中國網/中國發展門戶網訊 生物制造是一種應用微生物、植物和包養網價錢動物細胞來生產化學品、資料和動力產品的先進技術。它減少了對不成再生資源的依賴，并顯著下降了環境淨化和溫室氣體排放。生物制造產業作為推動未來經濟發展的關鍵氣力，正敏捷突起。近年來，生物基化學品市場的增長速率遠超傳統化學品，生物燃料和生物塑料等新興產品的市場份額也在不斷擴年夜。通過基因編輯、分解生物學和年夜數據剖析等前沿技術的支撐，生物制造產業在生產效力和產量上獲得了衝破性進展，其市場競爭力獲得了顯著晉陞。
生物制造產業作為國家競爭的重點，遭到全球各國當局的高度重視。american制訂了《american生物技術和生物制造的遠年夜目標》，強調促進生物技術創新和晉陞生物制造才能。英國制訂了《工程生物學的國家愿景》，為分解生物制造產業設定了十年戰略計劃。與此同時，歐洲各國紛紛樹立生物制造技術創新平臺和中試基地，以推動該領域的發展。我國《“十四五”生物經濟發展規劃》明確指出要加速發展生物技術和生物產業，2023年末召開的中心經濟任務會議更是將生物制造確立為戰略性新興產業，顯示出我國對這一領域的高度重視和支撐。
但是，生物制造產業的發展面臨多重挑戰。技術研發的“斷橋”現象，即科研結果難以從實驗室轉化為市場應用；產業轉化的“逝世亡谷”，即在中試和量產階段掉敗率高，阻礙了創新技術的商業化；“達爾文逝世海”挑戰，即企業在劇烈的市場競爭中因戰略掉誤而面臨被裁減的風險。為幫助生物制造技術和產品勝利跨越這三年夜關鍵障礙并進進市場，當局、學術界和產業界需一起配合樹立平臺設施，供給相關支撐。技術創新平臺通過供給先進設備和技術支撐，幫助企業跨越“斷橋”，將實驗室結果轉化為市場應用的可行技術；中試縮小平臺在研發到量產的過渡階段供給需要設施，下降“逝世亡谷”掉敗風險，促進規模化生產；產業孵化平臺則為新興企業供給資源支撐，幫助其應對“達爾文逝世海”挑戰，增添市場保存機會。
本文深刻剖析了全球生物制造產業關鍵平臺設施的發展狀況，重點考核了技術創新、中試縮小和產業孵化3類具有代表性的平臺設施，剖析這些平臺的發展現狀和勝利經驗，以期為我國生物制造產業的發展供給寶貴的借鑒。
技術創新平臺
技術創新平臺努力于將實驗室技術轉化為實際應用。這些平臺通過供給專業設備和技術支撐，助力企業將研討結果轉化為可行的技術計劃。平臺的服務覆蓋從原料到產品的全過程，確保生產鏈各環節的高效運轉。通過縮短技術開發周期和加速商業化進程，這些平臺無力地推動了行業的進步。全球具有代表性的生物制造技術創新平臺包含american靈敏生物工廠（Agile BioFoundry，ABF）、英國過程創新研討中間（The Centre for Process Innovation，CPI）、德國弗勞恩霍夫化學-生物技術過程中間（Fraunhofer Center for Chemical-Biotechnological Processes），以及丹麥諾和諾德基金會生物可持續發展中間（The Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability，DTU Biosustain）等（表1）。
