2023年天津论坛主旨演讲系列报道之五

有助于可持续生产的生物技术转型

    韩国科学技术院高级副院长、化学与生物分子工程系特聘教授李相燁（Sang Yup Lee）发表了主旨演讲。他从强调生物科技发展的重要性开始，认为人们现在非常依赖化石燃料，但是想打造可持续社会的话，需要使用更多可再生能源，比如说生物质能和二氧化碳排放少的能源。新能源的开发可以通过代谢工程，进行合成物或化学物品的生产。数字化技术对于这类生物工程来说非常重要，因为使用人工智能可以帮助人们更好地了解生命基本原理。新陈代谢都是通过生物反应来实现的，它是由酶进行催化的，这就需要了解各种蛋白质的功能。李教授的团队正在尝试通过人工智能方式来预测所有这些蛋白质的功能，然后再通过实验去认证。通过栽培和开发，用一种植物用来生产化学物质或者生物物质，各种生物领域和很多其他领域也都可以受益于这样的工程。

    类比于基因工程，李教授的团队已经开发了一些计算和预测的工具，可以不在真实世界做所有生物实验，而是在电脑当中进行模拟。这样既可以节省时间，也可以节省人力和资金。通过使用这些工具，他们已经取得了很多突破性的产品，比如说大肠杆菌（EColi）。在过去30年时间里他们也开发了很多重要产品，把这些东西添加到饮品当中，增加人体当中Ecoli的含量，有益于健康。他们在不同食物和用品当中统计Ecoli的含量，通过不间断的试验，把不同的口味加入到饮品工业，软饮料和苏打水里都可以添加。这些添加剂是通过生物的方法，从自然资源中提取。

    改变单一血管细胞的代谢方式，可以得到完全不同的物质，例如PLA（Polylacticacid fiber聚乳酸纤维），它是通过两个步骤来合成的，其中包括发酵，酸奶当中就有这种物质。通过把PLA的合成用于代谢工程中，可以控制新陈代谢过程；通过不同的发酵步骤，可以生产很多自然界没有的化合物、合成物。例如通过细菌或者微生物来生产的合成物可以用于养牛，添加来自生物技术的合成物，就会让牛肉的生产变得更加高效，更加节省成本，更好防止病害和其他问题。李教授的团队用了五年的时间制造出了浓度非常高的类似合成物。

    代谢工程可以应用于健康和食物，以虾青素为例，虾青素是自然界抗氧化最重要的物质，通过生物技术可以生产人工的虾青素。现在人们使用非常多的电子设备，一天18个小时盯着屏幕，有一些年轻的学生一天可能看20个小时的手机。为了保护你的眼睛，应该大量摄入叶黄素，使得即使大量用眼也能够保证眼睛安全。叶黄素是从植物中提取的，通过提取叶黄素，制造出一些可吸收的药，对于人的眼睛是有保护作用的。现在可以使用发酵工艺进行提纯，以工程的方式生产叶黄素。再以胭脂红为例，上千年来就有妇女通过刮一种植物来获取胭脂红这种天然染料。现在还有人做同样的事情，但是只能在很有限的范围产生它，而且获取过程非常麻烦。现在可以通过化学合成的方式生产胭脂红；进一步将整个工艺流程进行优化，结合不同的化合物，可以生产更多的颜色。

    有机微生物也可以用来生产。李教授的团队研发了一个通过微生物合成来去除体内体外重金属的方法，这是一项革命性工作。微生物是非常小的细胞，给它们喂食二氧化碳的话，可以转化成某些化学燃料，以及其它对于人类有益的东西。

    以生物技术为基础的可持续化学工业是朝着零碳排放目标前进的，对人类未来起着的重要作用。鉴于人工智能在生物技术中起到巨大的作用，需要学会使用人工智能，需要学会使用数据。