(資料圖片僅供參考)

2022年8月18日，科技部等九部門聯(lián)合印發(fā)了《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實施方案（2022——2030年）》，到2025年實現(xiàn)重點行業(yè)和領(lǐng)（域低碳關(guān)鍵核心技術(shù)的重大突破，支撐單位國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）二氧化碳排放比2020年下降18%，單位GDP能源消耗比2020年下降13.5%。

到2030年，進(jìn)一步研究突破一批碳中和前沿和顛覆性技術(shù)，支撐單位GDP二氧化碳排放比2005年下降65%以上，單位GDP能源消耗持續(xù)大幅下降。

碳中和目標(biāo)日益緊迫之下，能利用前沿顛覆性低碳技術(shù)引領(lǐng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展迭代升級的合成生物，被稱為實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的主流通道之一，當(dāng)前熱度也日益高漲。

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什么是合成生物？

合成生物學(xué)是指在工程學(xué)思想指導(dǎo)下，按照特定目標(biāo)理性設(shè)計、改造或者從頭重新合成生物體系，簡單來說就是通過DNA基因?qū)用娴脑O(shè)計通過多組學(xué)方法生產(chǎn)想要的各類產(chǎn)物，其涉及生物學(xué)、生物信息學(xué)、化學(xué)、計算機科學(xué)等多個學(xué)科的交差。

合成生物學(xué)的核心研發(fā)思路，在于通過基因編輯技術(shù)改造或構(gòu)建最基礎(chǔ)的生物功能執(zhí)行者——蛋白質(zhì)，并指導(dǎo)蛋白組裝為新的生物功能裝置。

當(dāng)前合成生物學(xué)主要應(yīng)用方式表現(xiàn)，是通過基因編輯技術(shù)改造工程菌等微生物，高效經(jīng)濟地合成產(chǎn)品。在這些產(chǎn)品中，青蒿素前體、大麻素、L-丙氨酸等均受到社會高度關(guān)注，在醫(yī)學(xué)、化工原料、生物燃料、消費品及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域引起新的生產(chǎn)方式變革。

通過合成生物學(xué)，一些傳統(tǒng)方法生產(chǎn)成本高、難以大批量工業(yè)化生產(chǎn)、生產(chǎn)過程中碳排放較大的產(chǎn)品痛點正在被逐漸解決。

合成生物學(xué)的長遠(yuǎn)發(fā)展，仍要解決四大主要技術(shù)難題。

第一個就是關(guān)鍵元件（DNA序列）的挖掘/合成，基因設(shè)計作為底層技術(shù)，是合成生物學(xué)發(fā)展必需技術(shù)。絕大多數(shù)具有生物活性的天然產(chǎn)物，決定其生物合成的眾多基因元件都不清楚，因此，挖掘出合成途徑中的關(guān)鍵基因元件尤為重要。

之后進(jìn)行的是底盤細(xì)胞優(yōu)化，即如何選擇最適合的菌株，如何改造最適合的菌株。接下來是代謝途徑/基因表達(dá)途徑的構(gòu)建和產(chǎn)物鑒定，由于產(chǎn)物種類眾多，功能鑒定又具有獨特性，所以難度最大。最后還要解決分離純化、放大量產(chǎn)，因為從實驗階段擴大生產(chǎn)也同樣是難點。

當(dāng)前，合成生物已經(jīng)在多個領(lǐng)域落地實現(xiàn)初步產(chǎn)業(yè)化。

信息來源：《合成生物學(xué)》，《生命科學(xué)》

02

各應(yīng)用領(lǐng)域中 都見合成生物身影

合成生物學(xué)在基因設(shè)計、菌株改造、產(chǎn)物功能性質(zhì)的鑒定、分離純化、放大量產(chǎn)等方面存在多學(xué)科知識交叉，且多環(huán)節(jié)都有高技術(shù)壁壘，需要企業(yè)長時間經(jīng)驗積累，目前國內(nèi)外尚未出現(xiàn)真正的合成生物學(xué)領(lǐng)軍者。

目前可以看到在醫(yī)藥領(lǐng)域，Amyris公司的研發(fā)團(tuán)隊在JayD.Keasling教授帶領(lǐng)下實現(xiàn)基于合成生物學(xué)技術(shù)的青蒿素前體合成，大大優(yōu)化了其合成途徑。

同時，合成生物學(xué)科學(xué)家還在癌癥、遺傳、代謝類疾病等領(lǐng)域深耕，部分因基因缺陷或遺傳突變的苯丙酮尿癥患者，因肝臟中的苯丙胺酸氫化酶缺乏或失活會造成苯丙氨酸難以代謝而持續(xù)積累，Synlogic公司正在不斷嘗試通過經(jīng)過改造的腸道微生物解決苯丙氨酸的代謝問題，目前該研究進(jìn)度已進(jìn)行到三期臨床，有望緩解更多病人的痛苦。此外，食品級乳酸菌的合成生物學(xué)改造同樣被列為有希望的Ⅰ型糖尿病療法。

