Apakah Biologi Sintetik——Sains Memprogramkan Kehidupan

Biologi Sintetik (Synthetic Biology, singkatan SynBio) ialah bidang antara disiplin yang mengaplikasikan prinsip kejuruteraan kepada biologi, mereka bentuk dan membina sistem biologi yang tidak wujud di alam semula jadi, atau mereka bentuk semula sistem biologi sedia ada.

Idea teras di sebaliknya ialah membaca dan menulis DNA seperti kod perisian, dan merawat organisma sebagai entiti yang boleh diprogramkan. Drew Endy (Universiti Stanford, Pengerusi Lembaga iGEM Foundation) menyatakan dalam keterangannya di hadapan Suruhanjaya Semakan Ekonomi dan Keselamatan AS-China pada Februari 2025:

"Biology allows near-boundless possibilities. The composition and control that software provides the digital world is realized by biology in the physical world. (Biologi menawarkan kemungkinan yang hampir tanpa batas. Komposisi dan kawalan yang disediakan oleh perisian kepada dunia digital, direalisasikan oleh biologi dalam dunia fizikal.)"

Jennifer Doudna (UC Berkeley, Hadiah Nobel Kimia 2020) mengisytiharkan dalam syarahan April 2025 bahawa "We're in an era of programmable genome editing (Kita berada dalam era pengeditan genom yang boleh diprogramkan)", dan dalam temu bual bersama McKinsey, beliau berbicara dengan tema utama "pengaturcaraan kehidupan".

Perbezaan yang paling ketara antara biologi sintetik dengan kejuruteraan genetik konvensional terletak pada pendekatan "abstraksi" dan "penstandardan"-nya. Sama seperti kejuruteraan perisian yang telah berkembang daripada bahasa assembly kepada C, Python, dan kemudiannya perkhidmatan mikro asli awan, biologi sintetik juga telah berevolusi daripada manipulasi gen secara individu kepada gabungan komponen yang dipiawaikan (BioBricks), dan seterusnya kepada reka bentuk automatik berasaskan AI.

"OS Biologi Sintetik" — Sistem Pengendalian Kehidupan

Seperti mana sistem pengendalian (OS) wujud dalam pembangunan perisian, bidang biologi sintetik juga sedang membentuk "OS" tersendiri untuk menjalankan kitaran DBTL (Design-Build-Test-Learn). OS biologi sintetik ini bukan satu produk perisian tunggal, melainkan sebuah ekosistem yang menghubungkan antara muka yang diseragamkan, koleksi alatan sumber terbuka, perpustakaan bersama, model AI, dan infrastruktur automasi perkakasan.

Jika dipetakan kepada kejuruteraan perisian, hubungannya adalah seperti berikut.

Bahasa pengaturcaraan = Urutan DNA (A, T, G, C). Genom organisma hidup adalah "kod sumber" yang ditulis dengan abjad hanya empat aksara. Genom manusia mengandungi kira-kira 3.2 bilion pasang bes — bersamaan dengan pangkalan kod bersaiz gigabait.

Spesifikasi API = SBOL (Synthetic Biology Open Language). SBOL ialah standard terbuka yang dipacu komuniti untuk mewakili dan bertukar reka bentuk biologi sintetik dalam format yang diseragamkan. Ia menerangkan komponen genetik seperti promoter, tapak pengikatan ribosom (RBS), jujukan pengekodan (CDS), dan terminator menggunakan model data dan simbol visual yang seragam. Sama seperti API REST yang menyeragamkan komunikasi antara perkhidmatan mikro, SBOL menyeragamkan antara muka antara komponen litar genetik.

Pendaftaran pakej = iGEM Parts Registry. parts.igem.org adalah "pendaftaran npm" atau "PyPI" yang menyenaraikan ribuan komponen genetik (BioBricks). Komponen DNA ini mematuhi piawaian pemasangan enzim pengehad, dan boleh digunakan untuk membina litar genetik berskala besar. Setiap tahun, pasukan iGEM dari seluruh dunia (lebih 5,000 peserta di Kejohanan Paris 2025) menambah BioBricks baharu, dan pasukan tahun berikutnya menggunakannya semula serta memperhalusinya — tepat seperti versi biologi bagi fork & pull request di GitHub.

Pengkompil = Cello 2.0. Cello, yang dibangunkan oleh makmal Christopher Voigt di MIT, adalah pengkompil yang mereka bentuk urutan DNA litar genetik secara automatik daripada spesifikasi logik yang ditulis dalam Verilog (bahasa huraian perkakasan). Ia menggunakan perpustakaan get logik Boolean seperti AND, OR, dan NOT untuk melaksanakan litar genetik dalam genom E. coli yang mengawal output (ekspresi protein pendarfluor) berdasarkan isyarat input (kepekatan bahan kimia). Kod sumbernya tersedia di GitHub (CIDARLAB/cello).

Rangka kerja = SynBiopython. SynBiopython ialah pustaka Python OSS untuk membina aliran kerja automasi yang direka untuk biofoundri. Sementara Biopython menangani bioinformatik klasik (analisis jujukan, penjajaran), SynBiopython mengautomasikan saluran paip DBTL yang khusus untuk biologi sintetik, termasuk reka bentuk dan pemasangan DNA, penjanaan protokol automasi robotik, dan pengoptimuman kodon.

IDE Awan = Benchling. Benchling ialah perisian biologi molekul dan buku nota makmal elektronik berasaskan awan yang digunakan oleh lebih 200,000 saintis, lebih 7,000 institusi, dan lebih 600 syarikat. Pada pertengahan 2024, hasil berulang tahunan (ARR) adalah kira-kira 210 juta dolar AS (kira-kira 31.5 bilion yen), dengan penilaian sebanyak 2.4 bilion dolar AS (kira-kira 360 bilion yen). Ia menyediakan reka bentuk jujukan, peta plasmid, pengurusan eksperimen CRISPR, dan pengurusan inventori dalam satu platform.

MLOps = TeselaGen. TeselaGen ialah platform bioinformatik berkuasa ML peringkat perusahaan. Ejen AI membantu dalam reka bentuk perpustakaan, pengoptimuman jujukan, dan mempercepatkan kitaran DBTL, serta mengautomasikan operasi biofoundri berskala besar.

