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4 月 27~28 日，第四届工程生物创新大会暨第二届中国合成生物学学术年会暨首届亚洲合成生物创新大会在深圳光明科学城成功举办，本次大会以“合成生物：未来生物经济的引擎”为题。
上海曼森生物科技有限公司董事长兼首席科学家郝玉有博士出席大会并发表了精彩演讲。视频回放经本人同意，已公开上传至iSynBio Talk，请关注曼森生物公众号回复“工程生物视频”查看
以下为郝玉有完整版演讲内容，经少量编辑、修改后发出。
大家下午好，我是上海曼森的创始人总经理郝玉有。我过去是做合成生物学的，做了8年，就在上海植物生态所赵国屏老师团队。现在我不做合成生物学了，而是为合成生物学进行赋能，我们通过发酵工程、发酵技术去解决我们合成生物学当中的一些问题。所以今天我想和大家分享那么几个观点。
第一，现在大家都认为发酵技术是我们合成生物生物学产业化道路上的一个卡脖子技术，也就是所谓的堵点。很多人甚至还认为发酵技术、发酵工程是我们合成生物学能不能跨越这个死亡谷的一个关键的点，那么针对这一块我一会会介绍一些我对这方面的理解。
为什么大家一致认为发酵技术是合成生物技术堵点？
首先，我们合成生物技术在这20多年的发展是进步非常快的，现在基本上可以快速的、高通量的、自动化的、低成本的去实现菌种构建，从过去需要几年几个月缩短到现在仅需几个礼拜就可以实现大量的菌种构建。但是对应的发酵工程技术是一个卡脖子技术没有对应的一个高通量、低成本、自动化这样的技术，所以这一块我们希望能够通过我们的工作来解决一些这样的问题。
第二，就是说在合成生物学整个比较长的一个研究路线当中，上游的菌种构建和中游的工艺开发中间有个脱节的问题。这个脱节表现在我们在上游菌种构建的时候过多的把精力注意集中到遗传因素的改变，集中到了代谢途径网络，忽略了在发酵过程当中反应器当中的一些参数对细胞的影响。
比如说，操作变量都会最终作用到我们细胞内，再引起到我们的生理状态的变化，而这些生理状态参数的变化反过来再进一步影响到我们发酵细胞内部的一些变化。而这样的一个过程更多的受环境变量的影响，也就是说环境变量的影响结合我们遗传变量的影响才是能够为我们菌种构建更多的去增加一些信息变量，而过去可能在发酵过程当中忽略了这一影响。
那么这个时候，我们就提出了一个叫DBTL循环，也就是我们基于生物铸造厂的这个模式，再加一个发酵过程的参数，就打通了我们细胞和反应器内外的参数影响，所以我们提出“跨尺度的生物铸造厂”去实现。
那么脱节的现象表现在什么地方呢？过去我们在菌种筛选环节大家能用的主要是摇瓶、试管，它有通量高操作方便的好处，但是它缺点是参数不可控不可检测。反应器则正好相反，反应器有各种参数检测和控制，但是它通量有低，在过去体现还不明显。
但是随着合成生物技术的发展，大量的菌种等待的验证和工艺开发，这个时候就需要一种反应器能够把过去摇瓶和反应器的优点结合起来，实现菌种的筛选和工艺的开发有机的结合。随着合成生物技术发展，也有大量的这个工艺参数需要测试，这样的一个测试需要我们开发一个新型反应器去解决这个问题。
过去反应器已经使用了这么多年，但是传统的反应器由于设备体积大，导致了操作通量低，一年下来做不了几个批次。而且过去的反应器，使用过程中对人的要求比较高，而且对周边的配套和设施也有很要求，就抑制了大家实际的需要。但是随着这个反应技术发展，我们开发了高通量的发酵平台。这样的平台可以帮助我们用户实现降本增效和提速。
曼森平行生物反应器降本可以降什么成本？
第一，节省空间。同样是一个100平米的试验室，如果用高通的平行反应器，可以摆100多个发酵罐，而过去的传统反应器，可能只能摆10个左右。
第二，节省人员。因为现在操作一个高通的发酵平台，五六个人就能实现操作100多个发酵罐，过去是现实不了的。
第三，材料试剂耗材也会大大节省。
所以，我们可以将工艺开发从过去5-10年的时间缩短到3-6个月。在合成生物学这个领域，是一个非常有价值的基础设施的配置。能够把我们过去需要这么多年的时间大大缩短。
第四，菌种的筛选和工艺的开发有机的结合还能实现匹配。
最后，我们能实现数据驱动的决策，不过多的依赖于人。
这块在国际上已经发展很多年，具有代表性的有以下几个：Eppendorf、Infors 、Applikon 、Sartorius 、Culture。那么国内比较代表性的就是迪比尔和我们曼森。迪比尔走的比较超前，是一家做的非常好的公司，他们的产品在国内应用领域已经非常广。
