2010年,合成生物学迎来了一个重磅里程碑。美国科学家Craig Venter领导的团队创建了第一个人工合成细胞“辛西娅”(Synthia),打开了人工合成生命的大门。
与此同时,合成生物学的工具和技术不断丰富创新。随着CRISPR-Cas9基因组编辑技术、低成本DNA合成、下一代DNA测序和高通量筛选方法的出现,以及“设计-构建-测试-学习”(DBTL)工作流程的持续验证和工程生物学的进步,合成生物学进入了快速发展时期。
此后的数十年间,合成生物学逐渐与全球各类产业深度融合,从化工能源到医疗健康、从创新材料到环境修复,再到绿色制造和地球资源的可持续生产……合成生物学的应用范围不断扩大。目前,合成生物学已被视为“认识生命的钥匙”和“改变未来的颠覆性技术”。
苏州泓迅生物科技股份有限公司(以下简称“泓迅生物”)是一家伴随着合成生物学的快速发展而崛起的合成生物学赋能技术企业。在合成生物学的浪潮中,泓迅生物自成立以来便深耕合成生物学工具层领域,以领先的设计和先进的制造布局DNA合成上下游产业链。
目前,泓迅生物构建了以DNA制造和生物设计为核心的合成生物学一体化赋能平台,可为全球用户提供涵盖DBTL各个环节的系统化解决方案,业务范围包括序列智能设计、引物/探针合成、基因合成、RNA合成、文库合成、重组抗体及蛋白表达、DNA测序、基因编辑、细胞工厂构建及改造等多元化服务。
泓迅生物于2013年由多位具有多年行业技术研发、管理和市场营销的专业人士创立。公司创始团队由基因技术领域资深专家组成,核心成员平均拥有近20年的基因技术及行业经验,曾领导过世界头部基因技术平台的组建和运营。
泓迅生物董事长、联合创始人杨平表示:“Synthia的诞生不仅是合成生物学的科学突破,而且打开产业发展的新方向,而基因技术作为合成生物学的底盘技术,在合成生物学的发展中将有巨大的应用前景。于是,核心团队基于深厚的基因技术行业积累和对合成生物学的期望,一同创立了公司,旨在为合成生物学应用领域提供高效的技术平台。”
凭借团队优势和技术积累,在10余年的发展中,泓迅生物在技术和公司发展方面都取得了一系列里程碑式的进展。
在技术发展方面,泓迅生物以“先进DNA制造和领先生物设计”为核心技术,在国内率先建成了DNA合成平台、生物设计平台等一系列先进的生物技术转化及应用平台。值得注意的是,泓迅生物不断深化合成经验数据化,数据能力算法化,通过AI与合成生物学的融合创新,并在2017年率先建成了国内工业级数字化信息DNA存储平台,为海量生物数据的长期、安全存储提供了合成生物学解决方案。
在公司发展方面,泓迅生物先后完成了数轮融资,投资者包括华大基因、华大科技、凯风创投、协立投资、雅惠投资、动平衡资本、成都科创投等知名机构。此外,公司还与Fusion Antibodies、Twist Bioscience、GSL Biotech等国际一流公司达成了战略合作,一同推动合成生物学产业的发展与创新。
2017年,泓迅生物作为一家合成生物学赋能技术公司,顺利登陆新三板,成为国内DNA合成第一股。
图源:泓迅生物官网数据,动脉网制图
发展至今,泓迅生物围绕DBTL全环节构建起了合成生物学赋能技术平台,核心技术体系全面覆盖合成生物学工具层技术。其中,公司在基因编辑算法工具的研发和设计方面处于行业领先水平,并在行业内率先实现了AI辅助基因合成。此外,公司目前在中美设有双研发与生产中心,业务遍及全球上百个国家和地区,客户涵盖合成生物学主要应用方向,例如生物制药、体外诊断、合成生物学、农业、食品等领域企业及相关研究的科研院校等。
以“先进制造和领先设计”为核心,构筑合成生物学赋能技术平台