Komuniti sains terbuka = OpenBioML. OpenBioML ialah komuniti teragih yang mempromosikan penyelidikan sumber terbuka di persimpangan pembelajaran mesin dan biologi. Semua hasil projek diterbitkan di bawah lesen CC-BY, MIT, dan Apache, dengan sokongan daripada Stability AI.

Alat Reka Bentuk Protein AI — Gelombang Kejutan Sumber Terbuka

Antara semua komponen dalam OS biologi sintetik, alat reka bentuk protein berasaskan AI adalah yang berkembang paling pesat. Penganugerahan Hadiah Nobel Kimia 2024 kepada Demis Hassabis, John Jumper (AlphaFold), dan David Baker (reka bentuk protein pengkomputeran) melambangkan pencapaian tertinggi dalam bidang ini.

Model Ramalan Struktur

AlphaFold 3 (Google DeepMind, Mei 2024) ialah model yang meramalkan struktur 3D protein, asid nukleik, dan molekul kecil secara bersepadu. Ketepatan ramalan interaksi protein-ligan meningkat lebih 50% berbanding kaedah terdahulu. Walau bagaimanapun, penggunaan komersial adalah terhad.

Sebagai alternatif, OpenFold3 (Universiti Columbia, Novo Nordisk, AWS, OpenFold Consortium) merupakan pengganti sumber terbuka sepenuhnya di bawah lesen Apache 2.0. Versi pratonton dikeluarkan pada Oktober 2025, dilatih menggunakan lebih 300,000 struktur eksperimen dan 13 juta struktur sintetik. Ia menunjukkan prestasi setara dengan AlphaFold 3 untuk struktur RNA monomer.

Boltz-2 (MIT CSAIL + Recursion Pharmaceuticals, Jun 2025, lesen MIT) ialah model pertama yang menjalankan ramalan struktur dan ramalan afiniti pengikatan secara serentak. Ia mencapai ketepatan kaedah perturbasi tenaga bebas (FEP) untuk pertama kalinya melalui AI, dengan kelajuan 1,000 kali lebih tinggi dan kos yang turun secara drastik daripada 100 dolar kepada beberapa sen. Ramalan boleh dilakukan dalam masa 20 saat menggunakan satu GPU sahaja.

Chai-1 (Chai Discovery, Apache 2.0) ialah model ramalan bersepadu untuk protein, molekul kecil, DNA, RNA, dan pengubahsuaian glikosilasi, boleh digunakan secara bebas untuk tujuan akademik mahupun komersial.

Reka Bentuk Protein (De novo design)

RFdiffusion3 (Makmal David Baker, Institut Reka Bentuk Protein Universiti Washington, Disember 2025) merupakan kemuncak reka bentuk protein menggunakan model resapan (diffusion model). Ia boleh menjana protein secara de novo (dari awal) yang berinteraksi dengan setiap jenis molekul dalam sel — protein, DNA, RNA, dan molekul kecil. Sepuluh kali lebih pantas berbanding pendahulunya RFdiffusion2, dan mampu mereka bentuk protein pengikat DNA, enzim, serta biosensor. Kod latihan dan pemberat model diterbitkan sebagai sumber terbuka di GitHub (Rosetta Commons Foundry).

ProteinMPNN (Makmal Baker yang sama) ialah rangkaian neural khusus untuk lipatan songsang (inverse folding) — iaitu reka bentuk urutan asid amino yang menghasilkan struktur 3D yang dikehendaki. Komuniti turut mendorong perluasan sokongannya kepada peptida siklik dan protein yang lebih besar.

ESM3 (EvolutionaryScale, diterbitkan dalam jurnal Science Januari 2025) ialah model asas biologi dengan 98 bilion parameter, dilatih menggunakan 2.78 bilion urutan protein dan 771 bilion token. Ia mampu membuat inferens serentak ke atas urutan, struktur, dan fungsi, serta telah menjana protein pendarfluor baharu bernama esmGFP. Persamaan urutan dengan protein pendarfluor semula jadi yang paling hampir hanyalah 58% — bermakna kepelbagaian bersamaan kira-kira 500 juta tahun evolusi semula jadi telah dijana secara buatan. Versi kecil ESM3-open dengan 1.4B parameter tersedia di GitHub. Pengganti ESM Cambrian pula menawarkan versi 300M dan 600M sebagai berat terbuka, manakala versi 6B tersedia melalui Forge API (akademik) dan AWS SageMaker (komersial).

Penyunting Gen Berasaskan AI

OpenCRISPR-1 (Profluent Bio, April 2024, bersamaan Apache 2.0) ialah penyunting gen sumber terbuka yang dijana oleh AI pertama di dunia. Ia merupakan gabungan protein seperti Cas9 dan RNA panduan yang dihasilkan oleh model bahasa besar (LLM), menunjukkan aktiviti sasaran (on-target) setara dengan SpCas9 semula jadi (55.7% vs 48.3%) sambil mengurangkan aktiviti luar sasaran sebanyak 95%. Puluhan ribu penyelidik telah mengaksesnya, dan penggunaan komersial adalah percuma. Profluent Bio mengumumkan dalam temu bual majalah Fortune pada April 2025 bahawa "hukum penskalaan turut wujud dalam model reka bentuk protein", dan pada November 2025, syarikat ini berjaya mengumpul 106 juta dolar (kira-kira 159 bilion yen) dalam pusingan Siri B yang diterajui bersama oleh Jeff Bezos (Bezos Expeditions).

Automasi Makmal dan Sintesis DNA — "DevOps untuk Makmal Basah"

Bersamaan dengan "persekitaran runtime" dalam sistem pengendalian biologi sintetik, infrastruktur automasi makmal dan sintesis DNA menjadi asas utama.

Opentrons (New York, syarikat unicorn) menyediakan robot pengendalian cecair sumber terbuka (OT-2 / Flex). Digunakan di ribuan makmal di lebih 40 negara, syarikat ini telah mengumpul lebih daripada USD 200 juta secara kumulatif. Pada Februari 2024, mereka melancarkan perpustakaan protokol plug-and-play dan alat AI generatif, membolehkan penyelidik membina protokol robot tanpa perlu menulis kod Python. AssemblyTron yang dibangunkan oleh MIT ialah perisian yang mengautomasikan pemasangan DNA pada OT-2.

