全球首创！国产自研微生物进化仪让工业菌种创制“上高速”

　　2022年，中美先后发布生物经济领域的发展规划。5月，国家发展改革委发布《“十四五”生物经济发展规划》，这是我国首部生物经济的五年规划，明确了生物经济发展的具体任务。9月12日，美国总统拜登签署《关于推进生物技术和生物制造创新以实现可持续、安全和可靠的美国生物经济的行政命令》。

　　据企查查多个方面数据显示，在存量方面，我国现存27.1万家合成生物相关企业；在注册量方面，近十年，我国合成生物相关企业每年注册量逐年增加，其中， 2020年新注册的公司数增至3万家，同比陡增226.8%，此后三年虽增速放缓，但2023年全年新注册8.2万家合成生物相关企业，成为近十年新高。可见，在政策和技术优势的双重加持下，国内合成生物学产业高质量发展迅速。

　　）合成生物学作为一种具有颠覆性意义的新兴技术，其应用场景范围已经涵盖农业、食品、医药健康、化工等每个方面，为绿色生物制造产业的发展提供着技术支持。

　　微生物战略资源严重短缺：我国核心菌种自主率不到20%工业菌株作为生物制造的“灵魂”，同时也是合成生物学研究中的底盘细胞，经过基因编辑等技术重新设计合成通路，最终成为高效细胞工厂：只需获取简单物质便能合成出人类所需的产品，例如胶原蛋白、乙醇等。因此，积极开展自主工业菌种的设计创制研究是爆涨我国生物制造产业新质生产力发展的关键。

　　然而，有多个方面数据显示，我国核心菌种自主率不到20%、核心工业酶的自主率不到25%、益生菌核心菌株的自主率不到10%，微生物战略资源严重短缺，工业菌种创新率低严重制约着我国生物制造产业的发展，那么，如何突破工业菌种的创新难题呢？清华大学邢新会教授在报告中表示，“设计-构建-测试-学习（DBTL）”循环能力是关键，而科学仪器作为产业高质量发展不可或缺的一环，其在提高“DBTL”循环能力方面也发挥着重要作用。

　　全球首创微生物进化仪，加快“DBTL”循环能力提到这里，邢教授以自动化生物铸造系统为例向我们展示了提高DBTL循环的方法：用机器人/机械臂将菌种、涂布接种仪、菌落挑取仪、摇床、移液工作站、酶标仪等关键仪器设施进行连接。但同时他也指出，该系统存在设备系统复杂、运行成本高、通量受限于培养体系等问题。因此，邢教授及其生物育种技术与装备团队长期致力于高通量生物育种技术与装备的研发，同时，也在“合成生物制造技术”、“活性-药效-安全筛选评价技术与装备”方面开展了许多工作，涵盖了从生物功能发现到功能制造。

　　邢教授团队通过等离子技术研发出了ARTP（Atmospheric and Room Temperature Plasma）高通量诱变育种仪，该装备实现了常温常压下的突变育种，并成功孵化了天木生物进行商品化制造。在实现了突变后，邢教授与清华大学张翀教授合作利用微流控实现了高通量/自动化细胞培养和单细胞筛选。至此，基于微流控技术开发出了一系列高通量工业表型测试技术与装备，然后通过基因编辑技术开展高通量基因型-工业表型关联新方法的研究，进而产出系列新装备、带动新标准、研发新菌种，为合成生物学与绿色生物制造产业的发展提供技术平台支撑。

　　邢教授团队研发出的高通量皮升级液滴单细胞分选系统DREM Cell、高通量微升级液滴单细胞分选系统 MISS Cell的核心技术指标相当甚至优于国际竞争仪器，高通量微升级微生物液滴培养仪MMC和毫升体系微生物适应性进化仪EVOL Cell为全球首创。其中，MMC能轻松实现连续15天200克隆，EVOL Cell能轻松实现4通道无气泡供养。（

　　，右：毫升体系微生物适应性进化仪EVOL Cell在报告的最后，邢教授通过分子克隆全自动挑取、自动进化培养甲醇依赖型大肠杆菌、创制下一代蛋白和多肽合成细胞工厂等6个实际场景的应用，充分证明了这几款仪器在自动化、高通量工业菌株性能精准改造等方面的应用优势。

　　合成生物学的加快速度进行发展正在改变生物技术行业的产业布局。目前，合成生物技术已大范围的应用于食品、农业、医疗等多个领域。伴随我国《“十四五”生物经济发展规划》的颁布，被誉为“第三次生物科学技术革命”的合成生物学研究热度高涨，但当前构建合成生物系统的内在逻辑尚处于摸索阶段，整个合成生物学领域正处于发展初期，需要先进的使能技术及解决方案推动合成生物学产业加快速度进行发展