走進位于天津市空港經濟區的中國科學院天津工業生物技術研究所（以下簡稱天津工業生物所），無人不對眼前一整面墻的ZL證書感到驚訝，在這面兩層樓高的白墻上，整齊地排滿了ZL證書。
而在實驗室外，全國各地的工業車間才是這些創新技術最好的展示臺。截至目前，天津工業生物所累計與企業建立360余項深度合作，合同交易額超15億元。
十年來，天津工業生物所以“科技興國、創新為民”為己任，堅持“技術立所、應用立所”的理念，堅持機制創新、科技創新、成果轉化的方針，堅決貫徹中科院“出成果、出人才、出思想”三位一體的戰略思想，探索建立“頂層設計、學術自由”的先進機制體制，取得了以二氧化碳人工合成淀粉為代表的系列重大科技成果，也見證著我國工業生物技術的飛速發展。
十年磨一劍，出鞘必鋒芒。從篳路藍縷到奠基立業，從矢志攻關到成果頻出，如今的天津工業生物所，意氣風發，壯志滿懷，創建細胞工廠，發展生物經濟，在農業工業化、工業綠色化、產業國際化的宏偉征途上踔厲奮發，勇毅前行。
21世紀初，為加速將科技成果轉化為生產力，中科院計劃在天津市部署面向工業生物技術領域的轉化基地。這個想法一經提出，便得到了天津市政府的大力支持，院地共建研發基地的事宜被迅速提上日程。
2005年，時任中科院副院長陳竺帶隊到天津考察選址，來到空港經濟區，放眼望去是大片的荒地，在藍天白云的映襯下愈顯空曠。他指著腳下，激動而堅定地說，“要在這兒，就在這兒”“我們就是來創業的”。這便是如今的天津空港經濟區西七道32號——天津工業生物所扎根的地方。同年12月25日，中科院微生物研究所天津工業生物技術研發基地建設正式簽約。
2007年1月12日，時任中科院院長路甬祥主持的院長辦公會議決定，依托微生物所成立“中科院天津工業生物技術研究與發展中心”，即天津工業生物所的前身。
2007年6月25日，在北京釣魚臺國賓館，中科院與天津市人民政府簽署“中國科學院天津工業生物技術研究與發展中心”共建協議。作為中科院重大戰略部署的正式亮相，這意味著，研發中心的建設上升到了中科院與天津市人民政府的戰略合作高度，是中科院支持天津濱海新區開發開放的一次戰略決策。
此后，幾經調整，2009年3月11日，中科院與天津市人民政府簽署“中國科學院天津工業生物技術研究所”共建協議，將“中國科學院天津工業生物技術研究與發展中心（籌）”變更為“中國科學院天津工業生物技術研究所（籌）”，使其正式納入中科院新建研究所序列。
面對著眼前荒草叢生的土地，籌建組邊統籌中心建設，邊組織科研項目，邊組建人才隊伍，被稱為“三邊政策”。他們抱著“我們就是來創業的”信條，白手起家，披荊斬棘。這個創業，就是要為我國生物工業發展打造一支新的戰略科技力量；這個創業，就是要為我國工業生物科技進步建設一個新型創新平臺；這個創業，就是要為我國科技體制機制改革探索一條新的路徑。
終于，2012年11月29日，天津工業生物所通過驗收，正式成立了！
建設伊始，天津工業生物所便非常明晰自己的使命定位：圍繞綠色低碳和經濟社會可持續發展的重大需求，面向國民經濟主戰場，面向工業生物科技前沿，以生物設計為核心，開展工業生物技術戰略性、前瞻性的基礎與應用基礎研究，創新生物產業關鍵核心技術與重大顛覆性技術，打通科技創新價值鏈，構建工業經濟發展的生態路線，服務我國綠色生物經濟與社會經濟的可持續發展。
時間的鐘擺來來回回，研究所的發展步履不停。十年過去，曾經荒蕪的土地上，一個朝氣蓬勃、設施齊全完備的現代化研究所拔地而起。曾經踽踽獨行的創業者身邊，儼然會聚起了一支銳意進取、敢想敢干的科技隊伍。
十年來，天津工業生物所謹記“唯實、求真、協力、創新”的中科院院風，勇攀高峰，敢為人先，努力以生物技術推動農業工業化、工業綠色化、產業國際化，取得了一系列科技創新成果，為我國科技事業、國民經濟、可持續發展需求、人民生命健康作出了重要貢獻。