Twist Bioscience (South San Francisco, NASDAQ: TWST) merupakan pemimpin industri dalam teknologi sintesis DNA berasaskan cip silikon. Hasil FY2025 mencapai USD 376.6 juta (kira-kira 56.5 bilion yen, pertumbuhan 20% berbanding tahun sebelumnya), dengan margin kasar suku terkini melebihi 50%.

Sistem SYNTAX milik DNA Script (Paris/South San Francisco) ialah pencetak DNA desktop komersial pertama di dunia. Melalui teknologi sintesis enzimatik (EDS: Enzymatic DNA Synthesis), ia mampu mensintesis secara selari sehingga 96 oligonukleotida (sehingga 120nt) dalam masa 24 jam tanpa menggunakan pelarut organik berbahaya. Sintesis DNA konvensional memerlukan tempahan kepada pembekal luar yang mengambil masa beberapa hari hingga beberapa minggu, namun SYNTAX mengubahnya kepada mod atas permintaan dan di tapak sendiri.

Impak DIY Bio — "Fork" urutan DNA berfungsi dan cetaknya menggunakan bioprinter rumahan

Pada masa ini, transformasi paling mendasar dalam dunia biologi sintetik sedang berlangsung dengan senyap namun pasti. Ia adalah kebangkitan DIY Bio (Do-It-Yourself Biology) — di mana jujukan DNA berfungsi boleh di-fork seperti perisian dan dicetak secara fizikal menggunakan peranti desktop peribadi.

iGEM Parts Registry sebagai "GitHub Fork"

iGEM Parts Registry adalah perpustakaan komponen genetik sumber terbuka terbesar di dunia dalam biologi sintetik. Ribuan komponen BioBrick — promoter, tapak pengikatan ribosom, jujukan pengekodan, terminator — telah didaftarkan dan boleh diakses serta digunakan oleh sesiapa sahaja.

Model operasinya sangat menyerupai GitHub. Setiap pasukan iGEM (lebih 5,000 pelajar menyertai setiap tahun) men-"fork" komponen genetik sedia ada untuk diintegrasikan ke dalam projek mereka, kemudian "commit" komponen baharu atau versi yang ditambah baik kembali ke dalam registry. Pasukan lain menggunakannya semula dan mengembangkannya lebih lanjut. Kitaran fork & contribute ini telah memperkayakan perpustakaan komponen biologi sintetik dari tahun ke tahun.

SBOL menyeragamkan format data komponen, Cello mengkompil jujukan DNA secara automatik daripada spesifikasi logik, dan SynBiopython menjana protokol pemasangan. Melalui rantaian alat ini, penyelidik boleh men-fork "kod sumber" litar genetik, menyesuaikannya mengikut tujuan, dan "membina" (build) ia sebagai DNA fizikal.

Kemunculan Pencetak DNA Desktop

Yang secara muktamad mendemokratikkan saluran paip "fork & build" ini adalah pencetak DNA desktop.

SYNTAX oleh DNA Script adalah produk komersial seperti yang disebutkan, namun komuniti DIY Bio mengejar pendekatan yang lebih murah.

BioCurious (Sunnyvale, California) adalah ruang biohacker di Silicon Valley. Di sini, projek sedang berjalan untuk mengubah suai pencetak inkjet berharga sekitar 150 dolar menjadi pencetak bio DIY. Motor pemacu CD/DVD menggerakkan platform cetak, dikawal oleh mikrokomputer Arduino. Kartrij dakwat digantikan dengan sel atau bioink untuk menghasilkan struktur biologi 3D.

Universiti Carnegie Mellon telah menerbitkan reka bentuk pencetak bio 3D sumber terbuka yang boleh dibina dengan kurang daripada 500 dolar. Memandangkan harga pencetak bio komersial melebihi 10,000 hingga 200,000 dolar, ini bermakna kosnya kurang daripada sepersepuluh. Makalah Nature 2025 turut menerbitkan panduan pengubahsuaian DIY yang murah untuk sistem pencetak bio 3D koaksial.

OpenPCR adalah peranti PCR (Polymerase Chain Reaction) sumber terbuka, manakala BentoLab adalah makmal analisis DNA mudah alih. Dengan menggabungkan perkakasan sumber terbuka ini, perisian sumber terbuka yang disebutkan di atas (Cello, SynBiopython, iGEM Parts Registry), dan robot sumber terbuka seperti Opentrons OT-2, pembuatan bio oleh individu dan makmal komuniti menjadi mungkin dari segi teknikal.

Apa yang Dimaksudkan oleh DIY Bio

Mari kita renungkan situasi ini dengan menganalogikannya dengan sejarah industri perisian.

Pada tahun 1970-an, komputer adalah monopoli syarikat besar dan universiti. Kemunculan Apple I pada tahun 1976, kemudian IBM PC, mencetuskan revolusi pengkomputeran peribadi. Gerakan Linux dan sumber terbuka pada tahun 1990-an mendemokratikkan pembangunan perisian. GitHub pada tahun 2000-an mempercepatkan kolaborasi pembangun di seluruh dunia secara eksplosif.

Di manakah biologi sintetik berada dalam trajektori ini sekarang? iGEM Parts Registry bersamaan dengan pendahulu GitHub (era SourceForge), dan pencetak DNA desktop bersamaan dengan Apple II. "iPhone" belum muncul lagi, namun asas teknologi sedang disediakan dengan pesat.

Drew Endy menyatakan di hadapan Kongres Amerika Syarikat:

"The choices we make, or fail to make over the next few years, will determine the architecture of a global biotechnology system. (Pilihan yang kita buat, atau gagal kita buat dalam beberapa tahun akan datang, akan menentukan seni bina sistem bioteknologi global.)"

Jika kita melangkah ke satu arah, demokratisasi biologi akan melahirkan industri gergasi baharu, sama seperti demokratisasi komputer melahirkan GAFA. Jika ke arah lain, penggunaan berniat jahat boleh membawa akibat yang dahsyat. Dualiti inilah yang menjadi inti kejutan DIY Bio.

