合成生物学项目是工程化解构生物特别是微生物基础元件,然后重新构建具有期望路线与功能的“细胞工厂”,小试测试后,经过或者不经过中试摸索至放大生产,除了前期开发,包括或者不包括中期优化、产业落地,达到预定期望的活动。
理论上可以利用微生物合成任何想象的到物质。目前,合成生物学项目已在医药、食品、生物燃料、环境等领域展现出广阔的应用前景,但受限于技术的深度与广度,合成生物学项目还面临着许多挑战和风险。2003年美国科学家成功在大肠杆菌中成功合成青蒿酸的前体物---青蒿二烯,从创新角度开启了人造细胞工厂生产植物来源天然化合物的新时代,目前没有完全产业落地。2021年,中国科研团队利用二氧化碳合成淀粉,从创新角度,又将合成生物学项目带到了一个新的高度,目前也没有完全产业落地。这些合成生物学项目距离大规模生产还有一定的差距。
还有真实地,有些合成生物学项目即使到大规模生产,也限于各种因素而中止,如早期Amyris公司利用甘蔗汁生产β-法尼烯(金合欢烯)再制柴油燃料项目。量产过程中酵母细胞死亡和转化率不足,经过两三年的商业实践而中止。
那么,如何判定合成生物学项目技术成熟度呢?
技术成熟度(Technology Readiness Level)的概念于20世纪70年代美国航空航天局(NASA)提出,当时指项目的技术水平、工艺流程、配套资源、技术生命周期等方面所具有的产业化实用程度;技术成熟度水平也是反映项目中的技术所处的发展状态,以及该技术对于达到或实现该项目预期目标的满足程度。
2009年我国引入了技术成熟度概念及等级分类,经改良后编制进国家标准《科学技术研究项目评价通则》,用于对科研和技术开发项目进行管理和评价。目前实行的是经过2022年修订版,定义技术成熟度(技术就绪度、技术就绪水平)为技术满足预期应用目标的成熟程度。将技术就绪水平分为9级,并设定评价量表如下:
合成生物学项目可参考以上GB/T22900-2022中表A.1建立对应的技术就绪水平量表。
该表明确了小试水平即TRL 5水平,是指实验室小试(模拟生产)环境中的初样样品完成,主要功能与性能指标测试通过。中试水平即TRL 6水平,是指实验室中试(模拟生产)环境中的正样样品完成,全部功能和性能指标多次测试通过并级别满足要求。大生产开始阶段即TRL 7水平,是指正样样品在实际环境中试验验证合格,进行应用,得到用户认可,形成专利等知识产权并被使用、授权或转让。
在每一个层级对应出相应的成果形式,也对合成生物学项目落地过程中的补缺项有一定的指导意义。即使实际操作过程中前面4级不一定完全按照其内容。
这样可明确地理解为达到TRL 7水平的合成生物学项目的转让与放大成功率会高些,跨越所谓的“死亡之谷”成功率会高些;而许多的实验室在TRL 5阶段就迫切转化落地,这样不难估计很多项目都不一定能达到TRL 7,就进死亡谷了。也可明确,在小试阶段的项目经中试-放大时的变数,也与技术可行性逃脱不了干系。
这个作为前文《建立评估模型判断合成生物学项目离产业化有多远》、《再谈判断合成生物学项目产业化的评估模型中的技术可行性(二)》中都谈到的技术可行性的丰富与补充。
参考资料:
GB/T22900-2022《科学技术研究项目评价通则》
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