酶赛生物联合创始人陈海滨:生物催化赋能精细化学品的开发和生产 | 嘉程商业评论
05.17.2022 | 嘉程资本Next Capital | 嘉程创业流水席
酶赛生物联合创始人在嘉程创业流水席分享了生物催化赋能精细化学品的开发和生产。
 
 
据SynBioBeta数据显示,2018年全球合成生物学领域公司融资规模近40亿美元,2019年为31亿美元。2020年,该数值达到了78亿美元,年增长1.5倍。
 
合成生物学的市场规模庞大、应用前景广阔,具备多元的技术发展和产业落地方向,包括医疗健康、工业化学品、食品饮料、农业、消费品等领域,其市场潜力高达万亿美金。
 
当前,合成生物学已经进入逐渐落地并高速发展的新阶段,但同时也面临不少挑战,如技术上的创新、传统行业对合成生物的认知以及生态系统的建设。
 
嘉程创业流水席第129席,我们邀请了酶赛生物联合创始人陈海滨,分享讨论了生物催化赋能精细化学品的开发和生产。

一、酶赛生物成立的历程

酶赛生物成立于2013年底,目前总部和研发中心在宁波,2018年创始股东Thomas Daussmann在他的家乡德国dusseldorf成立了子公司。现在公司整体有200多员工,40%的人员从事研发或技术领域(截止到2022年1月的情况)。酶赛生物的核心技术是合成生物学,大家一般都是以技术作为发展的起点。

酶赛生物拥有BioEngine技术平台——从事酶的定向进化。同时,在以技术为驱动的情况下,酶赛生物也完善了自己的商业化能力。通过BioEngine平台开发的酶或者酶催化技术,能够将其产业化落地并进行产品的产销。

酶赛生物的研发中心位于宁波市东部新城,简单说一下研发能力,酶赛生物的研发实验场地目前有3000平米,配备有发酵、化合物生物催化的产能。在德国,主要是面向欧洲和美国进行BD的团队,同时也是我们做生物信息学的中心。简单来说,酶赛生物的主要业务是做蛋白质工程,特别是酶工程。

那么,蛋白质工程和酶工程在合成生物学里面的位置是什么?

2020年上半年麦肯锡发布了一个报告,其中提到了生物行业的变革,并把生物行业分成了4个部分——农业、健康、能源和材料、消费者。所有的生物行业里都会涉及到生物分子,生物分子中起功能性作用的其实就是蛋白。

有些人将蛋白称为合成生物学或生物组织中的“芯片”角色,DNA就是信息重组的方式,对应的可以将全细胞的细胞工厂形式称为“主机”蛋白作为“芯片”的话,可以应用在合成生物学的各个领域。

 

二、为什么酶赛生物会以酶作为技术的开发重点?

酶的应用主要是作为一些化学反应当中的催化剂,用于催化化学反应或者合成化合物。传统上,在有机合成领域,从一个起始的物料合成为终端的产品会经过很多步骤,特别像现在的药物领域,药物分子结构越来越复杂,而且涉及到很多的手性中心,在合成过程中需要涉及到一些保护基团的添加和去除,包括有时候还会涉及到手性拆分。

而酶的应用可以缩短合成步骤,这也依赖于它在选择性方面的特点。它有三个方面的选择性(即立体选择性,区域选择性,化学选择性),酶催化的底物范围比较广,化学反应比较多,反应过程比较温和、对环境比较友好。

但是从自然界里发现或开发出来的酶,通常不能适用于工业生产。因为工业生产,比如精细化工行业或大化工行业,是在一个大的反应釜,能够设定一些反应条件,需要在短时间内拿到足够多的产品,酶脱离了细胞以后,在这当中应用往往无法满足工业生产的需求。一般它会存在活性、选择性、稳定性方面的问题,这样我们就需要定向进化技术对它的结构实施改造。

 

三、酶赛生物是如何对酶进行工程化改造的?

酶工程改造是酶赛生物的核心技术。用酶来进行化学反应的催化,一般涉及到两个开发过程,分别是Enzyme Discovery和Enzyme Engineering。如果想要催化一个目的反应,首先要看能否从既有的自然界中或者数据库的序列信息中找到合适的酶来做这个事情。

如果通过对现有的酶进行筛选之后,发现它能直接满足化学反应的生产需求,我们就可以直接把它放大,进行商业化落地

但很多情况下,自然界筛选出来的酶并不能满足工业化生产的技术要求,需要对它进行工程化改造。酶赛生物是采用自己开发的BioEngine技术平台,对酶进行定向进化。

酶赛生物做酶工程化改造的特点,是使用了BioNavigator虚拟技术平台。它结合了量子力学、分子力学和分子动力学的模拟,以酶的蛋白三维结构为基础,进行机理方面的探究。这样通过整个酶的多样性景观图,可以引导我们达到全局最优,进而提高酶的改造效率

由于Frances H. Arnold教授在定向进化方面的重大贡献,使她在2018年拿到诺贝尔化学奖。她在90年代开发的酶定向进化技术并没有用到蛋白质三维结构信息,单纯是基于一维的序列信息对它进行随机突变或单点饱和突变,去筛选它的表型,跳过对机理的理解。但是这样会碰到一个局部最优跳不出来的情况,酶赛生物通过开发自己的虚拟平台,基于机理的研究可以很好的避免这种情况。

有了这样的开发平台之后,其中里面会涉及到生物信息学、数据管理、分子生物学、实验室自动化、高通量生化筛选和分析等工程。开发出酶和相应的酶制化工艺之后,酶赛生物也打造了下游制造产品的生产、工艺的开发、质量的研究,整个环节打通了从早期研发想法-实验室开发相关技术-中试落地到规模化生产-然后上市销售的产业链路径。

 

四、酶赛生物可以提供哪些业务与产品?

