留美海歸晁然：奔跑在合成生物“新賽道”

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留美海歸晁然：奔跑在合成生物“新賽道”

發(fā)布時間：來源： 人民日報海外版

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晁然（中）與團(tuán)隊成員在實(shí)驗(yàn)中。受訪者供圖

合成生物學(xué)是一門新興的跨學(xué)科研究領(lǐng)域，是為生命科學(xué)服務(wù)的新研究范式，擁有巨大發(fā)展?jié)摿?。在浙江杭州，一些代表性企業(yè)與項(xiàng)目正嶄露頭角，留美海歸晁然創(chuàng)辦的衍進(jìn)科技是其中之一。不久前，晁然利用自主搭建的高通量蛋白質(zhì)設(shè)計和測試平臺，成功形成了原創(chuàng)性的農(nóng)業(yè)育種基因序列。作為歐美同學(xué)會海歸小鎮(zhèn)（杭州·數(shù)字醫(yī)藥）第一批入駐企業(yè)之一，晁然帶領(lǐng)團(tuán)隊正利用自主開發(fā)的智能柔性化生命鑄造廠系統(tǒng)，為日化、飼料等行業(yè)開發(fā)高附加值生物合成產(chǎn)品。

“如何將科研人員從機(jī)械性工作中解放出來，投入到更需要創(chuàng)造性的地方？”

在浙江大學(xué)竺可楨學(xué)院讀書時，還在讀大一的晁然便獲得了國家大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃的經(jīng)費(fèi)，他從橘子皮中提取化合物，回收泡沫塑料，并以此做了刨花板、膠合板，還開發(fā)出了防蟲產(chǎn)品。而后，他前往加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)學(xué)習(xí)，之后在美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校攻讀化學(xué)與分子生物工程專業(yè)博士。

博士期間，晁然一直從事高通量合成生物學(xué)的方法研究，并主導(dǎo)了全球較早的全自動生命鑄造廠（biofoundry）系統(tǒng)的開發(fā)。

在研究中晁然意識到，生物工程在醫(yī)療、生物化工以及基礎(chǔ)研究等領(lǐng)域雖然取得了廣泛成果，但是，其中的研究過程依然依靠大量非標(biāo)準(zhǔn)化的人工操作，成本高、效率低、錯誤率高、實(shí)驗(yàn)缺乏可重復(fù)性等問題，一直以來都是限制該行業(yè)發(fā)展的瓶頸。

比如，做發(fā)酵菌種研發(fā)的過程需要在未知方向上大量“試錯”，“試錯”過程需要依靠碩、博水平的科研人員做基因編輯和表達(dá)。這種人工“試錯”的方法十分緩慢，為了擴(kuò)大規(guī)模，企業(yè)往往需要雇數(shù)十到數(shù)百名科研人員，執(zhí)行各種勞動密集型重復(fù)手工勞動……“如何將科研人員從機(jī)械性工作中解放出來，投入到更需要創(chuàng)造性的地方？”晁然一直在思考。

“在學(xué)校開展研究更多是追求高精尖的概念驗(yàn)證，但要想真正把這個系統(tǒng)做好，把高通量生物學(xué)各個流程打通，需要扎扎實(shí)實(shí)做好生物信息軟件開發(fā)、硬件自動化以及分子生物學(xué)等交叉學(xué)科的每一個工程類別的開發(fā)?！标巳徽f。

得益于工程與生物雙向?qū)I(yè)特長，晁然決定要利用好跨學(xué)科優(yōu)勢，他與課題組在伊利諾伊大學(xué)參與了智能柔性化生命鑄造廠樣機(jī)的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了多個合成生物學(xué)研發(fā)流程的自動化。而后，晁然與幾位志同道合的同學(xué)一道，聯(lián)合創(chuàng)立了lifefoundry公司。團(tuán)隊通過對生物系統(tǒng)的零件化和標(biāo)準(zhǔn)化，令設(shè)計、構(gòu)建、測試、學(xué)習(xí)的工程改造循環(huán)更加便捷，在此基礎(chǔ)上，將合成生物學(xué)研發(fā)流程進(jìn)一步自動化、工業(yè)化。

“讓大家用不同的思維方式去解決問題，為創(chuàng)新埋下種子”

2018年，晁然帶著自己的創(chuàng)業(yè)夢想回到浙江杭州，成立了杭州衍進(jìn)科技有限公司。

“美國在生物技術(shù)、分子生物學(xué)研究領(lǐng)域相對前沿，但在工程領(lǐng)域，硬件開發(fā)、機(jī)械工程這些涉及自動化設(shè)備的方面，國內(nèi)的優(yōu)勢更明顯?！标巳徽f，在生物制造領(lǐng)域，國內(nèi)的業(yè)務(wù)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)體量以及產(chǎn)業(yè)的成長速度要比美國更快，可以更好發(fā)揮產(chǎn)業(yè)規(guī)模和供應(yīng)鏈優(yōu)勢。

晁然帶著國際化的團(tuán)隊入駐杭州，他表示，組建國際化團(tuán)隊在科研方面擁有不少優(yōu)勢?！澳贻p的海歸們擁有很多大膽的新想法、新思考，我們大家在一起會碰撞出許多火花。近年來，無論是團(tuán)隊研發(fā)模式還是公司運(yùn)營模式，都有一些創(chuàng)新。我們讓不同國籍、不同文化背景、不同專業(yè)的人一起協(xié)作，讓大家用不同的思維方式去解決問題，為創(chuàng)新埋下種子?！标巳徽f。