工業(yè)領(lǐng)域，凱賽生物(行情688065,診股)利用生物法發(fā)酵生產(chǎn)長鏈二元酸并替代化學(xué)法市場，百斯杰則在2014年推出了首個具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)酶產(chǎn)品普魯蘭酶，打破了海外公司在工業(yè)酶領(lǐng)域的壟斷。

通過工程化、自動化變革，合成生物在醫(yī)藥、工業(yè)、消費、農(nóng)業(yè)等多個領(lǐng)域落地實現(xiàn)初步產(chǎn)業(yè)化。

隨著政策、資本、技術(shù)等多重因素驅(qū)動，合成生物正在迎來產(chǎn)業(yè)化加速階段。

信息來源：麥肯錫

03

多因素共振 行業(yè)進(jìn)入爆發(fā)期

近年來，關(guān)于推進(jìn)合成生物發(fā)展的政策頻發(fā)。

合成生物學(xué)發(fā)展符合我國“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)，與傳統(tǒng)技術(shù)路線相比，更環(huán)保、成本優(yōu)勢更明顯。2020年以來，無論是國家發(fā)改委、科技部、工信部還是各主要經(jīng)濟地區(qū)，均發(fā)布了關(guān)于推進(jìn)合成生物發(fā)展的政策。

2022年5月10日，國家發(fā)改委發(fā)布的《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》中，明確指出包括合成生物學(xué)在內(nèi)的生物經(jīng)濟，是未來中國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的新動力。

圖/公開資料整理

與此同時，底層技術(shù)成熟帶來的成本下行，為合成生物高速發(fā)展奠定了基石。

底層技術(shù)的發(fā)展成熟為合成生物學(xué)的飛速發(fā)展提供支持。直觀體現(xiàn)在近年來基因測序、編輯及DNA合成、組裝技術(shù)不斷進(jìn)步所帶來的技術(shù)成本降低，近20年內(nèi)DNA合成單堿基的成本降低了百倍以上。

上游公司通過設(shè)計開發(fā)高通量平臺實現(xiàn)了DNA合成等技術(shù)的自動化，基因測序、合成的規(guī)模效應(yīng)為合成生物學(xué)技術(shù)公司開發(fā)產(chǎn)品解決了后顧之憂。同時基因合成技術(shù)進(jìn)步使得合成基因的長度及穩(wěn)定性都有較大幅度的提升，為合成生物學(xué)技術(shù)開發(fā)提供了更多的方向，越來越多具備新功能的生物元件成功開發(fā)。

數(shù)據(jù)來源：Bioeconomy Capital

從學(xué)術(shù)領(lǐng)域的角度來看，近五年迎來了基礎(chǔ)研究的爆發(fā)式增長，也一定程度說明了底層技術(shù)突破所帶來的動力和發(fā)展可能。我國合成生物學(xué)領(lǐng)域論文數(shù)量占比近五年內(nèi)飛速提升，已占到發(fā)文總量的62.1%，越來越多的合成生物學(xué)公司在這些基礎(chǔ)研究帶動下出現(xiàn)了。

資本端的投融資快速增長，更是直觀體現(xiàn)出了行業(yè)的爆發(fā)態(tài)勢。

2009-2020年，全球合成生物學(xué)初創(chuàng)公司共計獲融資額215億美元，而在2021年達(dá)到180億美元，單年獲融資額占過去12年比例超80%，2021年已成為合成生物學(xué)投資的重要節(jié)點。其中第三季度單季度融資額為61億元，為歷史單季度最高水平。

同樣在國內(nèi)，2015-2020年間每年的合成生物學(xué)領(lǐng)域投融資數(shù)量僅有個位數(shù)，直到2021年增長到16例；投融資金額方面，2018年金額實現(xiàn)高度增長至26.71億元；2020年、2021年分別為21.6億元、22.95億元。

數(shù)據(jù)來源：Synbiobeta

此背景下，合成生物行業(yè)總規(guī)模2024年將超千億。

前瞻產(chǎn)業(yè)研究院測算，全球合成生物學(xué)市場規(guī)模至2020年已達(dá)到68億美元，2025年將達(dá)到208億美元，復(fù)合增長率28.8%。目前合成生物學(xué)在各個領(lǐng)域均保持高速增長的狀態(tài)，根據(jù)BCCResearch預(yù)測，醫(yī)療領(lǐng)域合成生物學(xué)2024年市場規(guī)模將達(dá)到50.22億美元，復(fù)合增長率18.9%；在各領(lǐng)域中增長最快的是食品和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，2019-2024年期間年復(fù)合增長率在64%左右。

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產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)

靜待市場紅利起

當(dāng)前階段，合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)鏈由上、中、下游三類公司構(gòu)成。

上游企業(yè)專注于提供DNA測序、合成、編輯等底層技術(shù)服務(wù)，隨著上游訂單服務(wù)量的增多，具備底層技術(shù)優(yōu)勢的公司在服務(wù)研發(fā)過程中積累了大量的DNA合成與生物元件設(shè)計方面的經(jīng)驗。這些寶貴的經(jīng)驗以數(shù)據(jù)庫的形式搭配“搜索引擎”，為中游及下游企業(yè)提供服務(wù)時更簡便、準(zhǔn)確。