american靈敏生物工廠（ABF）。ABF是由american7家國家實驗室組成的聯合體，包含勞倫斯伯克利、桑迪亞、承平洋東南、國家可再生動力、阿貢、洛斯阿拉莫斯和橡樹嶺國家實驗室，每年從american動力部生物動力技術辦公室獲得2 000萬美元的資助。ABF樹立了一個面向私營和公共部門的分布式生物制造平臺，通過產學研一起配合推動創新，其下屬的國家可再生動力實驗室（NREL）擁有集成9 000升規模生物反應器的生物化學轉化示范工廠（Biochemical Conversion Pilot Plant）。2023年，NREL投進近2 000萬美元對其綜合生物精煉研討設施（Integrated Biorefinery Research Facility，IBRF）進行設備更換新的資料，以擴年夜原料范圍、產品種類和生產規模。ABF為創新項目供給2類資金支撐：種子資金（50萬美元，2年）和全額資助（200萬美元，3年）。ABF還積極開展研討一起配合促進行業發展，例如，與華盛頓年夜學一起配合開發人工智能（AI）平臺預測生產工藝；與Pow. Bio一起配合優化脂肪醇生產工藝。
英國過程創新研討中間（CPI）。CPI供給周全的生物制造基礎設施，規模從300升到75 000升不等，專注于支撐中小企業和行業一起配合。位于雷德卡威爾頓的國家工業生物技術設施（National Industrial Biotechnology Facility）努力于開發創新的生物制造工藝，以下降商業化風險；位于達靈頓的國家生物制劑制造中間（National Biologics Manufacturing Centre）配備了200升的微生物和哺乳動物細胞平臺，以及13個生物平安1級（Biosafety Level 1，BSL-1）和2級（BSL-2）實驗室，周全支撐從研討到商業化的轉化；2023年新建的RNA出色中間（RNA Centre of Excellence）是英國獨一能夠生產脂質納米顆粒包裹RNA疫苗的傑出生產規范（G包養MP）設施，年產能可達1億劑疫苗，為制藥公司供給臨床試驗支撐。
德國弗勞恩霍夫化學-生物技術過程中間。該中間是弗勞恩霍夫協會（Fraunhofer Gesellschaft）下屬的主要研討機構，專注于化學和生物技術研發。該中間獲得德國當局、歐盟項目和工業界的多方資金支撐，通過跨學科一起配合推動生物制造技術發展，重點關注生物資源應用、可持續化學品和動力生產。2024年6月，該中間參與完成了BioSPRINT項目，實現硬木生物質向生物基聚合物的全流程轉化。該項目匯集了8個歐洲國家的13家機構，展現了歐洲在非糧生物質應用領域的協同創新才能。
丹麥諾和諾德基金會生物可持續發展中間。該中間在諾和諾德基金會的資助下，專注于細胞工廠的設計和開發。該中間于2020年樹立了可持續生物制造工廠（Biosustain Biofoundry），該工廠基于2011—2019年積累的DBTL任務流程，結合信息科學和數據科學技術，努力于開發基因組東西和建設工業級微生物細胞工廠。該工廠已開發多項實用東西，包含基因缺掉預測和卵白質組剖析軟件，并配備完全的數據治理系統。今朝，工廠的重點項目涵蓋環保染料、燃料，以及碳捕獲、應用與封存等領域。
技術創新平臺是生物制造產業鏈的基石，直接供給關鍵的技術支撐和人才儲備。一個勝利的技術創新平臺必須實現3項焦點效能：工藝創新——通過研發高效的發酵技術、分離純化方式和智能把持系統，直接晉陞生產效力并下降運營本錢；人才儲備——通過樹立校企一起配合機制和實用的培訓體系，培養復合型專業人才；產學研聯動——通過建設聯合實驗室，加速科研結果的轉化和技術交通。平臺通過這些具體辦法，推動產業的創新發展，為生物制造產業奠基可持續發展的基礎。
中試縮小平臺
中試縮小平臺在生物制造產業中飾演著關鍵腳色，重要負責工藝驗證和規模化生產。根據運營形式，中試縮小平臺重要分為企業主導的盈利性平臺和當局或科研機構主導的公益性平臺。這些平臺通過供給基礎設施和技術支撐，助力企業戰勝從實驗室到產業化生產的技術壁壘。通過整合專家資源，平臺能夠解決生物制造過程中的具體難題，確保生產工藝順利產業化并堅持質量穩定。全球具有代表性的中試縮小平臺包含american生物工業制造和設計生態系統（BioMADE）、歐盟Pilots4U、歐洲生物基地中試工廠（Bio Base Europe Pilot Plant，BBEPP），以及英國生物試點項目（BioPilots UK）等（表2）。
