智能生物制造聚焦创建和发展高效细胞工厂智能制造的基础理论和平台技术，将人工智能、生物信息学、合成生物学等前沿技术有机融合，在研究基因-蛋白-代谢物调控互作理论基础上，突破元件智能设计、细胞重编程及智能适配、高效细胞工厂智能集成制造的关键理论与技术，构建高性能细胞工厂高效制备的理论与技术体系，突破生物制造“芯片”-细胞工厂智能制造的技术瓶颈，为我国生物能源、大宗及精细化学品、生物医药及抗体疫苗等前沿生物产业的发展提供理论与技术支撑，打造智能生物制造国家战略科技力量。

重点实验室主要发展细胞工厂元件智能设计、细胞工厂重编程与智能适配、高效细胞工厂智能创制三个研究方向。

细胞工厂元件智能设计主要研究内容包括，基于人工智能技术与多尺度生物大分子模拟计算技术，研究基因表达模式、蛋白质相互作用、代谢途径的动态以及环境条件对细胞行为的影响，从原子级到细胞级别地理解细胞内部的复杂机制，对细胞工厂的调控元件、功能元件、基因线路乃至代谢途径等进行精确设计和优化，实现细胞工厂的定制化设计与开发。

细胞工厂重编程与智能适配重点开展合成生物学与系统生物工程指导的生物催化剂设计与构建、底盘细胞工厂的适配智能优化、过程强化与分离技术研究，利用深度学习等人工智能技术结合高通量基因组编辑、高通量筛选策略时空组学等方法解析细胞代谢网络与目标产物合成相互作用的原理，精准控制和调整细胞内的基因表达、代谢网络和信号传导系统，使细胞能够高效地适应特定的生产需求和环境条件，提升细胞工厂生产及抗逆性能。

高效细胞工厂智能创制主要研究内容包括，基于高性能细胞工厂智能创制基础理论，建立面向应用驱动的小分子高效生物合成和生物大分子智能生物制造，开发面向生物能源、生物化工和生物医药应用的小分子和生物大分子的系列细胞工厂，研发液体生物燃料、高端化工产品、抗体及核酸药物等高端生物产品。