36氪首發 | 合成生物學平臺「微構工場」獲2.5億元A輪融資,加速建設PHA智慧製造産線

來源:36氪
發佈時間:2022-01-17
在碳中和背景下,PHA需求格外強烈。

36氪獲悉,合成生物學企業「微構工場」完成2.5億元人民幣A輪融資,此次融資由由中國國有企業混合所有制改革基金有限公司(簡稱“混改基金)領投,國中資本、GRC SinoGreen Fund(富華資本)、眾海投資和順義區國有投資平臺臨空興融跟投,老股東紅杉中國及SEE FUND(無限基金)繼續追加投資。。

目前微構正在北京順義中德産業園建設年産千噸的PHA智慧示範線。本輪融資將用於完善該製造平臺,並籌建萬噸PHA生産基地。

微構工場成立於2021年2月,背靠清華大學産學研資源,創始人陳國強教授為清華合成與系統生物學中心主任、長江學者,在嗜嗜鹽菌改造、PHA合成及應用方面發表SCI論文370余篇。聯合創始人吳赴清、蘭宇軒同樣來自清華大學,在PHA技術研發、市場行銷方面經驗豐富。

PHA(聚羥基脂肪酸酯),是一類來自微生物的天然高分子材料。就像人類存儲脂肪一樣,自然界中微生物存儲聚脂,在需要能量時通過分解PHA提供能量。用可完全降解的PHA作為塑膠原料,規模化地替代傳統石化塑膠,減少白色污染,是科學家與創業者們探尋的重要方向。這一需求,在全球碳中和、多國推出禁塑令的背景下,格外迫切。

找到底盤細胞,進行合理改造

通過合成生物學技術研發生産PHA,關鍵在於找準能産生PHA的菌種,也被稱為底盤細胞。底盤細胞的代謝特性不同,更擅長生産自身代謝涉及的物質,所以要對底盤細胞進行合理的設計改造,構建具有特定功能的人工製造體系,以實現發酵效率的優化(終端産物生成速率高、生物量高等)。

最初菌種的選擇、開發,決定了後面所有的工藝和成本,選對菌種,可以説成功了一半,”微構工場聯合創始人吳赴清告訴36氪。

圖源:天風證券研報

微構工場選擇的Halomonas TD是一種嗜鹽菌,由陳國強教授團隊早年在新疆艾丁湖發現,當地酷熱乾燥,該菌種能夠在鹽濃度200g/升的環境下生存,耐高鹽、高鹼。由於其他雜菌無法在高鹽度的培養基下生存,所以在發酵過程中,嗜鹽菌不易被其他雜菌影響。“不染菌”這一特性,使得微構在生産PHA的過程中省去高溫滅菌這一步驟。

另一位聯合創始人蘭宇軒以“三把鎖”比喻為何能抑制雜菌生長:一是較高鹽濃度,二是鹼性生長環境,三是微構特有菌株生長速度快,也會抑制其他微生物生長。

那麼,在生産過程中,高鹽濃度的培養基是否會造成發酵罐的腐蝕、廢水處理可通過哪些方法節能減耗?吳赴清表示這是很多人關注的問題,“鹽水腐蝕鋼鐵,是要在酸性環境下,微構的培養基正好是鹼性的,不會腐蝕不銹鋼。此前我們在山東一家代工廠做中試,做了七年,到現在並沒有發生腐蝕。”

此外,微構的菌株已經歷過十多個版本的迭代升級:最早一代菌株需在60g/升的鹽濃度下培養,但當前最新菌株在10g/升的鹽濃度下即可。“這一鹽濃度,再加上提取時還會用到一部分水,混在一起我們廢水中鹽濃度大概是5g/升,目前所有的水處理系統都可以處理掉。”

“因為嗜鹽菌發酵不需要高溫、高壓滅菌,所以在規模化生産時,建設産線的要求和成本比較低,”吳赴清告訴36氪,微構生産菌株所使用的碳源是植物光合作用獲得的葡萄糖,從原料成本來看,葡萄糖的價格約為3000元/噸,當前技術條件下轉化為PHA的比率約為3:1。“未來如果用餐廚垃圾、秸稈水解糖作為碳源,成本還將進一步降低。”

從中試、小規模試産到大規模量産

通過合成生物技術生産PHA,是一個長週期的鏈條:實驗室研發階段的基因編輯、DNA合成等環節至關重要,但最終産品的品質還取決於發酵、分離、純化等生産工藝。

“菌株改造後,要進行小試、中試,這個過程中會出現各種各樣的問題,需要不斷地通過數據反饋再進行優化,中試的道路跑通後,到了量産環境下,各種生産條件又會發生改變,要再繼續摸索,最終才能確定下來一個量産的工藝方案。”

從嗜鹽菌發現、到分子控制、再到下游應用産品,企業供圖

蘭宇軒介紹,中試階段,在5立方米(發酵罐體積)的規模下,進行了六七年的探索優化。“比如一開始PHA的菌株對氧氣的利用率很低,我們嘗試導入血紅蛋白,血紅蛋白可以結合氧氣、提高它的氧氣利用率。”

工藝成熟後,從中試走向200立方米的小規模試産,微構也進行了多項的改進。比如生産過程中,調整添加原料的時間、進而調節細胞的反應速率。另外,針對下游分離純化環節,實驗人員對微生物表面産生電荷的蛋白進行篩選,並選取了其中幾個重要的基因進行了敲除,從而使得菌株能夠自凝絮和自沉降,方便分離。

“合成生物學需要大量的基礎研究,把一個從土裏挖出來的菌種,變成一個想做什麼改造都可以快速實現的材料,背後有上百位博士生十數年心血。”吳赴清告訴36氪。

另外,在智慧財産權保護方面,除了現有的數十項專利授權、發明專利外,微構工場與陳國強教授團隊簽署了技術委託開發協議,未來六年清華合成生物學實驗室將與微構合作,繼續在嗜鹽菌和PHA領域的研發合作。

如前所述,PHA是一類高分子材料的總稱,包括PHBHHx、P34HB,P34HBHV等150多種類型的材料。蘭宇軒表示,通過調節單體比例,PHA材料的性能變化範圍很廣,除了可用於塑膠袋、吸管、塑封膜等日用品外,由於PHA材料具備高生物相容性,還可用於醫美填充材料、手術縫線等高值醫用耗材。

通過PHA可生産的應用産品,企業供圖

微構設想建設一個PHA研發生産平臺,可以通過不同菌株和配方、工藝,生産各類PHA産品。在商業化方面,除了自研、自産的管線,後續也將嘗試與下游客戶合作研發等方式。

當前,國內合成生物學企業投融資火熱,數家企業獲得大額融資,如藍晶微生物、恩和生物(Bota Bio)等。根據CB Insights 分析數據顯示,預計到2024年合成生物學市場規模將達189億美元,2019-2024年複合增長率達28.8%。

投資人觀點

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