american生物工業制造和設計生態系統（BioMADE）。BioMADE是american國防部資助、american制造業研討所治理的生物制造基礎設施項目。BioMADE旨在american全國范圍內樹立12—15個生物制造試點的設施網絡，為企業供給關鍵服務，構建完全的生物制造生態系統。2023年，首個生物制造創新設施在american明尼蘇達州啟動，包括先進的生物工業制造中試工廠。截至2024年，BioMADE已將建設計劃擴展至加利福尼亞（California）、佐治亞（Georgia）、夏威夷（Hawaii）、印第安納（Indiana）、艾奧瓦（Iowa）和北卡羅來納（North Carolina）6個州。這些設施將幫助企業在外鄉實現從實驗室到商業規模的產品開發。BioMADE設立了金牌、銀牌和銅牌會員軌制，面向學術機構、企業和非營利組織供給分級服務，并通過嚴格的評審和里程碑考察選擇資助項目。此外，該機構還設立了專門的知識產權委員會以保護各方權益。
歐盟Pilots4U。歐洲在生物制造產業化方面處于領先位置，擁有豐富的示范和中試設施資源。歐盟委員會通過“地平線2020”（Horizon 2020）計劃資助的Pi包養lots4U項目，樹立了一個覆蓋全歐洲的中試設施網絡。該項目開發了專門的數據庫，供給詳細的設施信息和聯系方法，以便利企業和研討機構疾速找到合適的測試設施。數據庫涵蓋了14個國家86個組織的262個資產條目，并在不斷擴展。該項目還配備了在線婚配系統，直接對接設施供給方和用戶，并通過按期維護確保信息的準確性和及時性。此外，Pilots4U的專家團隊供給專業咨詢，協助用戶進行試驗規劃和預算編制。2024年，COPILOT項目接收了Pilots4U數據庫，將更換新的資料和擴展現有數據庫并開發新效能。
歐洲生物基地中試工廠（BBEPP）。BBEPP是一家位于比利時根特的非盈利機構，專注于將生物基產品從實驗室規模轉化為工業規模。該機構由歐盟、比利時和荷蘭當局聯合資助，并通過供給服務和參與研討項目獲得額外資金。作為SmartPilots計劃的成員，BBEPP與其他歐洲設施緊密一起配合，以進步行業效力。該機構實行嚴格的保密軌制和靈活的知識產權政策，并不斷更換新的資料設備以堅持競爭力。比來，BBEPP通過新投資將其發酵產能晉陞了3倍。
英國生物試點項目（BioPilots UK）。BioPilots UK樹立了一個全國性的開放生物制造設施網絡，包含威爾士生物煉制出色中間（BEACON）、生物可再生資源開發中間（Biorenewables Development Centre）、工藝創新中間（Centre for Process Innovation）、工業生物技術創新中間（The Industrial Biotechnology Innovation Centre）和生物煉制中間（The Biorefinery Centre）。這些機構在配合運營的同時，堅持各自的獨立性。BioPilots UK設立了統一的服務窗口，根據需求靈活調配資源，并通過技術交通和統一的知識產權政策，確保高效運作和權益保護。
生物制造中試縮小平臺的勝利運營依賴3個關鍵要素。配備先進的實驗和中試設施，以支撐從小規模到中試規模的生產；樹立專家團隊和資源共享體系，以促進產學研的協作；獲得當局的支撐，包含政策攙扶和資金激勵，以確保技術的高效轉化和產業化落地。
產業孵化平臺