Profil Syarikat Utama — Daripada Syarikat Platform hingga Syarikat Bio AI

Syarikat Platform

Ginkgo Bioworks (NYSE: DNA) ialah syarikat platform terbesar yang menggelarkan dirinya sebagai AWS biologi sintetik. Jualan FY2025 berjumlah 170 juta dolar (kira-kira 25.5 bilion yen), menurun 25% daripada 227 juta dolar pada tahun sebelumnya. Penilaian syarikat semasa penyenaraian SPAC pada 2021 ialah 15 bilion dolar (kira-kira 2.25 trilion yen), namun pada Mac 2026, permodalan pasaran telah jatuh kepada 421 juta dolar (kira-kira 63.1 bilion yen). Syarikat ini telah mengurangkan pembakaran tunai tahunan sebanyak 55% berbanding tahun sebelumnya dan memutuskan untuk menjual perniagaan keselamatan bio. CEO Jason Kelly mengisytiharkan, "Kami menumpukan pelaburan untuk memenangi kategori Makmal Autonomi (Autonomous Labs)." Pada 2022, syarikat ini mengambil alih Zymergen (syarikat biologi sintetik yang disokong oleh Softbank Vision Fund, yang menyenaraikan diri dengan penilaian 6 bilion dolar pada 2021 sebelum nilainya merudum) seharga 300 juta dolar, mengintegrasikan perisian, automasi, dan aset biologi.

Kelly telah berbual dengan usahawan penyelidikan umur panjang Bryan Johnson di persidangan SynBioBeta 2025 mengenai "penumpuan biologi sintetik, pengoptimuman berasaskan data, dan eksperimen kendiri radikal," sambil berkongsi visi penggabungan biotek dan teknologi. Kelly juga pernah menjawat jawatan sebagai pengerusi terdahulu Suruhanjaya Keselamatan Nasional Bioteknologi Baru Muncul Amerika Syarikat, dan terlibat secara mendalam dalam pembentukan dasar keselamatan bio.

Twist Bioscience (NASDAQ: TWST) ialah syarikat terkemuka dalam sintesis DNA, mencapai jualan FY2025 sebanyak 376.6 juta dolar (pertumbuhan 20% berbanding tahun sebelumnya) dengan margin kasar melebihi 50%. Dengan teknologi unik sintesis selari DNA pada cip silikon, syarikat ini mencapai daya pemprosesan yang jauh lebih tinggi berbanding kaedah plat 96 telaga konvensional.

Syarikat AI Bio — "OpenAI dalam Biologi"

EvolutionaryScale (New York/San Francisco) mengumpul 142 juta dolar (kira-kira 21.3 bilion yen) dalam pusingan benih pada Jun 2024. Nat Friedman (bekas CEO GitHub), Daniel Gross, dan Lux Capital menjadi peneraju bersama, dengan penyertaan daripada Amazon dan NVentures (NVIDIA). Pasukan pengasas mempunyai pengalaman membina model bahasa protein di dalam Meta. ESM3 diterbitkan dalam jurnal Science pada Januari 2025, dan ESM Cambrian sedang ditawarkan sebagai model generasi seterusnya melalui Forge API. Dikenali sebagai OpenAI biologi, syarikat ini telah memperkukuhkan konsep model asas untuk protein.

Profluent Bio (Berkeley) mendapat perhatian global melalui OpenCRISPR-1. Syarikat ini pertama kali membuktikan bahawa "LLM mampu menghasilkan protein berfungsi" dalam Nature Biotechnology pada 2023, dan pada April 2025, menerbitkan "hukum penskalaan model reka bentuk protein" dalam majalah Fortune. Syarikat ini mengumpul 106 juta dolar dalam Siri B yang dipimpin bersama oleh Jeff Bezos (Bezos Expeditions) dan Altimeter Capital, menjadikan jumlah terkumpul mencapai 150 juta dolar (kira-kira 22.5 bilion yen).

Generate:Biomedicines (Somerville, Massachusetts) diasaskan pada 2020 oleh Flagship Pioneering, ibu kepada Moderna. Syarikat ini mengambil pendekatan mereka bentuk ubat protein dari awal menggunakan AI generatif, dan dikenali melalui model resapan "Chroma" yang diterbitkan dalam jurnal Nature. Syarikat ini mengumpul 273 juta dolar dalam Siri C (dengan penyertaan Amgen dan NVIDIA NVentures), dan menyenaraikan diri di Nasdaq pada Februari 2026, mengumpul 400 juta dolar (kira-kira 60 bilion yen). Syarikat ini juga telah menjalin perkongsian pelbagai sasaran dengan Novartis.

Absci (Vancouver, Washington, NASDAQ: ABSI) memiliki platform "Integrated Drug Creation" yang mengesahkan antibodi reka bentuk AI melalui makmal basah dalam hanya 6 minggu. Syarikat ini telah menandatangani perkongsian sehingga 247 juta dolar dengan AstraZeneca, dan sehingga 650 juta dolar (termasuk pencapaian dan royalti) dengan Almirall. Pada Januari 2025, AMD membuat pelaburan strategik sebanyak 20 juta dolar, dengan kerjasama dalam mempercepatkan inferens AI.

Mammoth Biosciences (San Francisco) ialah syarikat CRISPR yang diasaskan bersama oleh Jennifer Doudna, mencapai penilaian unikorn (melebihi 1 bilion dolar). Syarikat ini membangunkan platform diagnostik berasaskan Cas12a dan terapi menggunakan sistem CRISPR bersaiz ultra-kecil.

Landskap Pelaburan VC——Bio sebagai Gelombang Besar Berikutnya selepas Teknologi

Trend Keseluruhan Pasaran

Pelaburan usaha niaga biologi sintetik pada tahun 2024 mencecah 12.2 bilion dolar (kira-kira 1.83 trilion yen), meningkat daripada 10.7 bilion dolar pada tahun 2023 (Laporan Pelaburan SynBioBeta 2025). Dalam sektor biotek secara keseluruhan, pengumpulan modal VC di Amerika dan Eropah pada tahun 2024 berjumlah 28.1 bilion dolar (kira-kira 4.215 trilion yen), meningkat 33% berbanding tahun sebelumnya. Pasaran IPO turut pulih, dengan 16 IPO biotek dan pengumpulan 3 bilion dolar dalam tiga suku pertama tahun 2024.

PitchBook dalam laporan 2025 menganalisis bahawa "kemenangan Wall Street memberi isyarat permulaan revolusi biologi sintetik."