在團(tuán)隊的共同努力下，公司自主開發(fā)了第二代智能柔性化生物鑄造廠系統(tǒng)“達(dá)爾文”。通過這一系統(tǒng)，研究人員只需利用生物cad平臺將自己的工程改造思路表達(dá)出來，系統(tǒng)就可自主完成后續(xù)實(shí)驗(yàn)，無須人工干預(yù)，通量高、速度快，減少了錯誤率。

“通過平臺，生物企業(yè)可以快速有效地做出符合要求的發(fā)酵菌種，研發(fā)速度快了不少?！标巳槐硎?，系統(tǒng)采用了柔性化設(shè)計，通過對軟硬件系統(tǒng)的模塊化調(diào)用，可以在不同研發(fā)任務(wù)之間快速切換，能夠廣泛應(yīng)用于發(fā)酵菌種開發(fā)、酶優(yōu)化、哺乳動物細(xì)胞系改造等領(lǐng)域。目前，系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全自動高通量dna組裝、工業(yè)菌種篩選等研發(fā)流程，驗(yàn)證了其靈活性及強(qiáng)大的生物加工能力。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法，系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)生物系統(tǒng)“設(shè)計—制造—加工—學(xué)習(xí)”的閉環(huán)迭代。

目前，這一平臺已與包括世界500強(qiáng)、國內(nèi)行業(yè)龍頭等多家企業(yè)開展合作，為日化、飼料、食品、能源、醫(yī)藥等行業(yè)開發(fā)高附加值生物合成產(chǎn)品。

“我們會在海歸小鎮(zhèn)努力創(chuàng)業(yè)，發(fā)揮好留學(xué)人員作用”

“回國創(chuàng)業(yè)最期待的就是良好的創(chuàng)業(yè)環(huán)境、完善的產(chǎn)業(yè)生態(tài)和人才的聚集，海歸小鎮(zhèn)幾乎都滿足了。”團(tuán)隊入駐歐美同學(xué)會海歸小鎮(zhèn)（杭州·數(shù)字醫(yī)藥）后，晁然感慨說，杭州的人才政策精準(zhǔn)、專業(yè)，這是他們選擇創(chuàng)業(yè)地點(diǎn)的重要考量。

創(chuàng)業(yè)路上，晁然團(tuán)隊從政府方面得到了很多實(shí)實(shí)在在的幫助。他說：“杭州市、蕭山區(qū)相繼出臺了支持合成生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的針對性政策，海歸小鎮(zhèn)也將這一領(lǐng)域定為重點(diǎn)發(fā)展方向。各級政策制定的過程中充分聽取了我們一線工作者的建議，市、區(qū)、小鎮(zhèn)層面在政策申報中都給予了專業(yè)指導(dǎo)。2023年我有幸入選了國家級與市級的人才項(xiàng)目，獲得了更大力度的創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新扶持?！?/p>

晁然表示，浙江大學(xué)杭州國際科創(chuàng)中心落地海歸小鎮(zhèn)，團(tuán)隊與科創(chuàng)中心積極互動，已經(jīng)在人才培養(yǎng)、設(shè)備共享、基礎(chǔ)科研等方面展開合作，近期也將建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，在特定領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。

如今，海歸小鎮(zhèn)已建立了高水平的生活配套，對國內(nèi)外人才的吸引力更高。晁然介紹，公司以杭州為總部，并與在美國伊利諾伊州以及硅谷的辦公室緊密協(xié)作，依托海歸小鎮(zhèn)，可以很好實(shí)現(xiàn)國際引才與團(tuán)隊互訪。

同時，晁然團(tuán)隊還與其他企業(yè)實(shí)現(xiàn)了有效的互動，并達(dá)成了合作。比如，與傳化集團(tuán)和新安化工在轉(zhuǎn)基因農(nóng)業(yè)領(lǐng)域簽訂了研發(fā)合作?！皣H代表性企業(yè)在這一方向創(chuàng)造了很大產(chǎn)值，并有近20年的專利布局，我們的合作方進(jìn)入此方向，面臨較大的技術(shù)壁壘。因此，我們不僅要建立獨(dú)立的知識產(chǎn)權(quán)，還想要做到更好。”令人驚喜的是，利用團(tuán)隊搭建的高通量蛋白質(zhì)設(shè)計與測試平臺，經(jīng)過4—5個月的研發(fā)，晁然團(tuán)隊開發(fā)出活性高于國際水平兩倍以上的基因序列，有望開發(fā)出新的業(yè)務(wù)增長點(diǎn)。

如今，晁然團(tuán)隊已在海歸小鎮(zhèn)建設(shè)了超過2000平方米的辦公和研發(fā)空間，并依托國內(nèi)供應(yīng)鏈，完成了第二代全自動平臺“達(dá)爾文”的自主研發(fā)，可以直接通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法完成對于細(xì)胞等生物體系的建模與優(yōu)化，在動物營養(yǎng)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、日化、先進(jìn)治療等領(lǐng)域開始產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

“我們會在海歸小鎮(zhèn)努力創(chuàng)業(yè)，發(fā)揮好留學(xué)人員作用，共同建設(shè)這一創(chuàng)新生態(tài)?！标巳徽f。

責(zé)任編輯：劉曉璇

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