產業孵化平臺是生物制造產業發展的主要基石。這些平臺供給辦公和生產場地，并樹立了廣泛的產業鏈資源網絡。它們為企業供給一站式服務，包含剖析檢測、認證服務、結果轉化、信息咨詢、投融資，以及政商關系的支撐。得益于這些周全的支撐，初創企業能夠有用下降運營本錢，進步研發效力，順利跨越從產品到市場的“達爾文逝世海”，實現疾速成長。全球代表性生物制造產業孵化平臺包含american加利福尼亞定量生物科學研討所（The California Institute for Quantitative Biosciences，QB3）、英國分解生物學創新知識中間（SynbiCITE）、荷蘭代爾夫特生物技術園區（Biotech Campus Delft）、americanIndieBio等（表3）。
american加利福尼亞定量生物科學研討所（QB3）。QB3成立于2000年，是一個專注于生物科學研討和商業化的孵化器網絡。依托american加利福尼亞年夜學10所聯盟學校的支撐，QB3將物理學和工程學的方式整合應用于性命科學的進步。該機構在多個校區設有孵化中間，為性命科學初創企業供給種子資金、實驗室和辦公場地等基礎支撐。通過與BayBio等行業協會一起配合，QB3幫助企業擴展技術和市場資源。平臺重視經濟效益與社會價值的均衡，努力于解決如傳染病診斷和農業可持續發展等關鍵問題。QB3已勝利孵化了多家企業，如基因編輯公司Caribou Biosciences、分解生物學公司Zymergen和分子診斷公司Lucira Health。通過與中國瀚海控股等進行國際一起配合，QB3不斷拓展其全球影響力。
英國分解生物學創新知識中間（SynbiCITE）。SynbiCITE于2013年在倫敦帝國理工學院成立，獲得了來自英國當局、個人和學術一起配合伙伴2 800萬英鎊的配合投資。該中間構建了周全的創業支撐體系，包含配備尖端基因研討設備的實驗室、技術和商業培訓課程，以及通過創新比賽和種子基金支撐初創企業的機制。SynbiCITE努力于樹立產學研一起配合網絡，已勝利孵化多家企業，如DNA分解公司Bento Bioworks和生物檢測公司Nanocage Technologies。根據2018年制訂的5年規劃，該中間將遷至帝國理工學院的白城校區，并與布里斯托爾、愛丁堡和曼徹斯特的分解生物學研討中間（Synthetic Biology Research Centres，SBRCs）展開一起配合。今朝，SynbiCITE正積極拓展全英國范圍的投資者網絡和產業聯盟，以進一個步驟擴年夜其影響力。
荷蘭代爾夫特生物技術園區。該園區由代爾夫特理工年夜學、帝斯曼公司和當地當局聯合樹立的創新基地，帝斯曼公司負責具體運營，當局供給基礎設施支撐。園區的資金來源重要包含項目資助、投資、房錢和服務支出。通過舉辦創新競賽，園區能夠發現優質項目，并為企業供給創業指導和資金申請支撐。作為產業孵化平臺，園區供給從原料供應到產品配送的完全產業鏈服務，包含研發設施、中試平臺和生產空間。通過與學術和研討機構的一起配合，該園區樹立了高效的創新網絡，晉陞了荷蘭的生物制造才能。2024年4月，Plant One公司接收了園區的生物工藝試驗設施，繼續支撐企業進行工業化驗證。
americanIndieBio。IndieBio是SOSV集團旗下的生物技術加快器，專注于支撐解決可持續發展、食物科技和醫療安康等全球性挑戰的晚期企業。作為SOSV的焦點項目，IndieBio通過其全球風險投資網絡為企業供給種子資金、實驗室設施、專業指導和商業咨詢等全方位支撐，特別重視分解生物學領域的創業項目。在為期4個月的孵化期內，IndieBio組織投資者對接、教導培訓和路演等活動，幫助企業樹立商業網絡，并供給法令、財務和知識產權等專業服務，協助企業制訂發展戰略。該平臺已勝利孵化了Memphis Meats、23andMe等著名企業。2022年12月，IndieBio在紐約設立新基地以擴年夜孵化才能。2024年7月，SOSV成立了愛爾蘭生物制造基金，支撐企業拓展歐洲市場。