面向工業、農業、健康、環境等產業領域的轉型需求，天津工業生物所始終堅持“技術立所、應用立所”，在深耕工程生物學與底層技術的基礎上，著力關鍵核心技術創新，搭建起科技成果快速轉移轉化的“快車道”，將知識產權運營服務融入技術創新鏈，實現科技成果增值化運營，形成了“科技創新-成果轉化-科技創新”的良性循環，為科技創新支撐產業發展探索出一條新的發展路徑。截至目前，天津工業生物所累計與28個省份240家企業簽訂許可、轉讓、開發等合作協議360余項，合同交易額超15億元，授權ZL運營率達44.5%。
農業工業化，是社會進步的利器。傳統農耕模式依賴土地、化肥、農藥，如果能以工業生物發酵的方式變革傳統模式，提高農作物的生產能力和生產效率，便能提高人類糧食安全水平，促進碳中和的生物經濟發展。十年來，在農業工業化方面，天津工業生物所通過基因編輯、生物模塊組裝，形成了新的制造模式。
——聯合中科院大連化學物理研究所實現二氧化碳到淀粉的從頭全合成。這是國際上第一次不依賴植物光合作用合成淀粉，而是采用人工手段，將自然的代謝過程重新拆解、組裝，以二氧化碳、水和氫能為原料，在實驗室生產出了淀粉！《科學》的審稿專家認為，該工作“是一項里程碑式突破，將在下一代生物制造和農業生產中產生變革性影響”。《自然-催化》等期刊評論，“這一工作具有養活世界以及讓人類在太空生存的潛力，為以溫室氣體為原料制造食物和其他復雜產物提供藍圖。”
——將植物基因組裝、編輯到啤酒酵母細胞中，構建出在啤酒發酵罐中制造植物物質的新路徑，實現了人參、天麻、紅景天、燈盞花、玫瑰、香紫蘇等近50種藥用、經濟植物有效組分的異源細胞合成，為糖、肉、油脂、蛋白等設計開發了生物合成新路線。目前，天麻素、紅景天苷、玫瑰精油、健康糖、微生物蛋白等生物合成技術進入產業化階段。1000平米車間的人參皂苷合成能力相當于10萬畝人參種植，1000平方米車間的番茄紅素合成能力相當于6萬畝的農業種植。低熱量的健康糖也已投入產業應用。
——依賴傳統種植或養殖的藥物成分、天然色素、香精香料、營養化學品，甚至糧食淀粉、牛奶蛋白的工業生物合成取得了重大突破，一批產品工業化的快速實施，正在有力推動土地種植和養殖向車間制造的重大戰略轉變。
工業綠色化是產業轉型的脊梁。傳統物質加工依賴石油、煤、天然氣等化石資源。高溫高壓高污染的化學工藝帶來了眾多環境污染問題。如果以綠色生物制造變革高污染的傳統物質加工工藝，那么資源短缺、環境污染的現狀將得到極大改善。十年來，在工業綠色化方面，天津工業生物所創建了一批化學品合成的生物制造路線，顛覆了對傳統資源的依賴與高污染的傳統化工過程。
——打通新的生物制造路徑，生產可再生化工產品。以淀粉糖、秸稈纖維素甚至二氧化碳為原料生產傳統石油化工產品，減少對化石資源的依賴。經典事例是以大腸桿菌為出發菌株，構建丁二酸高效細胞工廠，糖酸轉化率達理論最大值的94%，突破生物基丁二酸生物制造技術，支撐合作企業建成國內首條萬噸級生產線，實現了我國生物基丁二酸產業化零的突破，技術指標處于國際領先水平。
——創建綠色生物合成工藝，促進醫藥化工、日用化工產業的轉型升級。甾體激素藥物的綠色生物合成，使有機溶液使用量減少50%、生產用水和廢水量降低60%以上、揮發性有機化合物排放減少70%；創建的L-丙氨酸生產新菌種的糖酸轉化率達95%；建立的肌醇合成新路線，可減少磷污染99%，降低能耗98%、降低成本75%，支撐合作企業建成萬噸級綠色生物合成生產線，成為全球最大的肌醇生產基地。
產業國際化，是經濟安全的重器。全球經濟市場中的國際競爭不僅關系經濟利益，還涉及產業鏈安全，需要有強大的技術創新能力支撐引領。十年來，在產業國際化方面，天津工業生物所使我國發酵工業的自主知識產權保護能力與產業競爭力顯著提升。
——在工業發酵菌種自主創新方面，圍繞生物發酵產業核心受制于人的問題，突破了氨基酸、維生素、酶制劑、有機酸等一批菌種創制關鍵技術，獲得具有自主知識產權的高性能工業菌種，構建了氨基酸工業菌種定制研發技術體系，創建了賴氨酸、谷氨酸、纈氨酸等多個自主知識產權菌株，多項技術實現工業應用。其中，谷氨酸在合作企業的總產量占國內總產量的40%，平均節糧10%、節能15%，帶動超千萬畝玉米每年實現就地加工轉化；建立了具有自主知識產權的維生素B12高效生產菌種，授權ZL13項，新菌種投產4年為企業增收10.6億元。
