政府与本地高校携手成立合成生物学联合实验室,并引进美国顶尖科学家领军,结合人工智能与自动化技术,加速科研成果商业化。
新加坡科技研究局(A*STAR)和新加坡国立大学星期四(6月11日)宣布成立合成生物学(Synthetic Biology)联合实验室,初期将聚焦营养与消费护理领域,未来逐步拓展至先进材料和医疗健康等行业,协助企业开发、测试和验证可持续的合成替代方案,以减少对传统化学制造的依赖。
合成生物学结合生物科学、工程学和信息技术,通过设计和改造生物系统,生产具有特定功能的化合物。随着各行业寻求更可持续的生产方式,这项技术正为原料、化学品和材料制造开辟新路径,例如利用微生物和酶生产传统工艺难以获得或成本较高的产品。
有“合成生物学先驱”之称的美国科学家基斯林(Jay Keasling)将担任联合实验室首席研究员。这名加利福尼亚大学伯克利分校化学与生物分子工程系及生物工程系教授,长期致力于利用微生物代谢工程技术,以更环保的方式生产生物燃料、通用化学品、特种化学品和药物。
基斯林在星期四推介仪式上介绍联合实验室时说:“我们将尝试把合成生物学与人工智能(AI)结合,构建数码孪生(digital twins)和虚拟细胞(virtual cells),更深入了解细胞运作机制,并指导我们进行工程化改造。”
他也说,实验室将结合“自驱动实验室”(self-driving lab)和自动化平台,利用AI设计酶(enzymes),并通过高通量原型开发技术进行验证。
在产业化方面,研究团队将运用基因组尺度模型(genome-scale models),并深入研究生物反应器(bioreactors)内的动力学过程,以提升规模化生产效率。
基斯林说:“这样一来,我们就能把实验室取得的成果,更快地推进至大规模生产阶段。”
三重点加速产业转化 减少重复性实验投入
包括基斯林在内,联合实验室目前共有四名研究员。基斯林在会后接受《联合早报》采访时说,实验室里仍然需要研究人员参与,但从长远来看,“我们希望减少他们在重复性实验上的投入。这样一来,人们就能把更多时间用于思考、设计和构想新的创意,而将具体的构建和执行工作交给AI和机器人来完成”。
联合实验室由新科研旗下食品与生物技术创新研究院和国大合成生物学临床与技术创新中心共同设立,将围绕三个重点加速产业转化。
第一,加快研发设计。研究团队将结合机器学习与生物数据分析,协助科学家筛选和优先测试最具潜力的设计方案,减少反复试验所需时间。研发周期有望从数个月缩短至数周,甚至在部分环节缩短至数分钟,让企业更快完成概念验证,并降低产品开发成本。
第二,提升规模化生产能力。实验室将开发经过工程改造的真菌“细胞工厂”(cell factories),利用简单营养物质高效生产复杂分子。它在设计阶段便考虑工业化生产需求,可广泛应用于食品原料、个人护理产品及先进材料领域,企业无需投入高昂成本重新搭建生产平台。
第三,开发新型分子。研究团队将通过改造真菌系统生产新型化合物。这类分子广泛存在于临床药物和功能性成分之中,相关技术有望帮助企业获取新一代原料和生物活性物质,让过去因生产复杂或成本过高而难以商业化的化合物进入市场。
