合成生物学（工程生物学）是生命科学领域的一门新兴交叉科学，被认为是理解生命的新钥匙（造物致知）和未来的颠覆性技术之一（造物致用）。

为进一步加强国内外合成生物学领域的交流合作，提高我国在合成生物学领域的国际地位，推动国内生物产业蓬勃发展， 2023 年 4 月 27-28 日第四届工程生物创新大会、第二届中国合成生物学学术年会、首届亚洲合成生物创新大会将在深圳光明科学城启幕，为推动中国与亚洲合成生物科学与产业发展提供交流平台，为加速深圳合成生物产业发展集聚贡献力量。

以下是上海曼森生物科技有限公司董事长、创始人郝玉有在第四届工程生物创新大会上的精彩致辞，由云现场整理。

大家下午好！我是上海曼森的创始人、总经理郝玉有，我过去是做合成生物学的，做了八年，在赵老师的团队，上海植物生理生态所做了八年。我现在反过来为合成生物学进行赋能，我们通过发酵工程、发酵技术，解决合成生物学当中的一些问题。

今天我想跟大家分享几个观点。

一、发酵技术成为合成生物学产业化过程的技术堵点

很多人还认为发酵技术是合成生物学能跨过这个死亡谷的点。为什么大家一直认为发酵技术是合成生物学的技术堵点？首先，合成生物技术这二十多年的发展，进步是非常快的，现在基本上构建的菌株，可以快速、高通量、自动化、低成本地实现菌种的构建，从过去的几年、几个月，甚至现在缩短到几个礼拜，就可以实现大量菌种的构建。但对应的接下来的发酵工程技术，是“卡脖子”技术，没有对应高通量、低成本、自动化的发酵技术，希望通过我们的工作来解决一些这样的问题。

二、高通量自动化多参数的发酵平台是打通堵点的有效办法

在合成生物学比较长的路线中，上游的菌种构建、中游的工艺开发，中间有脱节。这个脱节表现在，我们在上游菌种构建的过程中，过多把精力注意力集中于遗传因素的改变、代谢突击网络，忽略了发酵过程中，以及反应器当中的参数对细胞的影响。比如操作变量，这些都会最终作用到细胞内，引起生理状态的变化。而这些生理参数的变化，反过来进一步影响发酵细胞的变化，这些更多是环境因素的影响，结合遗传变量的影响，才能为菌种的构建增加更多的信息变量。过去在发酵的过程当中，反应器产生了一些影响，所以我提出了DBTL循环。基于生物铸造的模式，加上发酵过程的参数，打通了细胞内、细胞外，包括反应器里面、反应器外面的参数影响，所以我们提出了跨尺度的方式，实现细胞外影响的相互作用。

还有一个脱节的现象，我们在菌种筛选的环节，大家能用的主要是摇瓶试管，好处是通量高，操作方便，缺点是没有参数可控可检测。反应器正好相关，反应器有各种检测和控制，但通量低。这一点在过去的体量不明显，但随着合成生物技术的发展，大量的菌种等待着验证和开发，这个时候需要一种反应器，能够把过去摇瓶的优点和反应器的优点结合起来，把菌种筛选和工艺开发有机结合起来。因为这个环节，随着合成生物技术的发展，有大量的工艺参数需要测试，而这样的测试，需要我们开发一个新型反应器解决这个问题。

过去的反应器已经使用了这么多年。传统的反应器由于设备大、重量重，一次只能做几个实验，一年下来只能做几个批次。过去的反应器在使用当中，对人为有比较高的要求，而且对中间配套的设施也有很多要求，抑制了很多试剂的需要。随着反应器技术的发展，我们可以开发高通量的发酵平台，而这样的平台可以帮助我们的用户实现降本增效和提速。首先是降本，比如同样是100平米的实验室，如果用高通量的反应器，可以放100个发酵罐，而过去的反应器只能摆10个发酵罐。不仅节省了空间，还节省了人员现在操作一个高通量的发酵平台，可能五六个人就可以操作，但过去这是不现实的。另外，对材料试剂的耗材也会大大节省。它可以实现什么样的好处？开发一个工艺，我们过去需要5-10年的时间，现在缩短到3-6个月，就可以实现工艺的开发，在合成生物学领域，这实际上是非常有价值的基础设施配置，能够把我们过去需要这么多年的时间进行大大缩短；第二，进行菌种与工艺的匹配。这个菌种可能换一个工艺，就会体现得非常好了，这是一个匹配的过程；第三，数据驱动的决策。可能不用过多依赖于人了。

这方面的发展，在国际上已经有很多年了，有一些代表性的，像Infors、Culture，是国际上做得比较好的。国内比较有代表性的就是迪必尔和我们曼森，迪必尔是比较超前、做得比较好的一家公司，他们的产品在国内的应用领域也比较广。

