合成生物学的未来：从医疗到环保的科技突破

合成生物学催生了新一波生物经济浪潮。

有各种各样的塑料污染，包括微塑料，对人体已经造成了很大的危害。在整体的各个器官里，包括大脑里都发现了大量的微塑料。大量的微塑料也跑到海洋里，变成了海洋动物的食品，进入我们的食物链。所以，世界上在寻找另外一种环境友好的材料，可以用完以后不对我们环境有危害，也不会产生有害微塑料。作为一种全是由微生物合成的材料，它带来更多的好处，比如它可以生物降解，可以生物相溶。它产生的微塑料可以被人体吸收，降解变为我们人体中的一部分，甚至最后变成二氧化碳跟水，不会给我们造成很多的危害。这可能是我们未来需要大力发展的一种健康的、环保的产业材料。这有一百亿种不同结构，可以带来很多新的应用。所以，更多的应用随着更多的材料的挖掘出来，还会被我们找到。

嗜盐菌是一种极端微生物，在我们叫做极端环境下，很少有微生物能够跟嗜盐菌一样快速地生长。我们把它叫做微生物里头的特种兵。这个特种兵呢，就能够把其他的竞争性的微生物给它打败，然后唯独它能够生长起来。这是它第一个好处。第二个好处呢，就是极端微生物，特别是嗜盐菌，它是比较稳定的。在大规模培养、长时间的、高密度的生长过程中，它不那么容易变异。所以，在放大过程中呢，整个过程比较稳定。而对产业化来说，一个稳定的微生物是最重要的。所以，嗜盐菌具备了不容易变异、生产过程稳定这两个特点，所以它可以做一个很好的用于工业生产的重要底盘细胞。

对于未来适应性更好的一个地方就是，它是一个真正的产生减排作用的微生物底盘细胞。这是目前为止全世界唯一进行碱性发酵的一个微生物。碱性生长的环境使得它可以把空气中的二氧化碳吸收下来，然后作为它生产的原料。所以，未来的生产可以用嗜盐菌来进行二氧化碳的转化，生产出比如蛋白质这种原料。PHA在医疗上也有很多应用。第一个就是PHA可以做成微球，然后包括一些药物，包括抗癌药、杀微生物的药以及促进组织正常生长的一些小分子来修复，比如破损的头或者破损的肌肉。这些呢，就是已经在临床上有大量的研究了。

另一方面呢，就是PHA的降解产物，三酸基丁酸，它对于很多组织也是有生长的促进作用的，特别是对骨组织。就是PHA把它转成微球以后，除了它自己包含的一些药物能够释放出来，促进组织的再生之外，它的降解产物也对我们的组织有一定的修复作用。它也可以作为能量，让这个细胞长得更好。另外一个作用就是把PHA做成支架，比如心脏支架或者修复骨的这种3D打印的结构，以及人造血管、神经导管，这些都是医学上的应用。当然，未来也有另外一个不那么医学的应用，就是美妆，可以作为填充物来实现这种组织的饱满。

这些新的科技都会有一定的风险。最重要的就是怎么样消除这些风险，或者把风险跟治疗效果把它平衡好。对于PHA这个材料来说，它的降解产物都是可以在体内通过贝塔氧化变成二氧化碳和水的。有可能说到的风险就是它在体内降解速度不够快，在体内存留的时间可能会比较长。对我们的期望值啊，就是疾病或者器官长好以后，这个植入材料最好就马上就降解，这期望值还是有一定的差距的。但是，即使在体内它不降解，存在以后，它也不会对我们的组织造成任何的伤害。它只是在慢慢的降解，然后释放出它身体上的材料，这些小分子特别是三酸基丁酸，被我们的身体吸收。目前没有看到它的降解或者它在体内存在带来任何的风险。

生物制造由于它结合了绿色低碳、没有危险、可持续发展以及对环境友好这些特征，是我们这个星球上最重要的制造方式之一。我希望生物制造的规模越来越大，直到我们这个星球越来越绿色。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

作者：人民日报

审核：刘勇 中国科学院国家空间科学中心 研究员

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

来源: 科普中国创作培育计划