生物與分子智造研究院：開啟天工開物新時代

□文/ 吳 健 浙江大學杭州國際科創中心生物與分子智造研究院

建設背景

合成生物學是催生原創突破、學科交叉融合的前沿學科，成為繼“DNA 雙螺旋發現”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革命。2022 年5 月，國家發改委印發《“十四五”生物經濟發展規劃》，明確打造國家生物技術戰略科技力量，加快突破生物經濟發展瓶頸，實現科技自立自強。2023年2月，浙江省委省政府出臺《關于培育發展未來產業的指導意見》，致力打造全國生物醫藥產業制造中心。

建設目標

2020 年8 月，杭州科創中心正式啟動建設生物與分子智造研究院，由浙江省特級專家楊立榮擔任領域首席科學家，圍繞基于大數據的第四研究范式的重大需求和挑戰，創建BTIT/CTIT 深度融合的學科匯聚高地，引育領域交叉復合型拔尖創新人才，依托高通量自動化科學裝置，結合大數據分析與機器學習，推動數據驅動的物質智造研究新范式變革，實現顛覆性原創科技成果產出。

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制。

建設成效

■共創未來，集結高水平團隊

積極引育合成生物學、新物質智造與人工智能領域交叉創新型人才，以學術帶頭人為核心，合理布局科研梯隊，打造學術共同體。下設合成生物研究所、分子智造研究所、智能醫藥研究所、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，為數據驅動的合成生物和分子智造科研提供有力支撐。

■觸摸未來，建成領先科學裝置

為推動數據驅動的物質智造研究范式變革，研究院建成了全球合成生物學研究領域規模最大、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、微流控技術、高通量合成和表征技術以及人工智能AI 技術的自動化分子智造科學裝置iChemFoundry。裝置均已上線杭州科創中心大型儀器共享平臺，對外開放共享。目前，iBioFoundry 平均每天可以創建2000 個人工細胞，和人工操作相比，工作效率提高2個數量級以上，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，結合BTIT/CTIT 深度融合研究，將大幅提升效率，進一步推動數據驅動生物與分子智造。

■洞見未來，攻克關鍵核心技術

始終瞄準合成生物和分子智造國際前沿挑戰和國家重大戰略需求，在前沿基礎和應用領域展開深入研究，凝練重大成果，破解相關行業“卡脖子”技術難題。累計獲批國家級、省部級科研項目48個，其中，國家重點研發計劃項目2 個，三重項目4 個；申請國內國際專利168 件；發表各類高水平論文169 篇，其中，CNS 主刊2篇、子刊12 篇。相關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計與制造浙江省工程研究中心”“工業生物催化國家地方聯合工程實驗室”共建單位，擔任浙江省合成生物產業技術聯盟理事長單位。

4 年來，高質量科研成果競相涌現：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中crRNA 與tracrRNA 匹配的可編程性機制，并基于該機制原創發明了高特異性SARS-CoV-2病毒RNA傳感器AGATHA；在畢赤酵母中實現長春質堿的從頭合成，助力抗癌藥物研制；開發針對蛋白質語言的預訓練大模型，打造類GPT大模型驅動的智能鑄造工廠。

■引領未來，開啟造物新時代

面向國家和區域重大需求，以產業為導向，開展有組織、有體系的科研攻關，科研成果質量不斷提升，多項成果實現產業化應用：獲得了酶活高、專一性強的脂肪酶和腈水合酶，應用于醫藥和精細化工產業，建成了年產千噸級有機溶劑中化學-酶法S-生物菊酯的生產線，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2萬噸煙酰胺生產線；高純度含氟聚合物、電子特氣等多類產品實現關鍵技術突破和應用，為電子化學材料國產化提供有力技術支撐；開發了擁有自主知識產權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，持續與行業龍頭企業簽訂產學研合作項目，共建聯合實驗室，加快促進創新產業鏈-人才鏈深度融合，推動高水平科技自立自強行穩致遠，助力地方產業轉型升級。

■暢想未來，不斷提升聲譽影響

圍繞數據驅動的合成生物、分子智造研究方向，聚焦全球熱點課題，先后多次舉辦國內國際學術會議，在學術和產業界反響熱烈，大大提升了領域內的知名度。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 屆微全分析系統會議，第四屆中日生物催化與轉化學術論壇等重大學術會議，會議的成功舉辦為業界專家學者及行業從業者搭建了高品質學術交流平臺，兩套自動化科學裝置iBioFoundry 和iChemFoundry得到廣泛關注和認可，聲譽和影響力大大提升。

未來展望

奮楫者先，創新者強。生物與分子智造研究院全體員工積極踐行和發揚科學家精神，把個人理想追求融入實現中華民族偉大復興的奮斗歷程，研究院從實驗室建設到正式運作、從人才引育到成果溢出，實現了從無到有、從有到優的蝶變與突破，領跑生物和分子智造新賽道。未來，研究院將繼續聚焦開展有組織科研、引育高水平人才、培育戰略性產業三大核心任務，服務全省生物、化工、材料等戰略產業發展，助力浙江省“315”科技創新體系戰略任務實施，助力生命健康、新材料創新高地建設，開啟“天工開物”?！?/p>