三、平行生物反应器是搭建高通量发酵平台的首选工具

平行反应器，是把过去反应器上有的参数，它都具备。过去反应器的控制，必须一个一个叠加，或者一个电脑多个界面实现，很难实现同步化，平行反应器的技术原理实现有改变，用主板芯片的方式替代PLC、变声器、驱动器，有一个就够了，或者说只需要一个就可以实现。国际上这种反应器，基本都采用这种原理。

接下来介绍一下我们的基础工作。我们开发的平行反应器，体积是500ml、1000ml，我这里留了一个视频号，大家可以扫码关注我们视频号里有关这类反应器的使用场景。

我们具体做了一些改进。首先，我们采用了主板芯片控制的原理，它的好处，各个发酵罐的实验同步，所以它就平行了。比如一个这样的芯片，可以控制很多发酵罐。过去的这种原理，它的元器件的阻点比较多，发生故障的频率比较高。但如果改成芯片的方式，故障率会大大降低。即使有了故障，更换一个这样的芯片，其实是非常方便的，不需要我们厂家去更换，用户自己就可以更换，而且用的时间也很短，这是带来的好处。

另外，这种主板芯片的控制原理，实现了信号并行的发射和控制，不管有多少罐，它是并行的，时间会延长。在这种基础上，未来扩展参数是比较容易的。我们传统的发酵罐，一般有20个左右的参数，但我们预留了40多个参数，未来要增加参数的时候，直接一接就可以了，比如红外、生化分析仪、活细胞仪，直接接就可以了，不需要进行改变。最终这样的反应器，我们这个反应器最大的优点就是平行性。这上面是8个罐的参数，综合到一起，有了这样的优势特点以后，对我们开发工艺来说是非常有帮助的。

四、曼森平行生物反应器的特点、优势和选型

不需要看说明书，软件非常易用，界面简洁。它可以一台电脑控制、一个窗口设置、一个坐标显示、一键标定、一键设置、一键启动、一键停止、任意分组、分时控制，比如搅拌、温度、空气都可以做这样的变量设计。我们现在还可以开发一些新的信号，虽然这个是单个的，但依然可以做到平行性，用一个电脑或一个界面，就可以控制所有的发酵罐，我们最终的目标，主要是为了搭建这样的高通量平台，只要你有iPad或手机，就可以在办公室控制它，就可以调动它的参数。如果你配置很多的时候，我们可以增加灯带，比如哪个发酵罐出现故障，很容易显示，实现移动控制+远程控制的模式。

五、高通量发酵模式下的新问题和系统性解决方案

发酵罐多了以后，你的培养基怎么配置、封装？第二，怎么实现同步的灭菌？因为灭菌的过程，是影响最大的问题，要实现同步灭菌。第三，样品的取样也是实现自动化，不管有多少个在线参数，你的很多指标是在线参数测不了的。第四，怎么检测？第五，样品怎么保管？第六，怎么青溪？这些都需要配套的自动化跟上，我们在这些方面设置了相应的装备及软件，实现数据的集成管理。我们在这块有相应的装备，已经配套上去了，有的已经开始销售了，还有的处于方案阶段，这些大部分都是能够直接用的，我们把样品取了之后，由移动机器人送到检测室，实现样品的检测，包括离心、测温度值，这些方面都可以完全实现无人化的模式，包括整合第三方的检测仪器。

高通量以后，还会带来一个问题，菌种的量不够，所以我们要开发高通量自动化的菌种筛选，我们做出了一系列模块化的机器人，实现了节点单元操作的自动化，也可以把这些自动化整合起来，打通全流程的自动化，希望实现整个流程的通量匹配以及自动化和效率的匹配，因为可能你有一步的通量很高，实现了单批次是1万个，但另外的通量很低，整体的通量就下来了，所以在一个非常长的通道当中，需要打通全流程。目前我们的产品已经实现销售了，大家可以在视频号当中看到我们每个产品实际使用的流程。

总的来说，我们的目标是，通过我们的自动化，结合我们的平行反应器，解决整个生物产业链当中的两个“卡脖子”技术，这样我们的AI辅助设计就可以做得非常好。合成生物学不用说了，中间有两个环节，一个是筛选，另一个是工艺开发，这是最“卡脖子”的部分。我们通过自动化筛选平台、高通量发酵平台，来打通“卡脖子”的技术，我们能够提供一站式服务的解决方案。

我们公司主要是围绕合成生物学、传统发酵领域提供装备，提供“提速降本增效”的整体解决方案。大家刚刚看到的，都是我们已经在销售的产品了，希望通过这个，改变整个生物产业，特别是发酵产业当中数字化的升级改造。我们团队主要是来自于中科院合成生物所重点实验室，以及华东理工大学。

以上就是关于曼森做的基础工作，谢谢大家。