蛋白质遇上AI，突破天然与化学合成的边界，无限场景应用

技术商业化亮点 Arzeda

核心技术价值

Arzeda以蛋白质生物物理学和代谢生物化学为基础，开发出其结合计算设计技术和人工智能技术的蛋白质设计平台，支持灵活的蛋白质创新设计，从而为多种生产生活场景提供更多新型蛋白质，满足更个性化的材料原料应用需求。

产业痛点锚定

1）天然蛋白质结构功能无法满足工业或医疗等应用领域多样化的需求，需要通过从头设计的思路对蛋白质结构与序列进行设计以获得各种满足不同需求的创新蛋白质。

2）理解复杂的天然蛋白质结构与功能是利用蛋白质进行工业或医疗等应用领域生产制造的一大挑战，通过设计生产不局限于自然界的、可灵活设计的蛋白质是克服该挑战的一种路径。

3）传统的蛋白质结构解析及蛋白质设计等复杂工程存在仪器造价高、耗时长、实验流程复杂等困难。而运用 AI 技术的生物计算，通过对海量生物数据信息的分析，模型设计和优化，使高通量、准确的蛋白质结构信息的获取成为现实，大幅加速蛋白质工程设计。

应用场景选择

Arzeda的蛋白质设计技术主要被应用于农业作物的保护与产量、功能性甜味剂和成分的生产、先进化学品和材料的生产以及非免疫原性治疗酶和用于诊断的酶的开发，应用场景逐步拓展逐步多元化，涵盖农业、化工、制药、诊断和食品等领域。

市场探索进程

商业路径以蛋白质设计技术的CRO合作研发模式为主，成立以来已与能源、制药、清洁、美容等领域的知名企业如Amyris、Unilever等公司建立起合作伙伴关系。

国内借鉴意义

1）企业产品战略布局兼顾短中长期发展目标，基于产品管线难易程度，考量自身条件与实力进行合理布局。

2）关注技术信息数据库搭建，夯实底层数据积累，建立企业技术数据壁垒，形成自身行业核心竞争力

3）重视多技术多学科人才相结合，均衡配置技术层面与商业层面的团队能力；

4）AI技术辅助合成生物学蛋白质设计作为一项具备创新可持续性的技术，值得关注其在能源化工、农业食品等领域蕴藏的发展潜力。

蛋白质是生命的基础，是生命功能的主要执行者，其结构与功能由氨基酸序列所决定。目前，能够形成稳定三维结构的蛋白质，几乎全部是天然蛋白质，其氨基酸序列是长期自然进化形成。而当天然蛋白质无法满足更多样的终端市场需求时，对蛋白质的结构和序列进行设计，获取更有效的、更好的、拥有特定功能的蛋白质则显得尤为重要，如开发农业中的植保生物化学品，医疗行业中的诊断用治疗用酶，清洁领域中是清洁产品更具洁净功效，还包括能源、制药、香料等诸多行业生产应用中日渐多样化的问题，满足更个性化需求的重要技术手段。

Arzeda是蛋白质设计行业领先的代表性公司。Arzeda 的机器学习系统和研发团队擅长于应用理论理解蛋白质折叠成的形状如何决定蛋白质的功能，从而使它们更好地发挥作用，或者能够做一些新的事情。

近日， Arzeda宣布与先进材料行业知名公司WL Gore & Associates 合作，将利用 Arzeda 结合计算设计和人工智能的技术平台进行研究并有效地设计新的蛋白质和改进现有的蛋白质，以生产性能更好，可持续性更强的新型生物聚合物材料。

AI技术+高通量筛选突破新型蛋白质制造效率

Arzeda由三名诺贝尔奖候选人David Baker博士实验室的学生于2008年创建的工程细胞工厂，旨在使用高通量的实验室筛选和先进的算法，以替代或补充现有的化学品和材料等的基于化学的生产方法。

■ 新蛋白质设计

蛋白质是在生物体内执行绝大多数功能的分子机器。合理设计蛋白质的功能是工程生物学的基础。Arzeda独特的蛋白设计技术以蛋白质生物物理学和代谢生物化学模型为基础，并结合大规模计算技术，是对传统蛋白质工程的突破性创新。

