自从20世纪下半叶分子生物学取得重大突破以来，人类就一直梦想着用生物制造取代传统化工产业，甚至随心所欲地操纵生物性状，获得所需产品。理论上，既然我们已经全面了解基因组并具备精细操作基因的技术，那么大自然长期进化赐予的各种生物——如原生菌、酵母、家蚕等——就可以充当生产产品的机器或车间，工业生产将因此发生翻天覆地的改变。

然而，在新世纪过去十多年后，生物技术的能力仍然有限。生物制药确实生产出了一些全新的重组蛋白和单克隆抗体药物，有效攻克了一部分疾病；育种技术不断突破，使农作物具备抗虫、抗逆、高产等特征；我们甚至能够人工合成“简单”的生命，直接挑战“上帝”的权威。但是，我们对生物体的奥秘所知仍然太少，只是零星的片段、一闪而过的镜头，完整的机制仍在茫茫黑暗中摸索。因此，当今世界很多产品仍需通过传统化工方法生产，化工能源依旧是制约瓶颈；转基因食品对人类健康的影响仍充满争议；对于艾滋病、癌症、阿尔茨海默病等复杂疾病，人类基本束手无策。近年来，生物制药的创新效率也开始下降，许多新药项目在临床试验最后阶段被否决。

目前，生物制造主要有三条思路。第一是改造生物体性状，人为缩短进化时间，制造出人类想要的生物产品。基因工程育种、生物制药、新型工业酶筛选、人工器官培育、生命合成等均遵循这一思路。第二是保证生物制造的稳定性，实现大规模量产。由于生物制造由复杂的生物体充当生产机器，难以精确控制，有时成功有时失败。大规模生产也面临挑战，例如我国生物制药企业的大规模细胞培养技术与西方药企差距较大，导致生产成本高、质量差、竞争力低下。第三是在现有天然或改造的生物材料中，最大限度实现其价值，挖掘新用途。例如，科学家近年来利用蚕丝作为精密外科手术和眼科手术的缝合线，蚕丝表面的丝蛋白基本不引起炎症反应，可被人体良好吸收。

这三种思路难度依次降低。第一种思路旨在做出革命性产品，但前提是生命科学基础理论取得革命性突破。分子生物学的突破曾导致一系列单克隆抗体药物的诞生。然而，科学发展具有周期性和脉冲性，当前缺乏全新突破，新药研发速度自然放缓，生物化工也难以取得重大进步。在这种情况下，科学家应更多关注生命机制的理性思考，而非简单按过去经验盲目尝试，因为过去的技术突破矿井已被开采殆尽。火箭能上天在于对物理学原理的精确把握，如果生物学研究更强调量化数据和量化分析，或许能获得更精细准确的生命机制，从而带来有力的产品应用。

第二种思路对中国企业尤为重要。坦率地说，目前我国的科研氛围和教育水准尚难以支持世界级创新，但我们可以通过学习努力缩小与最先进科技的差距。在生物制造方面，最现实的办法是抓住国外大批生物药专利到期的机遇，尽快生产生物仿制药，并实现稳定、高质量的大规模生产。这个过程需要探索，但已知问题有解，外国同行已做出示范，付出努力更可能获得回报，也更符合当前国情。

第三种思路直接放弃传统基础科研，更关注应用。一些天然生物材料如膜、筋腱、心包、血管、骨头等动物组织被用于生产植入性医疗材料——生物型硬脑膜补片。这种产品可在开颅手术后用于硬脑膜和硬脊膜的修补、加强和扩大，与化学高分子材料相比效果更好、副作用更小。中国企业在此领域实力强劲，已实现进口替代，龙头企业产品年销售额过亿。第三种思路看似投机取巧，绕过难题而专注于容易的问题，但实际上将容易的事情做到极致也很伟大。由于应用效果明显，能在商业上取得成功，可促进企业加大研发投入，反过来推动基础科研发展。

从用火、制造石器工具开始，人类征服自然的雄心从未停止，并创造了辉煌文明。人们曾梦想飞翔，在几千年文明史中未能实现，但就在上个世纪，人类实现了这一梦想，并因对空气动力学的彻底了解而能放心乘坐飞机，飞行成为可控之事。今天，我们梦想运用生物技术制造所需产品，这个梦想似乎刚刚起步，前路漫漫。但只要梦想不灭，人类智慧的积累终将攻克这些难题。到那时，工业品的生物制造将像飞机上天一样自然而然，生物制造的时代就真正来临了。