Trend dan Tesis Pelaburan VC Utama

a16z (Andreessen Horowitz) Bio + Health telah menubuhkan empat dana sejak penubuhannya pada tahun 2014, dan menubuhkan dana bernilai 1.5 bilion dolar pada tahun 2022. Dalam pengumpulan 15 bilion dolar pada Januari 2026, sebanyak 700 juta dolar diperuntukkan kepada Bio + Health. Selain itu, dana bersama bernilai sehingga 500 juta dolar dengan Eli Lilly telah ditubuhkan untuk melabur dalam syarikat di semua peringkat. Sasarannya merangkumi pembangunan ubat baharu, platform modaliti baharu, dan teknologi kesihatan baru muncul. Tesis pelaburan a16z adalah jelas — mengubah Eroom's Law (undang-undang peningkatan kos perubatan) kepada Moore's Law (undang-undang penambahbaikan eksponen). Rakan kongsi pengasas Vijay Pande (bersara Jun 2025) menyatakan: "AI akan memberi impak terbesar dalam sains hayat dan kesihatan apabila ia berjaya dalam tugas khusus seperti diagnostik dan prosedur perubatan. Transformasi ini akan berlangsung dalam tempoh 10 hingga 20 tahun."

Flagship Pioneering dikenali kerana melahirkan Moderna, namun mengamalkan pendekatan unik iaitu "mencipta syarikat" bukan sekadar "melabur." Selain Generate:Biomedicines, mereka telah menubuhkan syarikat berkaitan biologi sintetik satu demi satu, termasuk Sana Biotechnology (terapi sel) dan Indigo Agriculture (mikrobiom pertanian).

Lux Capital bersama-sama memimpin pusingan benih EvolutionaryScale bernilai 142 juta dolar. Mereka pakar dalam pelaburan teknologi mendalam dan merupakan pelabur awal Ginkgo Bioworks. Mereka turut menyokong Siri A Synonym (peningkatan skala bioreaktor) bernilai 30 juta dolar.

DCVC (Data Collective Venture Capital) menubuhkan Dana DCVC SynBioBeta (khusus pra-benih dan benih) bersama John Cumbers dari SynBioBeta. Mereka melabur dalam tiga syarikat penapaian pada tahun 2025 sahaja, mempercepat pelaburan dalam biologi sintetik berasaskan data.

Khosla Ventures (AUM 16 bilion dolar, lima dana vintaj) melabur dalam Opentrons (robot makmal sumber terbuka) dan terus memperluas pelaburan berkaitan biologi sintetik merentas perubatan, AI, dan teknologi bersih.

Fifty Years, sebagai VC berfokus iklim, menyokong Siri A Living Carbon (pokok dipertingkatkan) bernilai 15 juta dolar. Mereka memberi tumpuan kepada aplikasi biologi sintetik dalam menangani perubahan iklim.

Kemasukan Gergasi Teknologi

Amazon (melabur dalam EvolutionaryScale melalui AWS), NVIDIA (melabur dalam EvolutionaryScale, Generate:Biomedicines, dan Recursion melalui NVentures), AMD (20 juta dolar kepada Absci), dan Jeff Bezos secara peribadi (melabur dalam Profluent Bio) — gergasi teknologi kini berebut-rebut memasuki biologi sintetik. Marc Andreessen pernah berkata "perisian akan menelan dunia," namun kini biotek pula sedang cuba menelan dunia dengan kaedah perisian.

Biosekuriti — Sempadan Antara Cahaya dan Bayangan

Batasan Penapisan Protein Janaan AI dan Sintesis DNA

Risiko terbesar yang dibawa oleh sumber terbuka dan pengintegrasian AI dalam biologi sintetik ialah keselamatan bio.

Penapisan sintesis DNA semasa bergantung kepada algoritma berasaskan homologi——membandingkan urutan DNA pesanan sintesis dengan pangkalan data urutan ancaman yang diketahui. Masalahnya, protein janaan AI "mempunyai sedikit atau tiada persamaan dengan urutan yang diketahui." esmGFP yang dihasilkan oleh ESM3 hanya mempunyai 58% persamaan dengan protein semula jadi. OpenCRISPR-1 setara secara fungsional dengan SpCas9 namun berbeza besar dari segi urutan. Ini bermakna, molekul aktif secara biologi yang direka oleh AI berpotensi terlepas daripada penapisan konvensional.

NTI (Nuclear Threat Initiative) membincangkan tiga bidang fokus dalam mesyuarat BIRRI 2025: penapisan sintesis DNA, perlindungan keupayaan AIxBio, dan risiko cermin kehidupan. IBBIS (International Biosecurity and Biosafety Initiative for Science, ditubuhkan 2024) dan SecureDNA (sistem yang menapis secara automatik semua pesanan sintesis DNA sambil melindungi privasi melalui kriptografi) mengendalikan portal ujian buta dan mencadangkan strategi penapisan hibrid——gabungan algoritma ramalan fungsi dengan pendekatan berasaskan homologi tradisional.

Kevin Esvelt (MIT Media Lab) telah mempelopori konsep "bahaya maklumat" dan memberi amaran tentang risiko maklumat awam digunakan untuk tujuan memudaratkan. Esvelt juga merupakan pembangun bersama SecureDNA, dan menyokong "keselamatan bio yang lebih ketat dan ketelusan penyelidikan" dalam PLOS Pathogens.

Ancaman Cermin Kehidupan

Pada Disember 2024, 38 orang saintis termasuk George Church (Universiti Harvard), Kevin Esvelt, dan dua pemenang Hadiah Nobel menerbitkan makalah amaran dalam jurnal Science. Bakteria cermin——organisma buatan yang mempunyai kiraliti imej cermin (simetri kiri-kanan molekul) berbeza daripada organisma semula jadi——berpotensi mengelak pertahanan imun dan menceroboh ekosistem semula jadi.

Sistem imun mengenal pasti patogen dengan mengecam bentuk molekul tertentu (kiraliti), namun pengecaman ini tidak berfungsi terhadap molekul cermin. Makalah tersebut menyatakan kemungkinan "jangkitan maut yang merebak pada sebahagian besar spesies tumbuhan dan haiwan (termasuk manusia)." Pada masa ini tiada penyelidik yang bertujuan mencipta kehidupan cermin——malah penyelidik yang pernah mengejarnya sebelum ini turut menandatangani makalah sebagai pengarang bersama dan mengisytiharkan penghentian——namun seiring peningkatan keupayaan biologi sintetik, halangan teknikal akan terus menurun.