綜合來看，產業孵化平臺廣泛采用“場地+資源+服務”形式，為企業供給實驗設備、運營服務人員，以及投資和運營計劃。更為主要的是，孵化器供給的“軟資源”包含知識產權保護、產品設計、臨床試驗等關鍵環節的專業指導和支撐，這請求其具備豐富的行業經驗。此外，孵化器與風險投資機構的緊密一起配合，不僅為初創企業供給融資渠道，還可根據投資方的請求，有針對性地培養具有發展潛力的企業。
我國生物制造關鍵平臺設施現狀
我國自2007年起將生物制造確立為戰略性產業，并通過歷次五年規劃持續推動其發展。2024年《當局任務報告》將生物制造定位為新的經濟增長引擎，多部委正著手制訂相關產業行動計劃。我國在生物制造領域已實現產業規模和技術創新的主要衝破，但在產業結構優化、高端產品研發和基礎設施建設等方面仍需進一個步驟晉陞和完美。
產業規模：制造體量持續擴年夜，高端領域仍顯缺乏。近年來，憑借在發酵技術、生物資源和產業鏈方面的優勢，我國生物制造產業已在全球市場占據主要位置，年增長率超過12%；關鍵產品如生物發酵制品、生物基精細化學品和生物基資料的年產量超過7 000萬噸，產值逾8 000億元（不含傳統釀造業），帶動下流產業規模逾10萬億元。在大批發酵產品、生物基資料、農用生物制劑和自然產物等細分市場，我國展現出顯著競爭力。例如，今朝我國氨基酸、檸檬酸和維生素的產量約占全球的70%，生物基資料產能約占全球的30%。在技術創新方面，我國已實現多項嚴重衝破。例如，生物基聚乳酸生產技術已達世界領先程度，開發出全球首個年夜規模工業化生產長鏈二元酸的發酵工藝，研制出全球首個非洲豬瘟商品化疫苗，中藥現代化和自然產物分解生物學研討已躋身國際先進行列。盡管這般，我國在生物藥、工業酶、關鍵化學品等領域與歐american家比擬仍有差距。同時，大批產品的產能過剩影響了國際競爭力，生物制造工藝也面臨著環保的挑戰。我國生物制造產業正處于戰略性轉型升級階段，但是現有基礎設施的建設程度尚未能充足滿足產業發展的急切需求。
創新才能：平臺建設日趨完美，轉化效力亟待晉陞。截至“十三五”末，我國生物制造領域已建有6個（高校/研討所）全國重點實驗室、5個企業全國重點實驗室、3個國家工程實驗室、5個國家工程研討中間、1個國家技術創新中間和2個國家工程技術研討中間。近年來，當局進一個步驟樹立了多個新的技術創新平臺，包含分解生物研討嚴重科技基礎設施（深圳）、定量分解生物學重點實驗室（深圳）、國家分解生物技術創新中間（天津）、低碳分解工程生物學重點實驗室（天津）和上海分解生物學創新中間等。這些平臺顯著增強了我國生物制造領域的研討才能，擴年夜了技術應用范圍，并實現了從基礎研討到應用開發的完全覆蓋。但是，我國在生物技術轉化方面存在明顯短板，年夜多數生物技術創新難以衝破實驗室階段，缺乏有用的轉化渠道和市場對接方法，這使創新結果難以實現商業化和規模化。
中試設施：企業平臺封閉自守，公共平臺效能缺乏。我國生物制造產業的規模正從數萬億元向數十萬億元擴張，這一增長需求更多新企業的參與。為了吸引更多參與者并加快行業發展，下降產業化門檻成為關鍵，這直接推動了對生物制造中試平臺的需求。但是，當前企業公有平臺不愿對外開放，而高校和研討所的公共平臺過于側重研討，運營效力低下，導致現有平臺無法滿足市場需求。是以，系統規劃和建設生物制造中試平臺已成為當務之急。此外，我國中試平臺的運營還面臨五年夜挑戰：缺少標準化形式、協作機制缺乏、服務才能無限、資金支撐缺乏，以及人才儲備缺乏。
