生物与分子智造研究院：开启天工开物新时代

□文/ 吴 健 浙江大学杭州国际科创中心生物与分子智造研究院

建设背景

合成生物学是催生原创突破、学科交叉融合的前沿学科，成为继“DNA 双螺旋发现”所催生的分子生物学革命、“人类基因组计划”实施所催生的基因组学革命之后的第三次生物技术革命。2022 年5 月，国家发改委印发《“十四五”生物经济发展规划》，明确打造国家生物技术战略科技力量，加快突破生物经济发展瓶颈，实现科技自立自强。2023年2月，浙江省委省政府出台《关于培育发展未来产业的指导意见》，致力打造全国生物医药产业制造中心。

建设目标

2020 年8 月，杭州科创中心正式启动建设生物与分子智造研究院，由浙江省特级专家杨立荣担任领域首席科学家，围绕基于大数据的第四研究范式的重大需求和挑战，创建BTIT/CTIT 深度融合的学科汇聚高地，引育领域交叉复合型拔尖创新人才，依托高通量自动化科学装置，结合大数据分析与机器学习，推动数据驱动的物质智造研究新范式变革，实现颠覆性原创科技成果产出。

研究方向：自动化科学装置的BTIT/CTIT 深度融合、基于合成生物学的生物智造、基于合成生物学的生命健康、功能导向的分子与材料精准创制。

建设成效

■共创未来，集结高水平团队

积极引育合成生物学、新物质智造与人工智能领域交叉创新型人才，以学术带头人为核心，合理布局科研梯队，打造学术共同体。下设合成生物研究所、分子智造研究所、智能医药研究所、AI 交叉中心，汇聚生物、化工、化学、信息科学等多学科人才近150 人，其中，浙江省特级专家1人，国家杰青、长江讲席学者3人，国家级青年人才11人，杭州市“西湖明珠工程”海外人才2人，为数据驱动的合成生物和分子智造科研提供有力支撑。

■触摸未来，建成领先科学装置

为推动数据驱动的物质智造研究范式变革，研究院建成了全球合成生物学研究领域规模最大、集成度最高的全流程、高通量自动化科学装置iBioFoundry；融合国际前沿的自动化机器人技术、微流控技术、高通量合成和表征技术以及人工智能AI 技术的自动化分子智造科学装置iChemFoundry。装置均已上线杭州科创中心大型仪器共享平台，对外开放共享。目前，iBioFoundry 平均每天可以创建2000 个人工细胞，和人工操作相比，工作效率提高2个数量级以上，依托iChemFoundry 已成功获批国家重大科研仪器研制项目。这两套装置的投入运行，结合BTIT/CTIT 深度融合研究，将大幅提升效率，进一步推动数据驱动生物与分子智造。

■洞见未来，攻克关键核心技术

始终瞄准合成生物和分子智造国际前沿挑战和国家重大战略需求，在前沿基础和应用领域展开深入研究，凝练重大成果，破解相关行业“卡脖子”技术难题。累计获批国家级、省部级科研项目48个，其中，国家重点研发计划项目2 个，三重项目4 个；申请国内国际专利168 件；发表各类高水平论文169 篇，其中，CNS 主刊2篇、子刊12 篇。相关课题获教育部自然科学奖一等奖、科技进步奖一等奖，浙江省科学进步奖二等奖。此外，还成功获批“化工功能材料智能设计与制造浙江省工程研究中心”“工业生物催化国家地方联合工程实验室”共建单位，担任浙江省合成生物产业技术联盟理事长单位。

4 年来，高质量科研成果竞相涌现：自主研制贝壳芯片助力2022 北京冬奥会运动员兴奋剂检测工作，并在2023杭州亚运会发挥重要作用；在国际上率先揭示II型CRISPR可编程基因编辑系统中crRNA 与tracrRNA 匹配的可编程性机制，并基于该机制原创发明了高特异性SARS-CoV-2病毒RNA传感器AGATHA；在毕赤酵母中实现长春质碱的从头合成，助力抗癌药物研制；开发针对蛋白质语言的预训练大模型，打造类GPT大模型驱动的智能铸造工厂。

■引领未来，开启造物新时代

面向国家和区域重大需求，以产业为导向，开展有组织、有体系的科研攻关，科研成果质量不断提升，多项成果实现产业化应用：获得了酶活高、专一性强的脂肪酶和腈水合酶，应用于医药和精细化工产业，建成了年产千吨级有机溶剂中化学-酶法S-生物菊酯的生产线，并解决了中国最后一个重大维生素品种的制造难题，建成了年产2万吨烟酰胺生产线；高纯度含氟聚合物、电子特气等多类产品实现关键技术突破和应用，为电子化学材料国产化提供有力技术支撑；开发了拥有自主知识产权的核级高精度无硅滤材，解决了核级滤芯主要依赖进口的“卡脖子”难题。

4 年来，持续与行业龙头企业签订产学研合作项目，共建联合实验室，加快促进创新产业链-人才链深度融合，推动高水平科技自立自强行稳致远，助力地方产业转型升级。

■畅想未来，不断提升声誉影响

围绕数据驱动的合成生物、分子智造研究方向，聚焦全球热点课题，先后多次举办国内国际学术会议，在学术和产业界反响热烈，大大提升了领域内的知名度。2020年以来，成功举办了第一届工程生物铸造全国论坛，第一、第二届自动化智能分子制造会议暨世界人工智能大会分论坛，第26 届微全分析系统会议，第四届中日生物催化与转化学术论坛等重大学术会议，会议的成功举办为业界专家学者及行业从业者搭建了高品质学术交流平台，两套自动化科学装置iBioFoundry 和iChemFoundry得到广泛关注和认可，声誉和影响力大大提升。

未来展望

奋楫者先，创新者强。生物与分子智造研究院全体员工积极践行和发扬科学家精神，把个人理想追求融入实现中华民族伟大复兴的奋斗历程，研究院从实验室建设到正式运作、从人才引育到成果溢出，实现了从无到有、从有到优的蝶变与突破，领跑生物和分子智造新赛道。未来，研究院将继续聚焦开展有组织科研、引育高水平人才、培育战略性产业三大核心任务，服务全省生物、化工、材料等战略产业发展，助力浙江省“315”科技创新体系战略任务实施，助力生命健康、新材料创新高地建设，开启“天工开物”。■