图丨蓝晶微生物联合创始人李腾（左）张浩千（右）（来源：受访者提供）

联合创始人兼 CEO 张浩千是北京大学整合生命科学（物理）专业的博士；联合创始人兼总裁李腾是清华大学生物材料学博士，曾入选《麻省理工科技评论》中国区第二届 “35 岁以下科技创新 35 人” 榜单。

制造一辆汽车和制造一个细胞有区别吗？

“自动化”、“数据化”和“智能化”被认为是现代工业发展的三个阶段，以汽车行业为例，1913年福特汽车公司开发出了汽车行业中的第一条流水线，实现了生产线自动化；2017年，阿里巴巴与福特汽车合作，以大数据赋能汽车行业，在生产制造环节帮助福特汽车优化生产过程，解决制造操作系统复杂性问题，提高数据有效性和准确性，根据数据库进行算法算力的建设，实现自动化智能生产。

那么制造一个具有特定功能的细胞与制造一辆汽车有什么区别？合成生物学领域的先驱们认为二者似乎没有区别，一个生命系统的核心是基因，不同基因的排列组合能够指导细胞行使不同的功能，合成生物学的目的之一就是通过数理工具解析生命系统内基因与功能之间的关联，实现对生命系统的理性设计。过去二十年，无数科家们的研究积累了庞大的基因元件库和底盘生物菌株库，开发了诸多基因编辑工具，这些数据和工具就是建立“自动化”、“数据化”和“智能化”生产的前提。

当然，设计开发一个生命系统要远比组装一辆汽车更为复杂，合成生物自动化的发展也较为缓慢，直到2014年，全世界第一台合成生物自动化设施的概念机才在美国伊利诺伊大学香槟分校诞生，它可以控制机器人做一些简单、重复、需要大规模操作的工作，例如微生物菌株的突变和筛选等。

这台概念机的运作模式目前已经成功复制到了全球多个实验室和企业，蓝晶微生物也早就开始了相关布局，蓝晶微生物的 Synbio OS 平台目前包括柔性自动化实验平台（BlueArk）、超高通量发酵平台（AutoFarm）和智慧云端数据系统（CyberFarm）三部分，覆盖了合成生物学“设计、构建、测试、发酵”四大环节中的三个。

“柔性自动化实验平台 BlueArk 的核心是蓝晶微生物完全自主研发的工业软件，可以便捷地实现实验流程的设计和多任务规划，解决了国外实验设备软件开放度低、不同设备之间协作性差的问题，为 Synbio OS 后续各类功能模块的开发奠定了基础。”李腾告诉生辉。

结合超高通量发酵平台（AutoFarm）和智慧云端数据系统（CyberFarm），蓝晶微生物可以将研发和生产过程中积累的大量过程数据和工程经验进行沉淀，并在后续新产品的研发落地过程中复用，从而形成“飞轮效应”。

提高发酵过程通量、积累过程数据

张浩千告诉生辉，一个菌株在设计、构建、测试环节可以实现高通量的自动化，而限速步骤往往是在发酵环节。从成千上万个基因突变位点的筛选到最后选择合适的菌株发酵，通量是逐渐降低的，而耗时和成本是逐渐增加的，蓝晶微生物在发酵环节的研发投入了大量的人力和经费。

“发酵过程的自动化主要有两个关键点，一是通量，二是数据化的程度。”张浩千举了一个例子，一个实验室如果采用传统通量较低的实验方法，一年的时间一般可以构建 3000 个分子克隆。而在发酵阶段（包括后续产物验证等环节），如果使用 1 个发酵罐，一周做 1 次发酵，那么一年可以做 50 次；使用 10 个发酵罐，一年就可以做 500 次发酵，但这仍然还是无法跟得上菌株开发速度。

“而且传统的发酵罐获得的数据是有限的，一般都只有结果数据，缺少完整的过程数据，因此传统的发酵过程相当于耗费了大量的人力物力，而只得到了有限的数据。”李腾补充道。

对于上述问题，蓝晶微生物的解决方案是根据具体需求和供应商合作，设计开发自动化、高集成的发酵罐，“设计发酵罐的一个重点是整合各类传感器，蓝晶微生物可以说使用了当前物理和化学领域最先进的传感器，例如实时在线的高通量气体质谱等。这些传感器保证了整个发酵过程是可以实时在线检测的，数据每隔几分钟就往云端数据库上传一次。”

2022 年，蓝晶微生物的超高通量发酵平台 AutoFarm 计划部署 48 套自动化发酵罐。而在未来两年，蓝晶微生物计划部署 500-1000 套平行的自动化发酵罐及其配套软硬件设施到 AutoFarm 平台上。届时，AutoFarm 平台在仅仅一个月的时间内就可以针对目标菌株进行小试规模发酵工艺的穷举遍历，从而获得最佳发酵工艺，或是在小试规模而非试管或者摇瓶里，开展每个月 3000 株以上的菌株筛选。依托 Synbio OS，预计蓝晶微生物单个产品的完整研发周期会在现有基础上再缩短 70%。