打造合成生物学一站式CRO平台，丽合智造AI+合成生物学合成途径数据库助力源头创新

2010年，第一个人工合成细胞“辛西娅”诞生，合成生物学颠覆性的技术潜力走入世人的视野。在2010年后在这数十年中，合成生物技术逐渐与全球产业形成历史性汇合，并作为重要的技术支撑之一，将生物制造产业推上全球科技和产业竞争的高点。

当前，生物制造被认为具有引领“第四次工业革命”的潜力，成为世界各国竞争的热点。我国也把生物制造列为重点发展的战略性新兴产业，是提升新质生产力的重要手段之一；并特别强调，要聚焦轻工发酵、医药、化工、农业与食品等领域，建立生物制造核心菌种与关键酶创制技术体系。

然而，要想实现超越，市场规模将达到万亿级别的生物制造产业还待进一步升级。技术水平和成本还只是升级过程中面临的种种问题的一个方面，要从传统生物制造到实现新质生产力的升级，关键在于一批引领市场的原创品种，因为只有原创品种才能真正体现技术的价值。而在合成生物学资本市场上，如何选品一直是中心话题，也是一大难点。这一难点也与生物制造产业的新瓶颈碰撞：如何基于大量的生物合成数据设计反应、酶和途径。

生物医药领域尚且存在以研发制造外包为主营业务的CRO携手破局，合成生物学又如何？以“让天下没有难造的原料”为宗旨，专注人工智能源头创新驱动的一站式合成生物定制化研发平台的新兴企业武汉丽合智造生物科技有限公司（SynBioLily，下称“丽合智造”）团队通过开发全球最大的合成生物学合成反应/途径数据库，以及全球领先的一站式数据驱动合成途径理性设计技术系统，回答了这个问题。

丽合智造首席科学家胡黔楠博士指出，当前合成生物学领域面临着一个显著的挑战。全球范围内，存在着大约两亿多种化学品，但其中仅有数万个分子拥有生物合成的研究基础，剩余的99%以上分子则缺乏生物合成途径。这一现状凸显了整个行业亟需突破的关键点。

胡黔楠个人的研究经历也与此紧密相关。他在2000年前后攻读研究生时，导师就向他介绍了全球存在的大量化合物，并引导他探索如何合成这些化合物并找出其中的规律。自那时起，他便在这个行业中沉淀了20多年，专注于研究如何以低成本、高效率且绿色环保的方式制造各种物质。他发现，长期以来，尽管全球有许多优秀人才长时间致力于此，但如何为99%以上的分子创建生物合成途径，仍未得到妥善解决。

这一未满足需求的影响也潜移默化地从科研端蔓延到了产业端。胡黔楠团队深入分析了产业方的实际需求，发现不同客户群体有着各自独特的关注点。

生产型和制造型企业更倾向于直接获得成熟且可落地的项目。这类企业希望快速实现技术转化，以提升生产效率和市场竞争力。

而在具备研发能力的企业中，尤其是上市公司，往往拥有技术改造的需求。这些企业希望在现有生产路线的基础上，通过引入合成生物学的技术手段，如新的反应步骤，来降低成本、改变生产路线或减少环境污染等，从而实现降本增效的目标。

此外，还有一些企业正寻求第二增长曲线，希望通过引进新的项目来拓展业务领域，实现企业的持续发展。这类企业对于合成生物学技术的需求同样迫切，并期待通过技术创新来推动产业升级。

除了上述类型的企业外，还有一类客户群体是科研机构及头部企业的研发部门。这一群体在技术成熟的过程中遇到了难以用传统方法解决的问题，因此需要寻求新的技术手段来突破瓶颈。

针对这些行业痛点，胡黔楠团队决定采用新型技术，如大数据和人工智能技术，来为产业赋能，攻克这一行业难题。为此，丽合智造应运而生，创立初期就立下宗旨——专注于为下游客户提供一站式合成生物定制化研发服务，不仅满足生产型和制造型企业对成熟项目的需求，还助力具备研发能力的企业进行技术改造，并帮助寻求第二增长曲线的企业引进新项目；同时，为科研机构及头部企业的研发部门提供技术支持，解决技术难题，为客户的研发工作提供有力保障。

鉴于合成生物学产业链较长且当前行业内缺乏高效的计算设计工具与大数据服务，丽合智造利用其技术积累，首先着手于构建计算设计与大数据服务的能力。胡黔楠自研究生时期起就专注于计算领域，而在进行模型构建时，发现相关数据零散且缺乏系统化归纳，因此认为这一问题的解决至关重要。在日本京都大学期间，他发现生物合成途径的研究在全球范围内引用率较高，但数据来源有限，于是决定进一步完善这一领域的数据建设。

为了构建RxnFinder数据库，团队花费了十多年时间，并招募了100多名兼职学生共同参与。目前，该数据库在文献覆盖度上处于领先地位。

RxnFinder旨在帮助科研人员解决不同的科研难题：比如生物合成反应、酶、途径、菌株、文献等查询；基于分子结构转化及深度学习的酶发现技术；基于反应组合及菌株代谢网络的途径设计；基于给定化合物前体的高附加值产品开发及新分子库构建策略等。

