食物過(guò)敏問(wèn)題日益得到人們的重視，其中以嬰兒產(chǎn)品最為明顯。Harmony公司調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前95%的嬰兒產(chǎn)品以牛奶為原料來(lái)源，提供蛋白質(zhì)或其他營(yíng)養(yǎng)，而每六個(gè)嬰兒當(dāng)中就會(huì)有一個(gè)對(duì)牛奶產(chǎn)品產(chǎn)生不良反應(yīng)。
Harmony為解決這一問(wèn)題，使用生物工程技術(shù)，讓真核細(xì)胞精確表達(dá)人類(lèi)母乳蛋白質(zhì)，推出以人類(lèi)母乳蛋白為核心的配方，生產(chǎn)低過(guò)敏性、環(huán)境友好型的嬰兒奶粉。
本篇文章將從公司基本面、ESG視角和行業(yè)賽道三個(gè)方面來(lái)分析。
公司基本面：不用母乳的母乳奶粉，生物工程細(xì)胞分泌母乳蛋白質(zhì)
ESG分析：不畜牧不放養(yǎng)，大面積降低畜牧業(yè)環(huán)境損害
賽道分析：乳蛋白替代技術(shù)大熱，但從實(shí)驗(yàn)室到餐桌還有一段距離
從上世紀(jì)20年代，第一批嬰幼兒奶粉配方誕生，到上世紀(jì)后半葉各種特殊“加料”配方出現(xiàn)，嬰幼兒奶粉市場(chǎng)逐漸擴(kuò)大。然而，目前市場(chǎng)存在兩大痛點(diǎn)：第一，牛奶過(guò)敏的嬰兒無(wú)法食用牛奶制品；第二，有些母親不能母乳哺育孩子，比如產(chǎn)后需要服藥治療，或者沒(méi)有時(shí)間時(shí)刻陪伴孩子，被迫成為“背奶媽媽”。
2018年，Harmony公司針對(duì)人類(lèi)母乳的需求，以生物工程重組細(xì)胞的微生物菌落為基礎(chǔ)，生產(chǎn)人類(lèi)母乳蛋白質(zhì)，精確發(fā)酵，調(diào)配低過(guò)敏性的嬰兒奶制品。
根據(jù)目前試驗(yàn)，Harmony的奶制品64%的成分與人類(lèi)母乳中的對(duì)應(yīng)成分完全一致。而對(duì)于技術(shù)限制不能復(fù)刻的成分，Harmony采用全天然提取成分加以替代，這也使得產(chǎn)品的多樣性更豐富。比如，他們會(huì)從水果中提取成分，生產(chǎn)出有水果風(fēng)味的奶粉。
那么，Harmony是如何復(fù)刻人類(lèi)母乳中的對(duì)應(yīng)成分的呢？
這也就是Harmony的核心技術(shù)——“飼養(yǎng)細(xì)胞，生產(chǎn)蛋白質(zhì)”。具體流程分為四步：設(shè)計(jì)特殊的微生物群，精確發(fā)酵，超濾，制作配方奶。
首先，Harmony設(shè)計(jì)具有某種生物特性的微生物菌落，保證它們能夠高效地分泌與人類(lèi)母乳蛋白結(jié)構(gòu)一致的蛋白質(zhì)。確定微生物分泌的蛋白質(zhì)沒(méi)有問(wèn)題后，再將其投入發(fā)酵器中進(jìn)行發(fā)酵，大規(guī)模精準(zhǔn)生產(chǎn)所需要的蛋白質(zhì)。
接著，Harmony使用藥物級(jí)別的超濾技術(shù)，分離微生物和蛋白質(zhì)，將微生物重新用于發(fā)酵過(guò)程，而將蛋白質(zhì)作為配方原料，制作相關(guān)奶制品。
Harmony人工設(shè)計(jì)不同的微生物，用于分泌人乳中對(duì)應(yīng)的不同蛋白質(zhì)，并保證這些蛋白質(zhì)具備完全一樣的生物特性。
盡管Harmony公司使用了基因工程技術(shù)，但其嬰兒母乳制品并不包含轉(zhuǎn)基因成分：轉(zhuǎn)基因細(xì)胞其實(shí)只起到了類(lèi)似于工廠(chǎng)的作用，生產(chǎn)結(jié)構(gòu)與人類(lèi)母乳蛋白質(zhì)一致的蛋白質(zhì)。
近十年內(nèi)，基因工程技術(shù)在食物行業(yè)里應(yīng)用越發(fā)高頻。該技術(shù)早已在醫(yī)療行業(yè)廣泛使用，比如胰島素的生產(chǎn)及其他多種維生素等。接近30年的時(shí)間已經(jīng)讓這項(xiàng)技術(shù)相對(duì)成熟了。
