活力中国调研行丨揭秘上海张江“蛋白质智造工厂”一天“变”出万种蛋白

在2026年“活力中国调研行”主题采访活动中，活力新京报贝壳财经记者深入上海张江科学城，中国张江质智造工探访国家蛋白质科学研究（上海）设施（以下简称“蛋白质设施”）。调研蛋白蛋白这里不仅拥有全球顶尖的行丨21T核磁共振谱仪，更在人工智能（AI）的揭秘加持下，蜕变为一个高效的上海无细胞蛋白质合成“智造工厂”。

破除误区：21T并非体积，厂天而是变出“超级显微镜”

面对记者关于“21T核磁共振仪是否比医院1.5T机器大得多”的疑问，现场工作人员幽默回应：“21T代表的活力是磁场强度，而非物理体积。中国张江质智造工”

这台设备如同拥有“超级视力”的调研蛋白蛋白显微镜，能够捕捉蛋白质最细微的行丨动态变化。作为全球首个生命科学领域的揭秘综合性大科学装置，它正经历从单一观测工具向智能化合成平台的上海深刻变革。

效率革命：“大海捞针”变“定制造物”

从“经验试错”到“瞬时合成”

传统蛋白质研究依赖大肠杆菌或酵母等活细胞作为“代工厂”，厂天存在周期长、限制多、成功率低等痛点。蛋白质设施主任吴家睿指出，过去科学家往往需要通过海量实验筛选，耗时耗力。

如今，依托全球首台基于D2P无细胞蛋白质合成技术的高通量体外蛋白合成智能制造装置——“D2Pi-2.0”，蛋白质制造进入了“瞬时”时代：

• 无需活细胞：只需在试管中加入原料和DNA模板。
• 流水线作业：像工厂生产一样精准产出。
• 超高通量：单日可合成1万种蛋白质，相当于过去几年的工作量。

中国动能：AI与实验深度融合

目前，蛋白质设施已与康码（上海）生物科技有限公司共建“AI蛋白质智造联合实验室”，实现了每天一万种蛋白质的智造通量，为全球蛋白质“智造”注入了强劲的中国力量。

图：蛋白质设施工作人员正在读取21T核磁共振数据。新京报贝壳财经记者俞金旻 摄

逻辑重构：AI与实验的“双向奔赴”

尽管AlphaFold等AI模型在蛋白质结构预测上取得突破，但科学家为何仍需大量实验？

1. 数据是AI的“教材”

AI模型的训练依赖于PDB蛋白质结构数据库中长期积累的实验数据。没有这些基础科学数据，AI便缺乏学习素材。

2. 动态验证与反馈

蛋白质并非静止，而是处于运动变化中。
* 实验验证：新技术用于观察蛋白质真实动态，验证AI计算结果。
* 数据反哺：实验产生的新数据帮助AI模型进一步完善。

3. “干湿结合”闭环

吴家睿强调，AI可在计算机中设计自然界不存在的蛋白质，但若只停留在纸面则是“纸上谈兵”。蛋白质设施通过自动化设备将AI设计转化为实体蛋白质，再利用高端仪器进行“湿实验”验证。

这种“设计－合成－验证”的闭环模式，实现了从“结构认知”向“结构创造”的跨越，大幅缩短创新药及新材料研发周期，成为生命科学领域的“新质生产力”。

图：蛋白质设施工作人员正在读取21T核磁共振数据。新京报贝壳财经记者俞金旻 摄

成果落地：大科学装置“飞入寻常百姓家”

大科学装置的研究成果正悄然改变日常生活，吴家睿分享了两个典型案例：

1. 人造血红蛋白：急救输血的新希望

• 优势：不受血型限制，无需繁琐配型，可工业化源源不断生产。
• 进展：目前推进临床研究中，预期3-5年有望获批上市。

2. 甜蛋白：健康甜味的新选择

• 特性：甜度是蔗糖的24万倍，0热量、不升血糖。
• 应用：已应用于儿童漱口水等日化产品，满足甜味需求的同时避免糖分摄入。

开放共享：打造产业创新“三甲医院”

作为我国“十一五”布局的重大科技基础设施，蛋白质设施自2015年开放运行以来，已累计服务全国超过2500个研究团队。

全面向企业开放

• 双百指标：企业需求通过率和机时满足率均为100%。
• 便捷服务：小设备实现“即约即用”，企业用户数量及机时占比逐年攀升。

吴家睿将蛋白质设施比作蛋白质研究的综合型“三甲医院”，提供全方位研究手段。设施正从1.0版迈向2.0版，加速从“科学研究”向“科学研究+产业服务”双轨制转型。

面向未来，这座位于张江的“智造工厂”将继续锚定国家战略需求，通过结构生物学与合成生物学的交叉融合，不断夯实我国在生命科学领域的全球竞争力。

新京报贝壳财经记者俞金旻
编辑陈莉
校对王心

(责任编辑：探索)