 

目前酶赛生物的业务分为两大方面,一是研发服务,我们的特色是酶的发现、酶的工程化改造,我们的研发服务主要面向国际上的原研客户,包括医药、消费、特种化学品等方面。

业务的另外一方面是产品开发,因为合成生物学领域的技术平台比较多,如果只做技术,在中国的商业环境下很难有一个比较长期的成长或者规模化发展。所以,一定要做到产品,酶赛生物就在这个产品领域打造出了完整的产业链

在消费品领域举几个产品的例子,这是用酶赛生物的技术所开发出来的产品:第一个是β-丙氨酸,酶赛开发了一个脱羧酶的工艺,目前已落地量产,月产量在300多吨,年产量达3000多吨;第二个是Aprepitant 药物的中间体,酶赛开发了一个酮还原酶的工艺,目前年产量在10吨左右;第三个也是药物的中间体,是转氨酶的工艺,它还可以做为其他手性架构的原料,是一个手性胺化合物,叫萘乙胺,目前它的年产量也达到了10吨。

合成生物学面向的产业比较宽泛,除了药物,还涉及农业、化妆品、健康用品、食品、香精香料、消费品等领域。酶赛生物在这些领域都会提供相关的服务,在合作开发或者自主开发产品上都有所涉猎。

在产品开发和落地产销方面,我个人认为要考虑五个要素,一是可持续性,包括生产过程是否环境与绿色,要考虑碳中和、生产的可行性以及供应链和市场需求是否持久稳定。

二是技术领先,这体现在品质的优异,以及还需要有知识产权来形成保护。

三是完整解决方案,合成生物学领域的各个公司都有自己的特长,这些特长只能解决产品落地过程中的某一方面,如果自己想做产品,就必须考虑这个产品所需要的方方面面,不仅是生物合成步骤。

四是成本控制,要考虑制造成本能否控制在合理范围内,不仅是原料成本,还包括制造成本、营销成本、研发成本,综合起来才能判断这个产品能否盈利,如果这个产品将来生产量或者市场销售量不够大,但之前又投入了大量的研发,这样在短期内将会很难看到投资回报。

五是合规,一般以技术起家的公司,产品上市时需要考虑到安全、审批、监管的问题,这样才能真正把一个产品开发成功,实现落地的生产和销售。

我们常说以技术领先作为自己的特点,但是到底是把技术发挥到极致的长板,还是为了产品补齐相关的短板?这是每个合成生物学技术创业公司需要考虑的问题。而且中国与美国或欧洲存在不同的市场环境,也会形成不同的发展历程。

为什么β-丙氨酸落地的产能会有那么大?因为它有两个用途,一个是合成泛酸和泛酸钙,即维生素b5,维生素b5的全球需求量在万吨级别。同时,它在膳食添加剂、膳食补充剂中,可以用来提高肌肽水平,国外的健身人士就会吃类似于这种瓶装的膳食添加剂。

但在国内β-丙氨酸没有被批准成为食品,这也是刚才提到的合规问题,产品能否以食品的性质在国内销售,如果不能,那就作为维生素b5的原料去应用。

第二个产品是一款药物(阿瑞匹坦)的中间体,这款药物已经过了专利期,处于仿制药阶段,这样市场的准入门槛就被打开,这款药物主要用于止吐。

第三个产品也是一个药物(西那卡塞)中间体,也是过了专利期的药物。西那卡塞被称为拟钙剂,对于各种不同的情况诱发的高钙血症有治疗作用。我们也认为这个产品的生命周期会比较长,而且酶赛生物开发了品质最高且能达到量产的中间体。

酶赛生物在开发生产工艺的时候,不会太局限于传统思路。从诺贝尔时代开发了有机合成工艺以后,人类的化学学术进展在很多时候超越了大自然的能力,我们在石油化工、煤化工和其他方面,已经做到了非常极致的情况。
 
有机合成拥有很多的优势,不产生废水而且有机溶剂还可以回收,这个就是我们用转氨酶开发的全有机相的催化工艺。但反应这一步比较简单,我们把含有酶的细胞跟硅胶固定,反应也进行这样流式的循环,在反应到平衡以后,就进行后处理。后处理比反应复杂,我们就要考虑一个整体的解决方案,才能达到切实可行的生产和落地。

 

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嘉程资本创始合伙人李黎是知名天使投资人,曾主导投资过乐信(纳斯达克代码:LX)、团车(纳斯达克代码:TC)、老虎证券(纳斯达克代码:TIGR)、牛股王、蜜芽、辣妈帮、PingCAP、易订货、彩贝壳、鹿客、Krazybee等明星公司的天使轮。

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