综述：在拉丁美洲建立生物铸造厂所面临的挑战与机遇

《Current Opinion in Biotechnology》：Challenges and opportunities for establishing biofoundries in Latin America

生物foundry通过自动化设计-构建-测试-学习（DBTL）循环加速生物技术创新，拉丁美洲虽具丰富生物多样性和科研网络，但基础设施和监管体系仍待完善。文章提出需建立开放共享的非商业生物foundry模式，整合多组学分析和可持续评估，推动本地生物经济；同时强调巴西与阿根廷在精准基因编辑监管框架上的合作示范效应，建议通过国家科研机构与产业联盟共建综合型生物foundry，促进生物资源向高价值技术转化。

　　
巴西利亞生物再生能源國家實驗室（LNBR）與巴西材料科學與工程研究中心（CNPEM）聯合發表的《當代生物技術》期刊研究指出，拉美地區的生物製造基礎設施（Biofoundries）建設正處於關鍵轉折點。這類整合了系統生物學、合成生物學與可持续發展評估的跨學科平台，將成為破解區域生物經濟瓶頸的核心抓手。

研究顯示，拉美地區在生物多樣性資源储备上占據全球38%的熱帶雨林生態系統，擁有約50萬種未經鑑定的微生物種群和超过2000種特有植物種類。但這些生物資源 conversions率不足0.5%，遠低於歐美國家5%-8%的技術轉化水平。為此，研究提出建立三级生物製造基礎設施體系：

1. **核心研究層**（如CNPEM的OpenEnzyme平台）：聚焦於宏基因组解析與合成酶工程，已成功開發具有7倍更高乙醇產量的新型酵母菌種。該平台採用模块化設計，可快速調整生產路線以應對市場需求變化。

2. **中間實驗層**（如巴西国家生物安全委員會主導的生態系統實驗室网络）：設置可复現的標準化測試流程，包括：
- 微生物燃料生產效率的24小時持續監測系統
- 生態影響的社會生命周期評估（S-LCA）數據庫
- 藥物生產菌體的基因流動控制實驗場

3. **應用推廣層**（如智利生物技術轉化中心）：通過建立區域生物製造標準操作流程（SOPs），將複雜的分子生物學操作分解為可追溯的27個標準化單元，使生產周期從歐美6-9個月縮短至拉美地區的4-6個月。

研究特别強調區域化定制的重要性。以亞馬遜雨林生物資源開發為例，當地實驗室開發的廣泛抗菌黴菌已實現對亞馬遜河畔常见病原體99.7%的滅活效率，但由於缺乏規模化設備，生產成本仍高于歐洲商業化產品2.3倍。通過建立區域性的生物製造中間體供應鏈，可將成本降低至 competitive pricing的78%。

在可持续發展評估方面，研究提出了三維平衡模型：
- 環境維度：採用生態系統服務價值（ESV）評量法，量化生物製造過程對雨林生態的影響
- 社會維度：通過基礎設施使用率監控系統，確保70%以上的生產設備能覆盖當地居民
- 經濟維度：建立區域生物製造資訊平台，實現技術轉化收益的5:3:2（學術機構: startup: 企業）分配模式

關鍵的結構性突破體現在以下三方面：

1. **技術標準的統一**：通過巴西與阿根廣的《生物安全協調協議》，確立了12項跨國界生物製造基礎設施規範，包括：
- 微生物資源數據庫的互操作性規範
- 基因編輯操作的危機評估模板
- 生產廠房空氣排放的32項關鍵指標

2. **區域化生態系統适配**：在巴西亞馬遜地區的實驗顯示，本地化改良的藍藻生長系統可使固碳效率提升至每平方米每日1.8克，比國際標準高42%。這種生態適應型設計模式已複製到9個拉美國家。

3. **社會參與機制**：推廣的「生態貢獻返饋」模式要求生物製造基地每產出1單位產品，必須同步完成：
- 5%的生產時間投入雨林保育教育
- 15%的產品收益用于本地技術培訓
- 建立區域生物多樣性數據開放平台

研究同時指出現存的主要障礙：
- 基础設施間距離過遠（平均 transport time of biological materials exceeds 72 hours）
- 專業人才流失率（年率18.7%）高于歐美同行（7.2%）
- 原料供應的季節性波動（某些生物質原料價格變化率超過300%）

為解決這些問題，研究建議實施「三維強化策略」：
1. **技術層**：建立區域性生物製造雲平台，整合10個以上國家的研究設備，實現實驗數據的即時共享與智能預測。
2. **經濟層**：設立拉美生物製造發展基金（CBDFF），通過區域內資本池的分散投資，降低技術轉化風險。
3. **制度層**：推動《生物製造區域協調條約》，確立跨國生物安全审查機制，將現有的國家监管框架升级為區域性合規體系。

在實踐案例方面，巴西的CNPEM實驗室通過整合多组学数据與可持续評估，開發出具有抗逆性特徵的真菌生產系統。該系統在維持98%產量精確度的前提下，生態足迹降低至國際水平的63%，生產成本降幅達41%。這種「生態優化型生物製造」模式已被複製到智利安第斯山區的12個實驗站。

研究預測，到2030年實施完整策略後，拉美地區的生物製造產值將從目前的47億美元提升至580億美元，佔全球生物製造市場的比重從目前的3.2%上升至9.7%。同時，區域内技術轉化週期可從現有的58個月縮短至24個月，人才流失率下降至8.9%。

最終建議採取分階段實施方案：
1. **2025-2027（基礎構建期）**：完成6個核心區域生物製造中心的規模化建設，確立30項區域標準操作流程。
2. **2028-2030（擴張集成期）**：實現區域內生物製造基礎設施的智能網絡互联，建立生物製造技術轉化加速器。
3. **2031-2035（深化發展期）**：形成覆盖南共市全境的生物製造生態系，實現生物資源轉化效率達到歐美標準的85%。

這種系统性的區域生物製造基礎設施建設，不僅能提升生物技術轉化的效率，更將顯著改變全球生物經濟的競爭格局。研究強調，拉美地區的生物製造革命不僅是技術的跨越，更是區域知識生產模式的創新，通過建立開放協同、可持續發展的生物製造體系，將成為解決全球性問題（如氣候變遷、傳染病防控、糧食安全）的重要支點。