Harmony公司CEO表示，研發(fā)人員中，有相當(dāng)數(shù)量基因工程和人造蛋白質(zhì)領(lǐng)域的專(zhuān)家，會(huì)首要保證產(chǎn)品的健康安全。
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2019年，Harmony公司對(duì)微生物群落產(chǎn)生的蛋白質(zhì)進(jìn)行了分析，確保這些蛋白質(zhì)與人類(lèi)母乳中對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)生物性能一致。
2021年，Harmony公司具備量產(chǎn)人造蛋白質(zhì)的能力。
公司預(yù)計(jì)將在2022或2023年通過(guò)FDA檢測(cè)和認(rèn)證，確保產(chǎn)出蛋白質(zhì)是優(yōu)質(zhì)可靠的，并將在2023年通過(guò)臨床試驗(yàn)確定Harmony嬰兒奶制品配方的安全性，在2024年推出嬰兒奶制品產(chǎn)品，正式進(jìn)入市場(chǎng)售賣(mài)。
公司現(xiàn)已經(jīng)獲得多家機(jī)構(gòu)的投資，包括IndieBio、BigDataVentures、brinc、Sandbox Innovation、CONSCIENCE、artesian、K3等，目前仍在繼續(xù)融資中。
Bailey相關(guān)研究顯示，因牲畜產(chǎn)生的溫室氣體占到全球溫室氣體排放總量的14.5％以上，超過(guò)地球上所有的汽車(chē)、卡車(chē)、火車(chē)、飛機(jī)和船舶等交通工具的排放總和。畜牧業(yè)對(duì)于氣候變化的負(fù)面影響十分明顯，特別是奶牛養(yǎng)殖業(yè)。
據(jù)世界自然基金會(huì)統(tǒng)計(jì)，目前世界上大約有2.7億頭奶牛，分布全球各地，供給牛奶。
以美國(guó)為例，美國(guó)2005年到2015年溫室氣體排放增長(zhǎng)的18%中，有5%來(lái)自乳制品行業(yè)。除去溫室氣體排放，在奶牛飼養(yǎng)的過(guò)程中，施肥或草場(chǎng)管理不當(dāng)將導(dǎo)致當(dāng)?shù)厮促|(zhì)量變差，奶牛繁殖業(yè)擴(kuò)大飼養(yǎng)牧場(chǎng)范圍將可能破壞重要的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，比如草原、濕地和森林。
因此，完全不需要牛奶作為原料來(lái)源的Harmony，如果能在日后大量投入市場(chǎng)，代替現(xiàn)有的牛奶基礎(chǔ)乳制品，將會(huì)為環(huán)境保護(hù)做出一大貢獻(xiàn)。
在S（Social）方面，堅(jiān)持母乳哺育孩子的職場(chǎng)女性非常辛苦。許多“背奶媽媽”需要在上班期間，攜帶吸奶器、乳墊等設(shè)備，將母乳擠入奶瓶，然后背回家喂給嬰兒。
而且，并不是所有的公共區(qū)域都配備母嬰室，躲在狹小的衛(wèi)生間擠奶，幾乎是很多背奶媽媽都面臨過(guò)的尷尬。
人造母乳產(chǎn)品如果安全可靠，能很大程度上減輕這些女性的負(fù)擔(dān)。
據(jù)《合成生物學(xué)》2021年特約評(píng)述報(bào)道，隨著全球人口和發(fā)展中國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，奶制品需求范圍擴(kuò)大，全球奶類(lèi)供需年均增長(zhǎng)率達(dá)2.3%。全球?qū)θ橹破返男枨罅坎粩嘣黾?，但相關(guān)生產(chǎn)的可持續(xù)性、公共衛(wèi)生以及動(dòng)物福利等問(wèn)題也不容忽視。
同時(shí)，基因工程技術(shù)已經(jīng)大量運(yùn)用于醫(yī)藥行業(yè)，技術(shù)相對(duì)成熟，逐漸被引入食品行業(yè)。在乳制品方面，乳蛋白重組表達(dá)、人造奶生物合成成為研發(fā)熱點(diǎn)。Harmony并不是第一家生產(chǎn)人造奶的公司，也不會(huì)是最后一家。
