合成生物学是一门发展迅猛的前沿交叉学科。合成生物学（Synthetic biology）是一门汇集生物学、基因组学、工程学和信息学等多种学科的交叉学科，其实现的技术路径是运用系统生物学和工程学原理，以基因组和生化分子合成为基础，综合生物化学、生物物理和生物信息等技术，旨在设计、改造、重建生物分子、生物元件和生物分化过程，以构建具有生命活性的生物元件、系统以及人造细胞或生物体。1980 年，Barbara Hobom 开始使用“合成生物学”这一概念来表述基因重组技术，随着基因合成技术、基因测序技术等在 20 世纪八十年代、九十年代不断成熟，对生命的研究进入了基因组时代，也为合成生物学的发展奠定了实质性的、全面的物质基础。合成生物学在进入 21 世纪后发展迅猛，2004 年美国 MIT 出版的《技术评论》就把合成生物学选为将改变世界的十大技术之一；2010 年合成生物学位列《Science》杂志评出的十大科学突破第 2 名和《Nature》杂志盘点的 12 件重大科学事件第 4 名；2013 年国际著名咨询机构麦肯锡公司将合成生物学评为能够引起人类生活以及全球经济发生革命性进展的颠覆性科技。

生物制造是合成生物学的重要应用场景。合成生物学被广泛应用于各种产业，在推动科学革命的同时，合成生物学技术正快速向实用化、产业化方向发展。合成生物学技术应用涵盖平台开发、医药、化工、能源、食品和农业等重点领域，简单来看，合成生物学能够改造的生命体包括动物、植物、微生物（细胞），但是动物和植物都是更加复杂的生命系统，以目前的技术手段难以实现理想的结果，因此通过改造微生物（细胞）来进行发酵生产（即生物制造）成为合成生物学最先落地也是近年来最重要的应用场景。生物制造有望成为对标化工的庞大产业。生物制造作为一种革命性的生产方式，以改造后生物体作为高效细胞微工厂，进行定向化、高效化、大规模化物质加工与转化，为社会发展提供工业商品。根据麦肯锡的数据，原则上全球经济物质投入中的 60%可由生物产生，加之其生产过程绿色、条件温和、原材料取得便利，未来发展空间非常广阔。生物制造具有高效、清洁、可再生等特点，是绿色、低碳、可持续的经济发展模式，在能源、化工等领域具有改变世界工业格局的潜力。根据白宫简报《拜登总统将启动国家生物技术和生物制造计划》，到本世纪末，生物制造可能占全球制造业产出的三分之一以上，价值接近 30 万亿美元。尽管生物制造产业还有很长的路要走，但我们认为其有望发展成为对标化工的庞大产业。