平行生物反应器和过去的反应器有什么区别？
实际上平行反应器具备过去反应器上的参数，你能够测的它都有。但是过去的反应器一般都是用一种标准控制原理，就是用变速器＋PLC＋驱动器去实现控制。
但如果你要是做好多个平行的话，就需要平行配备好几个，这种反应器叫多联反应器。他的控制了是必须是叠加的，很难实现同步化。平行反应器的技术原理采用一种主板芯片的方式替代PLC、变送器、驱动器的功能，留一个上位就够了，或者说只有一个界面就能实现，国际上基本上都是采用主板形式的原理。
我们在这方面做了一些工作，接下来我介绍一下我们的基础工作。
首先我们开发的平行反应器它的体积是500毫升或者是一升，最多也就两升这样的规模，他小了有什么好处？
小了可以做到高通量，但是又不能太小。因为太小了之后，他的结构不能模拟大生产的发酵罐，我们开发工艺的最终目的是要实现放大，所以说他有一个范围的。
缩小了以后带来一系列的好处，大家可以扫码去关注曼森生物视频号，有这一类反应器的使用场景。具体我们在这方面做了一些改进：
第一，我们采用这种主板芯片的这种控制原理，它带来各个发酵罐同步的好处，同步了以后它就平行。我们这样的一个芯片可以通控制很多个发酵罐，而且用一个界面替代过去PLC原理，过去的这种原理元气件的节点比较多，发生故障的频率就比较高。
但是如果改成我们这样的芯片的方式，故障率就大大降低，即使有故障，更换这样一个芯片也是非常方便的，不需要我们厂家去更换，用户自己可以更换的，而且更换的时间也很短的。
另外就这样的一个主板芯片的控制原理，它实现了信号的并形发送和控制，也就是不管你多少个罐，它这个信号是同步发生同步接收的。但是过去的这种原理他是串行的。在这样的一个基础上，它还有个好处是什么？
我们传统的发酵罐一般有20个左右的参数，但是我们预留了40多个参数接口，未来你要去增加参数的时候，就很容易接。比如说拉曼、红外、生化分析仪等都可以直接接，不需要改变任何。
平行生物反应器最核心的指标就是平行性，因为有了平行性系统误差就小，数据就可信可靠。我们的反应器最大的优点就是平行性，你可以看到这是8个罐的参数，最上面的是pH值，八个罐的参数是重合到一起的。所以有这样的一个优势特点以后，对我们开发工艺是非常有帮助的。
我们的软件界面追求易用性，就是最好你不要看说明书，点几下就知道怎么操作了。实现一键操作、一键启动、一键停止、一键标定等。另外我们自编DOE，不光是把培养基进行这个DOE组合，也操作变量，比如说搅拌、温度、通气都进行DOE设计。
另外，我们现在又开发出新型号平行生物反应器，虽然是单个的，但是他一样具有平行性，用一个电脑或者一个界面就可以控制所有的发酵罐。我们最终的目标主要是为了帮助客户搭建高通发酵平台，我们也开发移动控制，就是只要有一个iPad或者一个手机，你就可以在办公室里控制它，也可以调用它的参数。如果说配置多的时候，我们又增加了灯带，发酵罐一旦出现故障就很容易鉴别出。
建设高通量发酵平台实际上不是简单的把发酵罐买一堆放到一起就够了，有一系列的问题待解决。比如说发酵罐多了以后，培养基怎么配置分装？这需要自动化。
怎么实现同步灭菌？取样如何实现自动化？不管有多少个在线参数，仍然离不开离线参数，因为很多指标是在线参数测不到的，那么取样以后怎么检测？样品如何保管？包括发酵罐怎么样的清洗？这都需要配套的自动化来去跟上的。
这块我们设计了相应的装备，包括相应的软件实现这个数据的集成管理，有的已经开始销售了，有的还处于方案阶段。比如我们取样之后，通过机器人送到检测室。夜里面取完样以后人不在，便有移动机器人送到检测室，检测室另外的机器人去实现样品的这个检测。包括离心、测OD值、测生化指标，都是可以完全实现无人化的这个模式，包括整合第三方的这种这个检测仪器。
高通量以后还会带来一个问题，就是菌种的量可能不够，所以我们开发了高通量自动化菌种筛选。利用机器人实现单元操作的自动化，也可以把这些自动化整合起来，打通全流程的自动化。在这方面我们也发开出了一系列自动化实验室产品和方案，我们的目标是将自动化产品结合平行反应器，解决整个生物产业链当中的两个卡脖子技术。我们的AI辅助设计国内做的也非常好，中国是发酵大国，但是筛选和工艺开发环节是最卡脖子。
我们能够提供一站式解决方案服务，我们公司是主要就是解决针对围绕合成生物学这个领域，包括传统的发酵领域，提供装备和实验室建设。我们希望可以改变整个生物产业当中，特别是发酵产业当中的数字化的升级改造。
我们的团队主要是来自于中科院合成生物学重点实验室，以及华东理工大学。以上就是关于曼森基础工作的介绍，谢谢大家。
