合成生物學項目是工程化解構生物特別是微生物基礎元件,然后重新構建具有期望路線與功能的“細胞工廠”,小試測試后,經過或者不經過中試摸索至放大生產,除了前期開發,包括或者不包括中期優化、產業落地,達到預定期望的活動。
理論上可以利用微生物合成任何想象得到的物質。目前,合成生物學項目已在醫藥、食品、生物燃料、環境等領域展現出廣闊的應用前景,但受限于技術的深度與廣度,合成生物學項目還面臨著許多挑戰和風險。2003年美國科學家成功在大腸桿菌中成功合成青蒿酸的前體物---青蒿二烯,從創新角度開啟了人造細胞工廠生產植物來源天然化合物的新時代,目前沒有完全產業落地。2021年,中國科研團隊利用二氧化碳合成淀粉,從創新角度,又將合成生物學項目帶到了一個新的高度,目前也沒有完全產業落地。這些合成生物學項目距離大規模生產還有一定的差距。
還有真實的,有些合成生物學項目即使到大規模生產,也限于各種因素而中止,如早期Amyris公司利用甘蔗汁生產β-法尼烯(金合歡烯)再制柴油燃料項目。量產過程中酵母細胞死亡和轉化率不足,經過兩三年的商業實踐而中止。
技術成熟度(Technology Readiness Level)的概念于20世紀70年代美國航空航天局(NASA)提出,當時指項目的技術水平、工藝流程、配套資源、技術生命周期等方面所具有的產業化實用程度;技術成熟度水平也是反映項目中的技術所處的發展狀態,以及該技術對于達到或實現該項目預期目標的滿足程度。
2009年我國引入了技術成熟度概念及等級分類,經改良后編制進國家標準《科學技術研究項目評價通則》,用于對科研和技術開發項目進行管理和評價。目前實行的是經過2022年修訂版,定義技術成熟度(技術就緒度、技術就緒水平)為技術滿足預期應用目標的成熟程度。將技術就緒水平分為9級,并設定評價量表如下:
合成生物學項目可參考以上GB/T22900-2022中表A.1建立對應的技術就緒水平量表。
該表明確了小試水平即TRL 5水平,是指實驗室小試(模擬生產)環境中的初樣樣品完成,主要功能與性能指標測試通過。中試水平即TRL 6水平,是指實驗室中試(模擬生產)環境中的正樣樣品完成,全部功能和性能指標多次測試通過并級別滿足要求。大生產開始階段即TRL 7水平,是指正樣樣品在實際環境中試驗驗證合格,進行應用,得到用戶認可,形成專利等知識產權并被使用、授權或轉讓。
在每一個層級對應出相應的成果形式,也對合成生物學項目落地過程中的補缺項有一定的指導意義。即使實際操作過程中前面4級不一定完全按照其內容。
這樣可明確地理解為達到TRL 7水平的合成生物學項目的轉讓與放大成功率會高些,跨越所謂的“死亡之谷”成功率會高些;而許多的實驗室在TRL 5階段就迫切轉化落地,這樣不難估計很多項目都不一定能達到TRL 7,就進死亡谷了。也可明確,在小試階段的項目經中試-放大時的變數,也與技術可行性逃脫不了干系。
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