中游是以菌株改造、篩選等生物合成技術(shù)和工藝研發(fā)為主，并致力于自動化、工業(yè)化生產(chǎn)轉(zhuǎn)化的平臺型公司。平臺型公司與下游企業(yè)展開商業(yè)化合作，加速合成生物學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

下游是利用合成生物學(xué)技術(shù)生產(chǎn)不同領(lǐng)域產(chǎn)品的產(chǎn)品型公司，旨在對傳統(tǒng)合成技術(shù)進(jìn)行補充或替代。在其商業(yè)化、規(guī)?；^程中需要體現(xiàn)合成生物學(xué)合成技術(shù)經(jīng)濟高效等核心競爭力，因此選品是否合適對產(chǎn)品型公司至關(guān)重要。

其中，金斯瑞依托了基因合成業(yè)務(wù)優(yōu)勢，于2013年孵化出南京百斯杰（Bestzyme），正式進(jìn)軍工業(yè)酶制劑領(lǐng)域。2014年百斯杰成功開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的首個產(chǎn)品普魯蘭酶，2016年擴充了動物飼料酶/添加劑業(yè)務(wù)線，2018年將綜合產(chǎn)能規(guī)模擴大至了15萬標(biāo)噸。

目前百斯杰在國內(nèi)工業(yè)酶制劑企業(yè)內(nèi)收入增長率位列第一，未來還會往人造肉、醫(yī)藥中間體等領(lǐng)域拓展。

作為國內(nèi)酶制劑領(lǐng)域頭部企業(yè)的諾唯贊(行情688105,診股)，由于合成生物學(xué)底層技術(shù)相同，所以在使能技術(shù)上具備優(yōu)勢，公司合成生物學(xué)業(yè)務(wù)于2022年剛剛起步，目前主要以醫(yī)美領(lǐng)域的多肽產(chǎn)品為主，后續(xù)隨投入逐漸增加，將會拓展到化工、醫(yī)藥中間體等領(lǐng)域。

凱賽生物則是國內(nèi)合成生物學(xué)龍頭企業(yè)，已經(jīng)實現(xiàn)了生物法長鏈二元酸（DC10-DC18）和生物基戊二胺、生物基聚酰胺（泰綸、E-2260、E-1273、E-3300、E-6300）等產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和商業(yè)化放量，目前各產(chǎn)品線也在積極擴產(chǎn)當(dāng)中。

從行業(yè)地位來看，公司在已經(jīng)成為全球長鏈二元酸的主要供應(yīng)商，基本上承擔(dān)了國外的需求，在國內(nèi)市場份額約在9成左右。

華恒生物(行情688639,診股)則是合成生物學(xué)丙氨酸龍頭企業(yè)，主要從事氨基酸及其衍生物產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的高新技術(shù)企業(yè)，主要產(chǎn)品包括丙氨酸系列產(chǎn)品（L-丙氨酸、DL-丙氨酸、β-丙氨酸）、D-泛酸鈣和α-熊果苷等，可應(yīng)用于日化、醫(yī)藥及保健品、食品添加劑、飼料等眾多領(lǐng)域。

經(jīng)過多年的創(chuàng)新發(fā)展，公司已經(jīng)成為全球領(lǐng)先的通過生物制造方式規(guī)?；a(chǎn)小品種氨基酸產(chǎn)品的企業(yè)之一，丙氨酸系列產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模位居國際前列。

華東醫(yī)藥(行情000963,診股)則是在工業(yè)微生物領(lǐng)域不斷發(fā)力，通過投資并購及企業(yè)合資，形成了以琿達(dá)作為早期工藝研發(fā)，華昌高科（核苷）、九陽生物（高端抗生素原料）、湖北美琪（大健康）作為后期規(guī)?；a(chǎn)的架構(gòu)，終端應(yīng)用覆蓋ADC毒素、高端原料藥/中間體、核苷、營養(yǎng)原料、醫(yī)美原料等。

而深耕生物發(fā)酵十余年的金城醫(yī)藥(行情300233,診股)，在谷胱甘肽之后，近兩年商業(yè)化了包括腺苷蛋氨酸、蝦青素、PQQ、煙堿和4-AA等在內(nèi)的合成生物學(xué)相關(guān)產(chǎn)品，其中腺苷蛋氨酸今年三季度擴產(chǎn)達(dá)產(chǎn)、煙堿產(chǎn)能開始爬坡、4-AA產(chǎn)能投放、年底蝦青素達(dá)產(chǎn)，在研產(chǎn)品十余個。

隨著行業(yè)熱度不斷上行，合成生物相關(guān)企業(yè)受到資本市場的關(guān)注度也將持續(xù)提升。

關(guān)鍵詞： 市場規(guī)模 自主知識產(chǎn)權(quán)