Cadangan OECD

OECD (Pertubuhan Kerjasama Ekonomi dan Pembangunan) menerbitkan dua laporan penting pada 2025: "Synthetic Biology in Focus" (Februari 2025, 69 muka surat) dan "Synthetic Biology, AI and Automation: A Forward-Looking Technology Assessment" (Disember 2025). Dengan mengumpulkan 66 pakar dari 32 negara, lima elemen tadbir urus berikut dicadangkan:

1. Pembenaman nilai: Mengintegrasikan nilai etika dan sosial dari peringkat awal pembangunan teknologi

2. Pengukuhan pandangan ke hadapan dan penilaian teknologi: Pembinaan mekanisme untuk menilai risiko teknologi baharu secara antisipatif

3. Penglibatan pelbagai pemegang kepentingan: Kerjasama antara saintis, syarikat, masyarakat sivil, dan penggubal dasar

4. Regulasi tangkas dan adaptif: Kerangka regulasi yang fleksibel mampu mengikuti kadar kemajuan teknologi

5. Kerjasama antarabangsa: Keselamatan bio merupakan isu merentasi sempadan, dan penyelarasan antarabangsa adalah tidak dapat dielakkan

Saiz Pasaran dan Prospek Masa Depan

Ramalan Saiz Pasaran

Saiz pasaran global biologi sintetik, berdasarkan anggaran pelbagai firma penyelidikan, adalah seperti berikut.

Saiz pasaran pada tahun 2024 adalah sekitar 19.9 bilion dolar (kira-kira 2.985 trilion yen, Straits Research). Ia dijangka berkembang kepada 65.1–66.3 bilion dolar (kira-kira 9.765–9.945 trilion yen) menjelang 2030, dan mencapai 130.7–234.8 bilion dolar (kira-kira 19.605–35.22 trilion yen) menjelang 2035.

Khusus untuk AI×biologi sintetik, ia dijangka berkembang daripada kira-kira 94.7 juta dolar pada 2024 kepada 438.4 juta dolar pada 2034 (CAGR 16.56%).

Laporan "Bio Revolution" McKinsey (2020) menganggarkan impak ekonomi tahunan langsung biologi sintetik pada 2030–40 sebanyak 2–4 trilion dolar (kira-kira 300–600 trilion yen). Kira-kira 400 kes penggunaan telah dapat direalisasikan secara saintifik, dan sehingga 60% daripada input fizikal ekonomi dunia secara prinsipnya boleh dihasilkan secara biologi.

Garis Masa — Peristiwa Penting Akan Datang

Akhir 2026–2027: Pengumuman model reka bentuk protein generasi seterusnya berasaskan hukum penskalaan daripada Profluent Bio dijangkakan. Kemunculan model pengganti ESM3 (berperingkat 1 trilion parameter) turut diramalkan.

2027–2028: Model pengganti RFdiffusion3 akan mempercepatkan kemasukan ubat-ubatan protein yang direka oleh AI ke dalam ujian klinikal. Kemajuan saluran paip Generate:Biomedicines selepas IPO akan menjadi batu ujian.

2028–2030: Harga pencetak DNA desktop akan turun ke paras beberapa ribu dolar, dan pendidikan biologi sintetik di peringkat universiti dan sekolah menengah akan berkembang pesat. Pembangunan rangka kerja antarabangsa untuk saringan sintesis DNA akan maju (atau tertangguh).

Selepas 2030: Impak ekonomi "2–4 trilion dolar" yang diramalkan McKinsey akan mula terserlah. Perkhidmatan awan biofoundry ("BioAWS") akan menjadi semakin realistik.

Prospek Positif

Seperti yang dinyatakan oleh Vijay Pande dari a16z, era di mana "AI memahami biologi melampaui kemampuan manusia" sedang tiba. Sama seperti Boltz-2 yang mencapai ketepatan kaedah FEP melalui AI dan mengurangkan kos daripada 100 dolar kepada beberapa sen, penurunan dramatik dalam kos pengiraan mendorong demokratisasi penyelidikan. Peningkatan model sumber terbuka seperti OpenFold3, Chai-1, dan OpenCRISPR-1 bermakna penyelidik akademik dan syarikat permulaan boleh berinovasi tanpa bergantung pada platform berskala besar seperti AlphaFold 3 atau Ginkgo Bioworks.

Analis PitchBook meramalkan "biologi sintetik akan mencapai 'ledakan Kambria' pada penghujung dekad 2020-an", manakala pengasas SynBioBeta, John Cumbers, menyatakan: "Bilangan syarikat biologi sintetik telah melebihi 900, dengan jumlah pelaburan mencapai 12,000 kes. Bidang ini bukan lagi niche."

Prospek Negatif dan Risiko

Kejatuhan harga saham Ginkgo Bioworks (daripada 15 bilion dolar kepada 400 juta dolar) dengan jelas menunjukkan kesukaran pengkomersilan syarikat biologi sintetik. Jurang yang mendalam masih wujud antara kemungkinan teknikal dan kebolehlaksanaan komersial. Kebankrapan Zymergen (produk gagal dikomersialkan selepas IPO, dibeli oleh Ginkgo pada harga 300 juta dolar) turut memberikan pengajaran yang sama.

Dari perspektif keselamatan bio, seperti yang diperingatkan oleh Kevin Esvelt, risiko molekul biologi yang direka oleh AI terlepas daripada sistem saringan sedia ada adalah nyata. Sekiranya demokratisasi biologi DIY terus berkembang, halangan terhadap penyalahgunaan juga akan berkurangan. Drew Endy menyatakan bahawa "pilihan dalam beberapa tahun akan datang menentukan seni bina sistem bioteknologi global", namun tiada jaminan bahawa pilihan-pilihan tersebut akan dibuat dengan tepat.

Kertas "cermin kehidupan" oleh George Church dan rakan-rakan menunjukkan bahawa biologi sintetik berpotensi secara teori membawa risiko eksistensial (existential risk). Kepentingan tandatangan 38 saintis terkemuka terhadap amaran ini tidak boleh dipandang ringan.

