技术商业化亮点
C16 Biosciences
核心技术价值
C16 Biosciences基于合成生物学技术，构建了专有的以微生物为底盘，创新光养微生物与异养微生物共培养以生产油脂的技术平台范例，开发出与棕榈油脂谱极其匹配且成分富含棕榈油酸的棕榈油替代品
产业痛点锚定
1）全球对棕榈油的需求量稳步增长，然而对棕榈油的高需求导致了更多栖息地破坏、二氧化碳排放量增加等为扩大棕榈油生产种植带来的有害环境的行为，因此需要开发一种不依赖于油棕植物的减少环境负面成本的棕榈油替代品生产方式
2）利用微生物以生产具有经济可行性的商品植物油替代品必须实现低投入成本高生产效率，而单细胞微生物生产油脂往往存在一些局限性，如异养酵母培养物需要糖分的投入从而增加了单位成本，而藻类等光养微生物可以在没有糖输入的情况下生长，但细胞密度和产物滴定量较低
应用场景选择
棕榈油广泛用于食品、生物燃料前体以及清洁产品和化妆品中，而目前C16 Biosciences主要关注广泛的消费品 (CPG) 应用，包括个人护理、家居清洁、宠物护理、食品等
市场探索进程
C16 Biosciences的核心管线 “酵母生产棕榈油替代品” 已经成功完成了50000L 工业规模的首次发酵并计划于2023年首次推出其棕榈油替代品品牌 Palmless™
国内借鉴意义
C16 Biosciences专有的技术平台不仅仅是棕榈油的生产技术平台，其在菌株选择、共培养等技术的可拓展性支撑其为可持续的植物油来源提供一个更全面的解决方案，与此同时，这也提升了其在赛道中的市场竞争力。C16 Biosciences的经验中，值得被借鉴的是，包括以微生物生产油脂在内的合成生物学领域创新企业，在商业模式的构建中应更多致力于成为解决方案的提供商而非原料成分的供应商
棕榈油来源于多年生的热带木本油料作物 “油棕”，是世界上消费量最大、使用最为广泛的油类，日常生活中从冰淇淋到婴儿配方奶粉，从洗发水到口红等广泛的产品中都含有棕榈油。如今，全球每年消耗近7000万吨棕榈油，预计到2050年，需求将增加一倍以上。
从对环境的影响方面看来，伴随棕榈油高需求量而来的是栖息地破坏、二氧化碳排放量增加等为扩大棕榈油生产种植带来的有害环境的行为，因此亟需开发生产下一代棕榈油的新方法。
图源：C16 Biosciences官网
近日，专业于通过合成生物学创新发酵工艺生产油脂的初创公司C16 Biosciences宣布，其在生物制造棕榈油方面取得进展，核心管线 “酵母生产棕榈油替代品” 已经成功完成了50000 L工业规模的首次发酵，具备工业规模的生产能力，计划于2023年首次推出其棕榈油替代品品牌Palmless™。
基于合成生物学的共培养微生物油脂生产技术平台
C16 Biosciences专有的油脂生产技术旨在利用光合微生物与异养微生物（主要以至少一种光合微生物以及一种或多种异养微生物）的共培养以生产具有一定滴定量的油脂。其中重要的技术环节涵盖底盘微生物的选择、微生物的遗传修饰和微生物的共培养：
图源：C16 Biosciences官网
■ 底盘微生物的选择
针对菌株选择的具体依据，在C16 Biosciences的油脂生产技术平台中，微生物的选择包括以提高复原能力（例如，对捕食、竞争等），增加糖产量，增加生物产物产量（例如，乙醇、丁醇等），提供聚生体的其他成员所需或消耗的代谢物（例如固定氮等），提高整个系统的生产率等目的为依据：
1）光合微生物：C16 Biosciences的油脂生产技术中所涉及的“光合微生物”是指在阳光存在下通过光合作用能够直接从二氧化碳中固定碳的单细胞生物，也即光合自养微生物。C16 Biosciences的技术平台以使用聚球藻属和小球藻为主。
2）异养微生物：则是指需要向培养基提供不同于二氧化碳的碳源的单细胞生物。C16 Biosciences的技术平台所使用的异养微生物涵盖红冬孢菌属，耶氏酵母属、梅奇酵母属和念珠菌，包括但不限于Rhodosporidium toruloides，解脂耶氏酵母，和Metschnikowia pulcherrima。
C16 Biosciences棕榈油替代品产生与粗棕榈的脂质谱非常匹配的脂肪酸效价
C16 Biosciences棕榈油替代品的化学成分中富含 16 和 18 碳脂肪酸
图源：C16 Biosciences专利描述
具体到棕榈油替代品的生产，当R.toruloides酵母在足够丰富的培养基条件下生长时，它能够产生与粗棕榈的油脂谱非常匹配的脂肪酸滴定量，且值得关注的是这一棕榈油替代品富含16和18碳脂肪酸。