孵化體系：專業平臺數量稀缺，配套服務亟待完備。根據工業和信息化部火把高技術產業開發中間2018—2022年的數據，在1953家國家級科技企業孵化器中，生物科學相關的僅有56個。截至2022年，盡管我國擁有超過200家生物醫藥產業園區，但這些園區重要服務于醫療器械和制藥領域，未能充足滿足生物制造的需求。此外，現有生物醫藥類產業園廣泛存在規劃欠安、重復建設、投進缺乏等問題，限制了創新才能和產業化程度的晉陞，急需系統性解決計劃。由于生物制造企業廣泛面臨資金限制，難以從通用孵化平臺獲得有用支撐，國家需求設立專門的產業孵化平臺并供給配套資金支撐。今朝，專門的生物制造孵化平臺數量無限。例如，深圳光亮區銀星分解生物產業園、上海灣區生物醫藥港、杭州錢灣生物港、山西分解生物產業生態園，以及北戴河生物制造產業園等，這些平臺年夜多處于運營初期或建設階段，其對產業的實際支撐後果仍需驗證。
未來發展建議
借鑒國際生物制造產業的勝利經驗，針對我國生物制造平臺設施存在的缺乏，本文提出7個方面的建議。
創新引領，構建市場導向體系。促進科研人員與企業的深刻交通，周全剖析市場需求，開展應用導向研討，確保研討標的目的對接實際需求，進步科研結果實用價值。構建產學研協同創新體系，樹立聯合實驗室，促進技術交通與轉化，整合各方資源優勢，構成創新協同效應。設立專門的技術轉讓辦公室，供給周全的技術評估、知識產權許可和轉讓服務，促進科研結果商業化。
平臺支撐，完美中試服務網絡。評估現有基礎設施，公道規劃中試才能布局，特別關注生物基資料、生物藥、工業酶和關鍵化學品等領域。支撐龍頭企業搭建產業鏈中試平臺，開放應用場景和測試環境，促進產品研發。增設公益性生物制造中試服務機構，供給高質量產業化服務，切實解決企業實際需求。搭建信息共享平臺，促進設施間資源共享和技術互通，進步整體運營效力。
形式優化，晉陞平臺運營效能。系統剖析和總結平臺運行經驗，樹立標準化運營形式，并采用多學科方式確保其靈活性。強化政策支撐，推進技術創新和一起配合發展，樹立可持續運營形式。實行多元化運營，吸引當局、科研包養網機構、企業和社會組織配合參與投資治理，打造高效運營體系。推進平臺數字化轉型，引進智能治理系統。持續更包養新技術設備，積極參與嚴重研發項目。
才能晉陞，強化孵化服務治理。樹立全方位的孵化服務體系，為中小企業供給一站式支撐。實施嚴格的項目評估機制，以確保服務成效。樹立靈活的會員軌制，設立專業治理團隊，完美知識產權保護體系，并開展設備租賃、遠程運維等創新服務形式。
生態構建，打造產業協同體系。樹立完全的生物制造產業生態鏈，整合現有研發氣力和產業資源，打造集研發、生產、孵化和商業化于一體化的平臺，促進區域發展。根據各地的實際情況設立專業孵化平臺，結合當地資源條件、產業基礎和市場機會，打造特點優勢。推動區域一起配合和資源整合，構成互補發展格式，樹立區域創新網絡，配合促進產業進步。
政策護航，加強攙扶激勵力度。設立專項資金，用于平臺建設和運營，實施地盤、稅收和信貸優惠政策。重點支撐具有帶動感化的產業化項目。樹立專項辦公室統籌任務，指導各地區發揮生物制造優勢，落實政策辦法，并加強對產業化結果顯著地區的支撐力度。
人才培養，夯實產業發展基礎。實施“引進+培養”雙軌戰略，重視引進高層次人才，并樹立內部培養體系。支撐高校開設相關專業，著力培養精曉產品開發、生產制造和設備治理的復合型人才。加強校企一起配合，鼓勵企業深度參與人才培養過程，將中試平臺打造為實踐培訓基地，供給專業的實操環境和指導。通過按期技術培訓和交通活動，促進人才持續成長。樹立科學的人才評價軌制，完美薪酬體系和職業發展通道，以激勵和留住優秀人才。
（作者：吳曉燕、陳方，中國科學院成都文獻情報中間；單耀瑩，中國科學院可持續發展研討局；陸安靜，中國電子信息產業發展研討院。《中國科學院院刊》供稿）