成立之初,泓迅生物便专注于开发新一代DNA“读-写-编”技术。自2014年5月推出首个DNA合成技术平台Syno®C后,泓迅生物又陆续推出Syno®-GS和Syno®HT两大DNA合成平台。
图源:泓迅生物
其中,Syno®GS DNA合成平台利用分子克隆技术,在单链短片段DNA的基础之上进行酶学拼装、基因合成等。而Syno®HT是一个以芯片DNA合成为核心的高通量、低成本的新一代DNA合成平台,能够使DNA合成成本下降至原来的1/3甚至更多,有望实现DNA合成成本的“超摩尔定律”下降。
在Syno®合成技术的基础上,泓迅生物进一步设计和开发出科研服务平台及产业转化平台——泓迅“GPS”(Genotype-Phenotype-Synotype)平台。该平台依据生命科学最核心的中心法则,在基因型(Genotype)、表型(Phenotype)的基础上引入了人工合成型(Synotype),并将三者有机地结合在一起。它为解读基因提供了全新的视角和方法,在实际应用中,能够帮助实现更精准的基因设计和合成。
除基因测序、编辑和合成等技术布局外,泓迅生物还打造了一个高效编辑合成生物学工程菌株平台。该平台包括大肠杆菌细胞工厂与酵母菌细胞工厂。通过进行AI代谢通路设计,泓迅生物能够在2-10周内快速完成10kb-200kb的合成生物学大构建合成、基因组编辑以及酵母基因组编辑,且成功率在80%以上。
不过,泓迅生物的技术创新并非止步于此。随着AI与合成生物学这两大前沿领域的不断融合,AI的快速发展正在为合成生物学提供更多工具和技术支持,进而加速其发展迭代。
“我们希望泓迅生物发展成为一个高度数据化的合成生物学赋能技术公司,‘经验数据化、数据算法化、算法工具化’则是实现高度数据化的方法之一。”泓迅生物董事长、联合创始人杨平说道。
于是,泓迅生物围绕“先进制造和领先设计”这一核心驱动力,并结合AI与核心团队多年的合成经验,自主研发了AI辅助基因合成技术——Alpha GS,率先在业内实现了AI辅助基因合成。
Alpha GS是经过一系列AI辅助的自动化设计与试剂及流程优化的基因合成技术,具有业内领先的核心技术和工艺设计。首先,Alpha GS使用专有的NG™ Codon密码子优化算法及软件,可将蛋白表达成功率提高至90%以上、蛋白表达量提高至50%以上。
在合成工艺方面,Alpha GS的基因合成引物拼接PCR工艺通过专有HiFi GSMix试剂,结合标准化PCR扩增程序设计,使基因合成引物拼接成功率拼接长度提高数倍;其基因合成片段与载体克隆工艺则是通过专利的同源重组Syno®Assembly Mix试剂与高通量转化工艺,可使基因克隆效率与通量整体提高10倍以上。
泓迅生物公布的数据显示,自2018年起,泓迅生物即与国际知名CGT公司达成合作,利用专有的技术帮助其高效合成表达质粒。近5年来,该客户与泓迅不断深入合作力度,技术项目达到数百万美元级。
在原有的合成生物学技术平台和AI技术积累的基础上,泓迅生物同时布局了DNA数据存储领域。目前,公司已掌握全流程工业级别DNA存储编码解码技术与DNA存储序列合成技术,并拥有多项开创性专利。
自此,泓迅生物已构筑起了从寡核苷酸、DNA片段到染色体/基因组合成和构建的合成生物学赋能技术平台,并且掌握和拥有全球先进的各种DNA合成平台为核心的新一代合成生物学技术平台。
在一系列核心技术的基础上,围绕DNA/RNA/蛋白等天然分子(Natured molecules,)的制造以及定向进化;非天然(Un-natured)中心法则分子的从头设计和制造,泓迅生物可提供4大产品以及4大系列平台一站式解决方案,产品技术服务与解决方案涵盖合成生物学DBTL各个环节。
图源:泓迅生物