■ 微生物的定向进化与遗传修饰
在确定了生产棕榈油等油脂的微生物菌株后，C16 Biosciences 便基于定量性能指标（如浓度、速率和产量）和定性性能指标（如甘油三酯轮廓谱），使用定向进化和菌株工程，以及围绕发酵条件的生物工艺工程等来提高菌株的产油性能：
1）定向进化：C16 Biosciences微生物油脂生产技术平台的菌株从特定地理位点获得的野生型菌株，除对野生型菌株通过自然选择以增强所需性状以外，其还通过定向进化以增强所需性状。针对于定向进化的过程，C16 Biosciences在其专利中总结出构成其微生物菌株定向进化“轮”的三大关键步骤：首先是多样化，通过增加随机突变率创建大型基因变异库来使生物种群多样化；其次是筛选，筛选测试库中是否存在具有所需特性的高性能变体；最后是扩增，也即复制所筛选鉴定除的变体。
2）遗传修饰：C16 Biosciences通过转染法、电穿孔法等已知的方法对光合微生物和异养微生物进行遗传修饰，包括调节异养生化途径、表达蛋白质或酶，调节基因表达以增强对于环境条件的耐受性等，而遗传修饰的目的都主要与乙醇、丁醇、糖等发酵产物的生产直接或间接相关，例如若异养微生物代谢（或分解代谢）六碳糖，则可以对光合微生物进行基因改造以产生葡萄糖。
■ 微生物的共培养
基于单细胞微生物生产油脂往往存在的一些局限性，C16 Biosciences 技术平台创新以微生物的共培养来生产油脂。“共培养”是指使用两种或以上微生物在单一培养基中进行单独代谢转化的生物过程。共培养在时间上可以同时进行，也可以分开进行。在前者中，所有的共培养生物体处于同步的成长阶段。在后者中，代谢转化步骤可能在时间上是分开的。此外，共培养在空间上将代谢转化在空间上分离成单独隔室的设计，其中共用的培养基则是通过半透膜进行交换。
迈入工业规模化生产阶段，致力成为可持续植物油替代品来源解决方案提供商
■ 由点及面，切入棕榈油替代品，逐步覆盖植物油替代品的产品管线布局
图源：C16 Biosciences官网
C16 Biosciences构建的是一种可以生产所有不同种类的微生物油的平台型技术，目前企业专注于棕榈油产品管线的开发与升级，但在未来更长的时间里其将放眼于更广泛的植物油替代品的开发与生产，如油菜籽油、大豆油、向日葵籽油等。
■ 资金与硬件设施的投入加速规模化进程
据资料显示，2020年时，C16 Biosciences每周还仅仅能够生产10公斤棕榈油替代品，而如今其已经走到了50000L的工业生产规模。在这期间，不难发现资本的赋能为其由实验室阶段迈向规模化和市场化阶段注入了充足的加速动能，尤其在资金与硬件设施的支撑方面，这其中包括：
2020年3月2日，C16 Biosciences从包括比尔盖茨领导的Breakthrough Energy Ventures在内的投资者中获得了2000万美元的A轮融资；
2021年夏末，在多方资源的支持下，C16 Biosciences迁入位于619 West 54th Street大楼七楼20,000平方英尺的预建实验室空间和办公空间，选择在纽约进行进一步的商业扩张。
知耕Tech
商业成熟度CML评估模型
纵观基于合成生物学运用微生物生产棕榈油的创新生物技术赛道，知耕认为赛道中创新企业的商业化进程中应明确首先要解决的是成本与产能的问题，只有不断降低成本提高产能才能使得棕榈油替代品在经济上能够与传统棕榈油竞争。
其次则是竞争力的可拓展性的问题，覆盖食品安全监管、消费者信任度、材料可追溯性和问责制以及提高效率降低成本扩大生产方面的挑战。以C16 Biosciences为例，基于未来可预见的挑战，一方面其将重点着手于商业规模发酵设施的成本控制，从而不断提升其在同领域竞争者中的市场竞争力。另一方面其也将尽快完成必要的监管批准，以释放更多的商业机会，扫除其竞争力提升进程中在监管方面的难题。
C16 Biosciences是致力于寻找和生产棕榈油替代品的合成生物学公司代表， 而与此同时，Xylome等创新企业也在利用工程含油酵母Lipomyces starkeyi生产棕榈油替代品，目前Xylome的第一批产品正处于客户性能测试阶段。知耕将持续关注国内以微生物为底盘创新生产重要原料的合成生物学企业，期待与更多赛道参与者同行。
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