程、高通量自動化科學裝置iBioFoundry；融合國際前沿的自動化機器人技術(shù)、微流控技術(shù)、高通量合成和表征技術(shù)以及人工智能AI 技術(shù)的自動化分子智造科學裝置iChemFoundry。裝置均已上線杭州科創(chuàng)中心大型儀器共享平臺，對外開放共享。目前，iBioFoundry 平均每天可以創(chuàng)建2000 個人工細胞，和人工操作相比，工作效率提高2個數(shù)量級以上，依托iChemFoundry 已成功獲批國家重大科研儀器研制項目。這兩套裝置的投入運行，結(jié)合BTIT/CTIT 深度融合研究，將大幅提升效率，進一步推動數(shù)據(jù)驅(qū)動生物與分子智造。

■洞見未來，攻克關(guān)鍵核心技術(shù)

始終瞄準合成生物和分子智造國際前沿挑戰(zhàn)和國家重大戰(zhàn)略需求，在前沿基礎(chǔ)和應用領(lǐng)域展開深入研究，凝練重大成果，破解相關(guān)行業(yè)“卡脖子”技術(shù)難題。累計獲批國家級、省部級科研項目48個，其中，國家重點研發(fā)計劃項目2 個，三重項目4 個；申請國內(nèi)國際專利168 件；發(fā)表各類高水平論文169 篇，其中，CNS 主刊2篇、子刊12 篇。相關(guān)課題獲教育部自然科學獎一等獎、科技進步獎一等獎，浙江省科學進步獎二等獎。此外，還成功獲批“化工功能材料智能設(shè)計與制造浙江省工程研究中心”“工業(yè)生物催化國家地方聯(lián)合工程實驗室”共建單位，擔任浙江省合成生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟理事長單位。

4 年來，高質(zhì)量科研成果競相涌現(xiàn)：自主研制貝殼芯片助力2022 北京冬奧會運動員興奮劑檢測工作，并在2023杭州亞運會發(fā)揮重要作用；在國際上率先揭示II型CRISPR可編程基因編輯系統(tǒng)中crRNA 與tracrRNA 匹配的可編程性機制，并基于該機制原創(chuàng)發(fā)明了高特異性SARS-CoV-2病毒RNA傳感器AGATHA；在畢赤酵母中實現(xiàn)長春質(zhì)堿的從頭合成，助力抗癌藥物研制；開發(fā)針對蛋白質(zhì)語言的預訓練大模型，打造類GPT大模型驅(qū)動的智能鑄造工廠。

■引領(lǐng)未來，開啟造物新時代

面向國家和區(qū)域重大需求，以產(chǎn)業(yè)為導向，開展有組織、有體系的科研攻關(guān)，科研成果質(zhì)量不斷提升，多項成果實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用：獲得了酶活高、專一性強的脂肪酶和腈水合酶，應用于醫(yī)藥和精細化工產(chǎn)業(yè)，建成了年產(chǎn)千噸級有機溶劑中化學-酶法S-生物菊酯的生產(chǎn)線，并解決了中國最后一個重大維生素品種的制造難題，建成了年產(chǎn)2萬噸煙酰胺生產(chǎn)線；高純度含氟聚合物、電子特氣等多類產(chǎn)品實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破和應用，為電子化學材料國產(chǎn)化提供有力技術(shù)支撐；開發(fā)了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的核級高精度無硅濾材，解決了核級濾芯主要依賴進口的“卡脖子”難題。

4 年來，持續(xù)與行業(yè)龍頭企業(yè)簽訂產(chǎn)學研合作項目，共建聯(lián)合實驗室，加快促進創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)鏈-人才鏈深度融合，推動高水平科技自立自強行穩(wěn)致遠，助力地方產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

■暢想未來，不斷提升聲譽影響

圍繞數(shù)據(jù)驅(qū)動的合成生物、分子智造研究方向，聚焦全球熱點課題，先后多次舉辦國內(nèi)國際學術(shù)會議，在學術(shù)和產(chǎn)業(yè)界反響熱烈，大大提升了領(lǐng)域內(nèi)的知名度。2020年以來，成功舉辦了第一屆工程生物鑄造全國論壇，第一、第二屆自動化智能分子制造會議暨世界人工智能大會分論壇，第26 屆微全分析系統(tǒng)會議，第四屆中日生物催化與轉(zhuǎn)化學術(shù)論壇等重大學術(shù)會議，會議的成功舉辦為業(yè)界專家學者及行業(yè)從業(yè)者搭建了高品質(zhì)學術(shù)交流平臺，兩套自動化科學裝置iBioFoundry 和iChemFoundry得到廣泛關(guān)注和認可，聲譽和影響力大大提升。

未來展望

奮楫者先，創(chuàng)新者強。生物與分子智造研究院全體員工積極踐行和發(fā)揚科學家精神，把個人理想追求融入實現(xiàn)中華民族偉大復興的奮斗歷程，研究院從實驗室建設(shè)到正式運作、從人才引育到成果溢出，實現(xiàn)了從無到有、從有到優(yōu)的蝶變與突破，領(lǐng)跑生物和分子智造新賽道。未來，研究院將繼續(xù)聚焦開展有組織科研、引育高水平人才、培育戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)三大核心任務，服務全省生物、化工、材料等戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)發(fā)展，助力浙江省“315”科技創(chuàng)新體系戰(zhàn)略任務實施，助力生命健康、新材料創(chuàng)新高地建設(shè)，開啟“天工開物”?！?/p>