合成生物学遵循DBTL这一迭代循环策略,从底层的脱氧核苷酸开始,逐步构建DNA片段直至整个基因组,从零散元器件到功能模块再到生命系统网络,以“自下而上”的方式创造新功能生命体,最终实现从非生命物质到生命体系的跨越。
而在DBTL这一核心策略的引领下,泓迅生物以合成生物学赋能平台为基础,能够向客户提供涵盖DBTL各个环节的产品技术解决方案。其中,泓迅生物DBTL的循环迭代具体过程为:
1.设计(Design)阶段,借助计算机辅助设计,构建合成基因和生物回路。通过系统性的计划和模拟,能够在虚拟环境中预测生物系统的行为,为后续实验提供有力指导。
2.构建(Build)阶段,通过DNA合成、大片段组装和基因编辑等技术手段,将理论构想具体地体现在生物体内,为后续的测试和评估奠定基础。
3.测试(Test)阶段,通过精密的实验和测量,获取生物体的实际行为数据,并评估生物系统的性能。
4.学习(Learn)阶段,根据测试结果进行深入分析,并结合学到的经验知识优化设计。通过迅速学习和调整,能够快速优化生物系统,不断改进设计方案,推动合成生物学和生物制造的不断创新。
截至目前,泓迅生物已与全球20000+多位客户建立了合作关系,客户涵盖医药、体外诊断、合成生物学、农业和食品等多个领域。其中合作对象包括百健、罗氏、礼来、恒瑞等知名医药企业,药明康德、康龙化成等著名CRO企业,以及哈佛大学、北京大学、清华大学等高校与科研机构。
据不完全统计,自成立以来,泓迅生物已合成近100亿碱基、100万修饰引物、100万基因,并且公司每年的营收增长率均保持在两位数以上。
泓迅生物董事长、联合创始人杨平表示:“泓迅生物拥有DNA合成历史沉淀优势和区域发展优势。凭借‘先进制造+领先设计’这一核心技术,公司的合成生物学赋能技术服务与解决方案切入全球供应链,全面赋能合成生物学下游产业发展。”
在此基础上,泓迅生物正在不断加强与其他领域企业的合作,进一步研发具有创新性和竞争力的使能工具,并不断拓展全球业务,从而持续推动全球合成生物学下游应用开发进程与产品的商业化落地。
例如,在2024年3月,泓迅生物与北京京东方传感技术有限公司宣布构建深度合作伙伴关系。双方将发挥各自的技术优势和丰富经验,共同实现合成生物学源头硬件和系统的升维与定向进化,从而更加精准和迅速完成DBTL闭环。
与此同时,在合成生物学赋能技术平台与100亿碱基合成经验的支持下,泓迅生物正在拓展技术的应用边界,布局合成生物学下游应用端产品研发领域。
目前,泓迅生物利用合成生物学赋能技术平台,已研发出高产量、高性能的AAI(医美活性成分)重组胶原蛋白。此外,借助高效的NG™ Codon密码子优化技术和10余年蛋白表达纯化经验,泓迅生物可为全球科学家提供毫克至千克级的高纯度活性蛋白定制服务。截至目前,泓迅生物已成功交付5000+重组蛋白。
据麦肯锡预测,预计未来10—20年,合成生物学可能每年对全球产生的直接经济影响将达到2万亿-4万亿美元。到2025年,合成生物学与生物制造的经济影响将达到1000亿美元,同时在未来全球经济活动中,60%的物质产品可以由生物技术生产。在全球经济缺乏新增长曲线的当下,合成生物学与生物制造领域的巨大潜力,将成为推动经济增长和持续发展的重要力量。
面对合成生物学这一千亿美元市场,泓迅生物董事长、联合创始人杨平表示:“泓迅生物的发展目标是成为合成生物学赋能技术领导者。未来,在合成生物学浪潮中,泓迅生物将不断更新迭代‘先进制造+领先设计’这一核心技术,使其质量与速度等不断地接近理论值,并创造出更多具有突破性的产品和解决方案,进而为全球客户提供更优质、高效的合成生物学技术服务,最终推动整个行业的发展和进步。”