科技創新，成就斐然，這一項又一項生物技術成果的突破，離不開體制機制的創新驅動。體制機制創新與科技創新如同鳥之雙翼、車之兩輪，在天津工業生物所的奮勇前行中都發揮著不可替代的作用。
本著“頂層設計，學術自由”的原則，天津工業生物所創新科研組織模式，建立了“總體研究部-特色研究組-平臺實驗室”三維科研組織模式，避免“創新孤島”現象，克服科研與經濟“兩張皮”的弊端。
在面向國家戰略需求、面向國民經濟主戰場的指引下，天津工業生物所圍繞工程生物學重大科學問題、生物產業核心關鍵技術，凝練重大科技任務，確定攻關目標，在總體研究部通過項目制予以立項實施。
一旦立項，將由資深研究員擔任項目首席科學家，并在全所范圍甚至社會范圍內通過揭榜制招聘項目經理。在首席科學家的指導下，項目經理根據項目目標，凝練、細分科學問題、技術問題，分解科技任務，面向全所研發團隊發布指南，通過“擇優制”“點將制”，招募和組織精銳團隊進行協同攻關，并形成相應的資源配置方案。其產出的研發成果在總體研究部進行驗證、整合、集成，并由天津工業生物所產業部門推進知識產權運營和產業化實施。
總體研究部強調科學問題的發現與解決，對綜合原創價值、實際貢獻、科技成果產出進行評估，不以短期內文章、ZL產出及經費爭取作為考核指標，充分調動和保障科研人員投入科技研發的積極性，為十年磨一劍出大成果提供機制保障。
而對于研究組，需根據領域方向和學科布局建立各自的“學術標簽”，在進行自由學術探索的同時，按照項目制管理要求完成特定任務。
“這種以重大任務為牽引的、目標導向的矩陣式、大團隊協作創新機制，結合重大成果產出導向的考核評價與成果收益分配機制，可以實現創新資源的有效配置和統籌，各方科研力量的有機融合和高效協同有效避免科研組織碎片化，實現創新效能的大幅度提升和重大成果的有效產出。”天津工業生物所所長馬延和說。
工欲善其事，必先利其器。三維組織模式中的第三維——平臺實驗室，便是保障科技創新的“利器”。
十年來，天津工業生物所打造了一批各具特色、各有側重的創新平臺：2018年，獲得科技部批復支持的BIOINN生物技術國家專業化眾創空間正式啟動；2019年，科技部批復支持天津市人民政府和中國科學院共同建設國家合成生物技術創新中心，由天津工業生物所牽頭建設；2021年，工業酶國家工程實驗室被納入新序列國家工程研究中心管理名單；2022年，獲國家知識產權局批復支持建設的中國合成生物產業知識產權運營中心正式揭牌，同年，低碳合成工程生物學重點實驗室獲中國科學院批準建設。
這些創新平臺的建設，將國家部委、天津市政府、中科院的力量匯聚于一體，賦予研究所多元化力量。從前沿研究、基礎研究到技術路徑、應用突破，再到轉移轉化、產業對接，加上貫穿全程的知識產權運營，覆蓋到了科技創新活動的全鏈條。未來，其帶來的橫向、縱向資源整合必將幫助科學研究、成果轉化邁上更高的臺階。
在高筑創新平臺、匯聚多方支持的同時，天津工業生物所還構建了集技術服務與設備自主研發于一身的技術支撐平臺，目前擁有儀器設備超過150臺（套）。技術支撐平臺包括生物設計、基因合成、高通量編輯與篩選、系統生物技術、結構生物學、智能生物制造等，形成了設計合成-測試優化-交付應用完整鏈條的技術支撐體系，被認定為“中科院所級技術服務中心”“天津市大型儀器開放共享平臺”“濱海新區科技創新服務機構”。
“底層技術進步帶來的工具突破往往能給科學研究帶來意想不到的收獲，依托于這些技術支撐平臺，科學家也可以做技術專家，圍繞已有的儀器設備自主研發新方法、新技術，突破國外設備限制，推動技術迭代升級，反過來持續提升平臺能力。”天津工業生物所副所長孫際賓說。
十年來，依托于這些先進完備的技術支撐平臺，天津工業生物所突破了蛋白質理性設計、途徑設計、基因合成、DNA編輯、高通量篩選、分析測試等菌種創制底層共性技術，初步建成“智能化機器學習設計-自動化合成裝配-高通量定量分析測試”閉環的工程化合成生物創建技術體系，有效緩解了工業酶、工業菌種設計創制能力不足的現狀，形成了國際先進的工業菌種定制能力，使工業菌種定制周期從數年縮短至12個月內。