■ 新生物化学物质制造

通过蛋白质设计技术、通路设计技术、高通量筛选技术和菌株构建技术相结合，Arzeda具有为几乎任何化学物质创建和改进设计发酵菌株的能力。

■ 蛋白质与通路的规模化设计

Arzeda 的蛋白质设计技术通过从与目标生产宿主兼容的支架中选择蛋白质和酶，此外还使用其专有的用于DNA 书写的统计学习软件 Scribe? ，设计蛋白质的稳定性和酶的选择性以限制副产品的生产和高表达。

合成新蛋白质的化学过程是非常困难的，且尚不是百分之百能够合成蛋白质，而基于新蛋白质设计、新生物化学物质制造以及蛋白质与通路规模化设计的能力的交叉结合，Arzeda能够将无差错合成的效率提高到98%-99%，使得新型蛋白质制造变得更为快速、更为有效。

AI+蛋白质从头设计的CRO商业化路径

■ AI+蛋白质设计实现多领域的可持续创新

1) 农业

Arzeda将其灵活的蛋白质构建技术应用于可持续和高效的作物健康、作物产量和作物保护等农业应用场景，提高了杀虫肽、生物化学品、工程作物及其微生物组等的附加价值。

2) 功能化甜味剂和成分

Arzeda 利用其酶的开发和改进，进行稀有糖、天然甜味剂和其他改善健康的低聚糖的生产。有效降低了制造成本，并提高了生物催化和发酵过程中的操作自由度。

3) 先进化学品和材料

通过途径设计技术和酶设计技术的相结合，Arzeda开发具有成本效益、可扩展性的技术工艺，以生产自然多样性或合成化学无法获得的新性能分子。实现性能改进的、可持续的单体和添加剂的工业生产，开发化学品和新材料的市场空间。

4) 制药与诊断

Arzeda 的蛋白质设计技术还被应用于生物制药和诊断，创新开发非免疫原性治疗酶和用于人类诊断应用酶。

■ AI+蛋白质设计的CRO模式

商业路径以蛋白质设计技术的CRO合作研发模式为主，成立以来已与能源、制药、清洁、美容等领域的知名企业、财富一百强公司建立起合作伙伴关系：

2016年，Arzeda 和 Zymergen 宣布合作，利用 Arzeda 的通路和酶设计技术以及 Zymergen 的菌株构建能力开发菌株和技术工艺，以制造新型、高效的分子和材料；

2018年，Arzeda和英国石油公司宣布合作，以开发生产具有广泛应用的可再生化学品的技术工艺。Arzeda将利用其工业蛋白质设计软件Archytas?，再加上其高通量蛋白质构建和测试能力，来设计和开发新型酶，使英国石油公司不同应用下通路的开发得以成功；

2020年，Amyris 和 Arzeda 签订联合开发合作协议，利用两家公司技术平台的互补性来加速高蛋白质产品的开发和商业化。该开发合作协议的目标是让 Arzeda 为 Amyris 设计和开发具有独特功能的新型酶，Amyris 将新型酶纳入其发酵过程，以促进目标高价值成分的生产。在该项目中，Arzeda除基于里程碑成果获取资金款项外，其还将根据早期成果以及产品商业化的价值份额获得额外的资金收入。合作双方计划在 2021 年开发出含有 Arzeda 设计的酶的发酵菌株。

2021年，联合利华与 Arzeda 合作旨在开发有助于改善清洁和洗衣产品的可持续性和性能的新型酶。根据合作伙伴关系协议，三年内，联合利华全球消费品公司将把 Arzeda的数字生物学技术应用于其清洁和洗衣产品组合创新的过程。

知耕Tech

商业成熟度CML评估模型

Arzeda利用AI技术与蛋白质从头设计相结合，突破天然蛋白质无法满足工业或医疗等领域日益多样化的需求，赋予行业更多创新的可能性，除Arzeda外，国外Pregenen、Cyrus、Virvio等一批创新企业均代表着蛋白质设计技术商业化的前沿。国内同样有着一批创新力量，如百葵锐、分子之心、力文所等企业在持续发力AI+蛋白质设计与合成。AI技术辅助合成生物学蛋白质设计作为一项具备创新可持续性的技术，在原料化工等领域显现出极大的商业化空间，同时也逐步向农业领域和食品领域延展，在未来蕴藏着极大的发展潜力，知耕将长期关注该领域的商业化动向。