就人造奶賽道來(lái)說(shuō)，已有Perfect Day、Remilk、Biomilq、Helaina、TurtleTree Labs這些早期項(xiàng)目，均為國(guó)外項(xiàng)目。其中，Biomilq、TurtleTree Labs分別以乳腺上皮細(xì)胞和哺乳動(dòng)物的干細(xì)胞作為底盤(pán)細(xì)胞工廠(chǎng)，生產(chǎn)母乳（二者計(jì)劃開(kāi)展合作，在未來(lái)一兩年內(nèi)推出市場(chǎng)產(chǎn)品）。
其他公司與Harmony一樣，使用基因工程對(duì)真核微生物進(jìn)行修飾，通過(guò)基因修飾核DNA或者質(zhì)粒，精確發(fā)酵，表達(dá)生物結(jié)構(gòu)與人乳蛋白一致的蛋白質(zhì)。
以Perfect Day為例，該公司通過(guò)人工合成牛奶乳蛋白DNA序列，轉(zhuǎn)化到食品級(jí)酵母中表達(dá)酪蛋白和乳清蛋白，并與植物性成分混合生產(chǎn)出純素食、無(wú)乳糖、無(wú)膽固醇的人造奶，可用于制作冰淇淋、奶酪、酸奶和其他一系列乳制品。公司目前已取得34項(xiàng)人造奶生產(chǎn)技術(shù)相關(guān)專(zhuān)利。
乳蛋白表達(dá)研究目前已經(jīng)走到3.0階段。
1.0階段是20世紀(jì)90年代，核心代表技術(shù)是通過(guò)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物家畜的乳汁來(lái)獲取乳蛋白，并對(duì)乳蛋白進(jìn)行修飾加工，獲得穩(wěn)定的生物活性。
2.0階段是2000至2010年，以植物組織細(xì)胞和葉綠體為基礎(chǔ)，構(gòu)建植物表達(dá)系統(tǒng)，打造植物生物反應(yīng)器，生產(chǎn)乳蛋白。
而現(xiàn)在的3.0階段，合成生物學(xué)技術(shù)精進(jìn)，將改造后的微生物或植物細(xì)胞作為底盤(pán)細(xì)胞工廠(chǎng)，高效表達(dá)乳蛋白。人乳中所含的各種蛋白質(zhì)分別使用什么底盤(pán)細(xì)胞、什么生物技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，是現(xiàn)在各公司努力逐個(gè)擊破的技術(shù)難點(diǎn)。
然而，獲得匹配人類(lèi)母乳的蛋白質(zhì)只是第一個(gè)難關(guān)。事實(shí)上，有很多具備乳蛋白表達(dá)技術(shù)專(zhuān)利的公司，如Ventria Bioscience、Amara Organic Foods、DSM IP Assets B.V.等，主要從事有機(jī)嬰兒食品添加劑的配方制作，而不直接進(jìn)入人造奶行業(yè)。
這便是目前的第二個(gè)行業(yè)問(wèn)題：突破了高效表達(dá)乳蛋白的技術(shù)難關(guān)之后，如何將這些蛋白質(zhì)原料，變成可以投入市場(chǎng)的產(chǎn)品。
盡管與天然動(dòng)物奶相比，人造奶制品不含乳糖、膽固醇和致敏原等成分，但也沒(méi)有牛奶所特有的風(fēng)味物質(zhì)，如游離的脂肪酸、脂肪等，口感欠佳。
同時(shí)，考慮到生物活性和營(yíng)養(yǎng)需求，牛奶含有的各種具有生物活性的物質(zhì)，比如免疫球蛋白、細(xì)胞因子等，是否也需要添加進(jìn)入人造乳制品中？
因此，除去蛋白質(zhì)之外，“其他成分”如何選擇、如何制造、如何配比，成為人造乳制品進(jìn)入市場(chǎng)前面臨的另一大難題。
1.World Wild Fund Annual Reports 2015, 2019, 2020.
2.Bailey,et.al.,"Livestock-Climate Change"s ForgottenSector."ChathamHouse,Dec, 2014. Oppenlander, Richard,Food Choice andSustainability. LangdonStreet Press, 2013.
3.周正富, 龐雨, 張維, 王勁, 燕永亮, 鄭迎迎, 陳敏, 廖志華, 林敏. 乳蛋白重組表達(dá)與人造奶生物合成：全球?qū)＠治雠c技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J]. 合成生物學(xué), 2021(05):764-777.