Dari segi regulasi, laporan OECD mencadangkan "regulasi yang tangkas dan adaptif", namun rangka kerja regulasi setiap negara masih belum dapat mengikuti kemajuan teknologi. Regulasi GMO EU masih ketat, di Amerika Syarikat terdapat pertindihan bidang kuasa antara FDA dan EPA, manakala China sedang pesat membina sistem regulasi tersendiri.

Perkembangan Jepun — Biologi Sintetik Dipilih sebagai Salah Satu daripada 17 Bidang Strategi Pertumbuhan

Pergerakan di Peringkat Strategi Nasional

Pada Disember 2025, Lembaga Strategi Pertumbuhan Jepun di bawah pentadbiran Takaichi menetapkan 17 bidang strategik, termasuk biologi sintetik & bioteknologi. Ini merupakan peningkatan status kepada bidang strategi nasional, setara dengan AI & semikonduktor, kuantum, aeroangkasa, dan tenaga fusi.

Kementerian Ekonomi, Perdagangan dan Industri (METI) mengadakan mesyuarat pertama "Kumpulan Kerja (WG) Biologi Sintetik & Bio" pada 3 Februari 2026, dengan empat sesi mesyuarat untuk merangka peta jalan pelaburan awam-swasta (sasaran siap pada April–Mei 2026). Strategi Bioekonomi yang disemak semula pada Jun 2024 menetapkan matlamat untuk "merealisasikan masyarakat bioekonomi termaju di dunia menjelang 2030."

NEDO telah memperuntukkan belanjawan besar berjumlah sekitar 1 trilion yen untuk bidang bio dalam tahun fiskal 2022 sebagai sebahagian daripada "Projek Revolusi Pengeluaran Bio." Dalam projek biofoundry tahun fiskal 2025, pemupukan pemain platform reka bentuk mikroorganisma dan sel serta pembangunan infrastruktur biofoundry sedang berkembang pesat.

Syarikat Permulaan yang Mendapat Perhatian

Fermenta (ditubuhkan Oktober 2022, berpunca dari Universiti Prefektur Ishikawa) ialah syarikat permulaan yang menggunakan biologi sintetik untuk menghasilkan bahan semula jadi yang jarang (metabolit sekunder tumbuhan) melalui penapaian *E. coli*. Pada Ogos 2025, syarikat ini berjaya mengumpul 2 bilion yen dalam Siri A, menjadikan jumlah terkumpul sebanyak 4.8 bilion yen. Kilang perintis dijadualkan siap pada Mei 2026, dengan bioreaktor berskala 3,000 liter beroperasi.

Synprogen (berpunca dari Universiti Kobe) memiliki paten teknologi sintesis DNA "Kaedah OGAB" dan terlibat dalam penemuan dan pembangunan ubat terapi gen. Syarikat ini telah mengumpul kira-kira 540 juta yen.

Pusat Biofoundry

Pusat wilayah Kansai yang berpusat di Universiti Kobe sedang membina biofoundry terbesar di Jepun sebagai platform pembangunan sel pintar jenis kitaran DBTL. Bekerjasama dengan Universiti Osaka, Universiti Kyoto, Institut Penyelidikan Chitose dan lain-lain, platform ini membangunkan proses pengeluaran berskala 30 liter dan platform pengeluaran sampel dikawal AI. Syarikat permulaan berasaskan universiti seperti Biopalette, Synprogen, dan Bacchus Bio Innovation telah lahir dari ekosistem ini.

Walau bagaimanapun, jika dibandingkan dengan EvolutionaryScale di Amerika Syarikat (benih 142 juta dolar) atau Generate:Biomedicines (400 juta dolar melalui IPO), skala pembiayaan syarikat permulaan biologi sintetik Jepun masih jauh ketinggalan. Kunci kepada masa depan ialah sama ada peta jalan yang dirangka oleh WG METI mampu mengemukakan strategi pelaburan konkrit bagi menutup jurang ini.

Kesan kepada Industri

Kematangan OS biologi sintetik berpotensi mengubah bukan sahaja industri bioteknologi dan farmaseutikal, malah industri kimia, pertanian, tenaga, dan bahan secara menyeluruh. Anggaran impak ekonomi tahunan sebanyak $2–4 trilion yang dikira oleh McKinsey jauh melampaui pasaran pengkomputeran awan semasa (kira-kira $600 bilion).

Dalam industri farmaseutikal, pecutan penemuan ubat melalui AI × biologi sintetik telah pun bermula. Penemuan "hukum penskalaan model reka bentuk protein" oleh Profluent Bio mencadangkan bahawa AI reka bentuk protein juga akan meningkatkan keupayaannya secara mendadak seiring dengan pertambahan skala — sama seperti LLM yang berevolusi daripada chatbot kepada kecerdasan umum.

Dalam pertanian, pembaikan fiksasi nitrogen melalui biologi sintetik, reka bentuk tanaman tahan penyakit, dan pembangunan baja bio sedang berkembang pesat. Indigo Agriculture milik Flagship Pioneering meningkatkan produktiviti tanaman menggunakan teknologi mikrobiom, manakala Living Carbon mempercepatkan penyerapan karbon melalui pokok yang diubah suai secara genetik.

Dalam industri bahan, gerakan menggantikan produk petrokimia dengan bahan berfungsi tinggi berasaskan bio semakin pesat. Walau bagaimanapun, seperti yang ditunjukkan oleh kegagalan Zymergen, "tembok peningkatan skala" — iaitu peralihan kejayaan skala makmal kepada skala komersial — masih merupakan cabaran yang besar.

Dalam konteks DIY Bio, impak terhadap pendidikan amat ketara. Lebih 5,000 pelajar menyertai iGEM setiap tahun, dan bahagian sekolah menengah juga semakin berkembang. Biologi sintetik berpotensi menjadi literasi generasi seterusnya, sama seperti pendidikan pengaturcaraan.

Dari sudut pelaburan, penubuhan dana bersama antara a16z dan Eli Lilly melambangkan hakikat bahawa sempadan antara VC teknologi dan syarikat farmaseutikal semakin kabur. Bioteknologi bukan lagi domain eksklusif VC khusus, tetapi telah menjadi bidang yang diceburi secara aktif oleh VC teknologi umum.