在数据层面，当前，RxnFinder数据库已经收录了超67万篇生物合成文献、超10万条生物合成途径、超30万条生物合成反应，用户在输入分子名称或者（子）结构或者反应类型后，即可查询得出有关的反应信息，且每个反应都有原始文献来源。依照庞大的基础数据，丽合智造团队建立了全球最大的菌株和产品关系数据库和全球最大的生物合成途径数据库。

为了让这些数据“活”起来，并尽可能发挥出潜能，丽合智造还开发了多角度的信息搜索与整合工具。菌株和产品关系数据库支持根据不同的目标化合物或者菌株，查询菌株和可合成目标化合物之间的关系，并获得菌株进化树和分子清单；而在查询生物合成途径时，用户只需输入目标化合物，即可查询该分子的生物合成途径，且界面会呈现出文献和途径的可视化结果。

与此同时，RxnFinder数据库也构建了多角度的生物合成信息化工具，以满足在线交互式生物合成途径设计、化合物生物合成潜力挖掘、生物合成设计首选（生物合成领域的SciFinder）等需求。具体到操作层面，输入目标合成分子，子结构算法计算便能得出可能的前体化合物以及相似性排序清单。

值得一提的是，丽合智造建立了全球首个反应相似性搜索方法，即输入设计的反应，便能获得有实验文献支撑的参考反应；以及全球首个理性菌株选择工具，支持根据不同的目标化合物，进行基于代谢网络计算的菌株理性选择，获得的菌株列表和途径设计。

此外，AI的引入对丽合智造制造平台起到了极大的支撑作用，这得益于公司前期积累的大量数据。在拥有这些数据的基础上，丽合智造利用AI提升决策效率与精准度，成为下一步发展的必然方向。

公司当前正加大力度强化AI板块，主要聚焦于两个方面：一是酶的发现与匹配。通过深度学习算法，丽合智造成功建立了分子与酶序列特征的关联，实现了精准高效的酶筛选，这一过程传统实验室可能需要长达三年时间，而丽合智造则能在29天内完成，极大提高了研发效率。二是在合成途径的创新上，丽合智造利用AI创建了全新的合成途径。

客户给定目标化合物、或者起始化合物以及目标化合物AI模型预测得到有关的途径清单和文献

在搭建RxnFinder数据库的同时，丽合智造也继续发现新的业务拓展契机。

合成生物学及相关产业一个显著现象是，即便公司为合作伙伴构建了特定的数据库，也往往仍难以全面满足客户需求。原因在于，许多新入行的合作伙伴缺乏合成生物学的实际操作经验，他们渴望的是一条从理论到实践的完整路径。

为此，丽合智造决定进一步拓展其服务能力，类似于药明康德在医药领域提供的多环节外包服务，丽合智造旨在通过一站式服务，帮助生物合成领域的客户解决从研发到生产中的各种问题，以此加速行业的研发效率和产业化进程。

起初，丽合智造的策略是聚焦于与产业头部企业合作，专注于化妆品原料的研发与生产，并开发出以“白加黑”为代表的多种原料产品。然而，在实践过程中，公司发现头部企业更偏向于成熟的工业路线，而对于新研发的产品并不急于投入。与此同时，下游客户则更加关注可直接用于配方的原料，以便于快速贴牌上市。

基于这一洞察，丽合智造再次调整策略，将业务链条进一步延伸至化妆品原料的研发、生产与制造一体化。旗下平台LifeGenius便是这一策略的体现。LifeGenius是全球领先的合成生物智能设计软件，为从业者提供独特的酶设计算法、反应和途径源头创新设计服务;为生物制造、代谢工程、生物合成、生物材料开发、生物质利用、高附加值产品开发、毒素降解、环境污染处理、农业工业化、工业绿色化、碳达峰、碳中和等提供合成生物学信息化CRO技术服务。

丽合智造酶发现平台

胡黔楠强调，尽管合成生物学具有巨大潜力，但许多分子的合成仍面临挑战，特别是一些特殊的分子结构或片段，因全球范围内缺乏先例，对计算和设计能力提出了更高要求。部分反应步骤效率低下，需借助人工智能寻找突破性解决方案。为此，丽合智造于2024年还通过80%控股的人工智能公司获得了一笔融资，专注于解决这些设计难题。

胡黔楠进一步指出，不同行业如农业、化妆品、食品和医药，在研发过程中遇到的痛点各异。而丽合智造的平台具有通用性强、研发效率高及提供一站式解决方案等优势，能够针对这些行业提供差异化的解决方案。

值得一提的是，丽合智造团队与多家投资机构进行过深入交流，投资机构在评估了公司的项目后，认为该项目在行业内具有极高的独特性，是稀缺资源之一。虽然海外存在一些在合成生物学领域提供定制化服务的企业，但其在源头创新和产业化产品落地方面存在不足，而丽合智造的一站式平台和聚焦源头创新是行业独一份的。

当前，丽合智造已与多家上市公司及行业内的优质头部企业建立了合作关系，并着手提升后者的研发和生产能力。前段时间，丽合智造已宣布与镁孚泰生物科技（上海）有限公司（镁孚泰生物）达成战略合作，双方将依托各自在酶技术研发及应用方面的深厚积累，共同推动合成生物技术的发展，并为客户带来更高效的酶定制解决方案。