天津工業生物所里有三四十位科研人員，在研究所籌建時期就被馬延和從世界各地招攬回國。他們懷揣夢想，下定決心投入我國工業生物技術事業。然而，由于保障條件有限，在科研大樓建成的前幾年，他們 只能在附近的兩大間廠房中開展研究。
天津工業生物所研究員孫媛霞回憶，廠房遠離居民區，附近比較荒涼。大家基本每天都泡在廠房里，一起做實驗、一起吃盒飯、晚上結伴回出租房，即便與家人分隔，也并不缺少歸屬感。
當時，一間廠房作為辦公區，用玻璃簡單隔開，另一間作為實驗室，用于擺放基礎的實驗設備裝置，條件雖然簡陋，卻最大化地保證了大家的交流合作。
“我們經常在一起討論研究方向或研究進展，在交流碰撞中得到了很多啟發。”孫媛霞說，“面對一個新的研究所，每個人都覺得渾身充滿干勁兒，每個人都想全力投入研究工作，為研究所的發展出力。有大半年的時間，甚至沒發工資，卻一點兒沒影響到大家的熱情。”
“官兵一致同甘苦，革命理想高于天”。這種熱情和精神一直延續到了今天。傍晚時分，天津工業生物所科研大樓的窗口一個個地亮起來，這一盞盞的燈光見證著天津工業生物所人為“革命理想”奮斗的點點滴滴。
有很多次，這些光亮持續到深夜。“有時實驗做得累了，就抬頭看看天井那邊的窗口，像是一種無聲的鼓勵，能讓自己再多些力量。”孫媛霞說。
慢慢地，研究所的隊伍壯大起來，“革命理想”及團結奮斗的精神也隨之傳承擴散開來。在最初的兩三年，二氧化碳合成淀粉項目的技術路徑總是無法打通，天津工業生物所研究員蔡韜等翻遍文獻、挖空腦袋設計試驗思路，也得不到日思夜想的“淀粉藍”。“我們項目組的人只有這一個項目，只有這一個目標，所以無論遇到什么都不會放棄。科研中的失敗再正常不過，大不了從頭再來。”蔡韜說。
如果說在實驗室實現二氧化碳合成淀粉是邁出了“從0到1”的一步，那么從實驗室到生產車間，再到規模化生產，還有99步等待著他們完成。因此，從一開始，這就絕非是某個課題組依靠單打獨斗或是小范圍合作能完成的任務，而是需要“大兵團作戰”，需要集整個研究所、創新平臺，外部科研院所的力量協同攻關。
“在一碳利用途徑設計的問題上，我們與所內馬紅武研究員合作，人工酶定向進化改造問題與所內朱蕾蕾研究員合作，二氧化碳高效還原問題與中科院大連化學物理研究所李燦院士團隊合作等。按照我們拆解出的具體問題，尋找的都是最有優勢、最擅長的合作團隊。”蔡韜說。
在天津工業生物所，像這樣勇攀科學高峰、敢為人先的科學家還有很多：實現全生物法生產L－丙氨酸產業化、幫助丙氨酸化工行業建立全新產業鏈的張學禮，通過產學研深度合作有效推動天津傳統“三素一酸”龍頭產業之一的甾體激素藥物發展的朱敦明和吳洽慶，提高工業微生物菌種生產能力和效率、搭建工業微生物研究與終端產品之間的橋梁、協助研究所籌建總體研究部的王欽宏，在羥脯氨酸、L-谷氨酸、L-賴氨酸等高效細胞工廠方面取得重要成果、菌株達到國際領先或先進水平、幫助研究所搭建設備平臺的鄭平，建立了發酵法生產蘋果酸中試生產線、學術黨建兩手抓的田朝光……
他們絕大多數時候沒被聚光燈追隨，沒機會站到麥克風面前。他們不追求獎項、影響因子，在尋求真理的路途中也常常碰壁，面對著不如意的實驗結果不知所措。可是，他們從未停下前行的腳步，從未放棄創建細胞工廠的理想。他們在各自的領域方向中逢山開路，遇水架橋，繪就了一幅科技創新的壯美畫卷。
科技興國，創新為民。十年來，天津工業生物所每一個前進的步伐都是對這項使命擔當的有力回應！
實事求是，克己奉公。十年來，天津工業生物所大力弘揚和踐行科學家精神，孕育出極富特色的“細胞文化”，發展出“創新·價值·團結·求是”的先進創新文化與核心價值體系，形成了“低調、芬芳”的丁香花精神，已成為國家戰略科技力量中的重要組成部分！
團結互助，榮辱與共。十年來，天津工業生物所上下凝心聚力、分工協作、求實創新，如同一個個充滿能量的細胞，各司其職、發揮所長，為研究所的有機運轉貢獻著各自的力量；又像一株頑強不屈的丁香樹，扎根沃土、默默發力，銳意進取、頑強不屈，終于孕育出滿樹花蕾，滿園飄香！
同舟共濟揚帆起，乘風破浪萬里航。
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