Sebaliknya, jika tadbir urus keselamatan bio tidak dapat mengikuti kemajuan teknologi, terdapat risiko pengukuhan regulasi dan reaksi balas awam terhadap seluruh industri. "Pilihan beberapa tahun ke hadapan" yang disebut oleh Drew Endy akan menentukan rupa industri ini dalam tempoh sepuluh tahun.


Maklumat Rujukan: Drew Endy, U.S.-China Economic and Security Review Commission Testimony (2025/2), Drew Endy, House Science Committee Written Statement (2025/6), Jennifer Doudna, Berkeley Talks「The Exciting Future of Genome Editing」(2025/8), McKinsey「Programming Life: An Interview with Jennifer Doudna」, Eric Topol Ground Truths「Jennifer Doudna: The Exciting Future of CRISPR」, SBOL Standard (sbolstandard.org), iGEM Parts Registry (parts.igem.org), Cello 2.0 (Nielsen et al., Nature Protocols, 2021; GitHub: CIDARLAB/cello), SynBiopython (Synthetic Biology journal, Oxford Academic, 2021), OpenBioML (openbioml.org), Benchling Revenue & Valuation (Sacra, 2024), TeselaGen Platform (teselagen.com), AlphaFold 3 (Abramson et al., Nature, 2024/5), OpenFold3 Preview Release (BusinessWire, 2025/10), OpenFold Consortium Open-Source Protein Structure AI (Nature News, 2025), Boltz-2 Release (MIT CSAIL + Recursion, 2025/6), Chai-1 (GitHub: chaidiscovery/chai-lab, Apache 2.0), RFdiffusion3 (Institute for Protein Design, UW, 2025/12; GEN News), ProteinMPNN (Dauparas et al., Science, 2022), ESM3 (Hayes et al., Science, 2025/1; EvolutionaryScale Blog), ESM Cambrian (EvolutionaryScale, 2025), EvolutionaryScale $142M Seed Round (TechCrunch, 2024/6), Profluent OpenCRISPR-1 (BusinessWire, 2024/4), Profluent $106M Series B (BusinessWire, 2025/11), Profluent Scaling Laws for Protein Design Models (Fortune, 2025/4), Opentrons Generative AI Protocol Tools (2024/2), AssemblyTron (MIT/Opentrons), DNA Script SYNTAX System (dnascript.com), Twist Bioscience Q3 FY25 Earnings ($96.1J, margin kasar 50%+), Ginkgo Bioworks FY2025 Results (PRNewswire, 2025; hasil $170J), Ginkgo Bioworks Autonomous Labs Strategy, Jason Kelly SynBioBeta 2025 Keynote, Generate:Biomedicines IPO $400J (MedCity News, 2026/2), Generate:Biomedicines Series C $273J (Amgen, NVentures), Absci + AMD $20J Investment (2025/1), Absci-AstraZeneca Partnership ($247J), Absci-Almirall Partnership ($650J), Mammoth Biosciences (mammoth.bio), SynBioBeta 2025 Investment Report (900+ syarikat, 12,000+ pelaburan, $12.2B pada 2024), PitchBook「Wall Street Wins Signal Synthetic Biology Revolution」, a16z Bio + Health Fund ($1.5B, 2022; peruntukan $700J pada 2026), a16z + Eli Lilly Biotech Ecosystem Venture Fund (sehingga $500J), Vijay Pande, a16z「AI at the Intersection: The a16z Investment Thesis on AI in Bio + Health」, Flagship Pioneering Portfolio (flagshippioneering.com), Lux Capital (pelabur utama EvolutionaryScale), DCVC SynBioBeta Fund, Khosla Ventures Portfolio (khoslaventures.com; AUM $16B), Fifty Years / Living Carbon Series A ($15J), Jeff Bezos / Bezos Expeditions (pelaburan Profluent Bio), George Church et al.「Confronting Risks at the Dawn of Mirror Life」(Science, 2024/12), Kevin Esvelt, MIT Media Lab, Information Hazard Concept, SecureDNA Manuscript (securedna.org), NTI Biosecurity / IBBIS (International Biosecurity and Biosafety Initiative for Science, 2024), NTI「Developing Guardrails for AI Biodesign Tools」, NTI BIRRI Meeting 2025 (DNA Synthesis Screening, AIxBio, Mirror Life), OECD「Synthetic Biology in Focus」(2025/2, 69ms, 32 negara, 66 pakar), OECD「Synthetic Biology, AI and Automation: A Forward-Looking Technology Assessment」(2025/12), McKinsey「The Bio Revolution: Innovations Transforming Economies, Societies, and Our Lives」(2020; impak tahunan $2T-$4T menjelang 2030-40), Synthetic Biology Market Size (Straits Research: $19.91B pada 2024; Grand View Research; Nova One Advisor; Coherent Market Insights: $65.1B menjelang 2030), AI in Synthetic Biology Market ($94.73J pada 2024 → $438.37J menjelang 2034, CAGR 16.56%), BioCurious DIY BioPrinting (3D Printing Industry), Carnegie Mellon Open Source 3D Bioprinter (3DPrint.com; bawah $500), Nature 2025 DIY Coaxial 3D Bioprinting System, OpenPCR Open Source PCR, BentoLab Portable DNA Lab, Ibu Pejabat Strategi Pertumbuhan Jepun 17 Bidang Strategik (pemilihan biologi sintetik & bio, 2025/12, NewsPicks), Kementerian Ekonomi, Perdagangan dan Industri Jepun「Kumpulan Kerja Biologi Sintetik & Bio」Mesyuarat Pertama (2026/2/3; sasaran penyiapan peta jalan April–Mei 2026), Semakan Strategi Bioekonomi (Pejabat Kabinet, 2024/6), NEDO Projek Promosi Revolusi Biomanufaktur (dari tahun fiskal 2022; skala ¥1 trilion), Fermenta Series A ¥2 bilion (PRTimes, 2025/8; terkumpul ¥4.8 bilion), Synplogen Kaedah OGAB (synplogen.com), Platform DBTL Biofoundry Universiti Kobe, iGEM 2025 Highlights (Labiotech; 5,000+ peserta, Paris), SynBioBeta「Meet the 8 Tech Titans Investing in Synthetic Biology」, Synthetic Biology Investors 2026 (Ellty Blog)