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合成生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析

媒體：東灘智庫作者：尹福臣 專業(yè)號：孫瑩 2023-10-11 09:57:28

產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展階段

合成生物產(chǎn)業(yè)即運用合成生物學的手段實現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化

，主要利用糖

、淀粉

、纖維素

、二氧化碳等為原料

，進行化學品、藥品、食品、生物能源、生物材料等物質(zhì)加工與合成

。其生產(chǎn)過程主要包含菌種改造

、代謝調(diào)控

、分離純化、聚合工藝

、應(yīng)用開發(fā)五個重要環(huán)節(jié)

。

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展看，2000年合成生物學基礎(chǔ)研究領(lǐng)域開始加速發(fā)展

；2011年以來基因測序

、基因合成和基因編物學技術(shù)的專利布局進入加速期；2013年CRISPR技術(shù)極大降低了基因編輯的難度和成本

，徹底改變了合成生物學

；2015年以來合成生物產(chǎn)業(yè)投資加速，產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴大

。

根據(jù)Deep Tech 2021年的研報數(shù)據(jù)

，2021年全球合成生物產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模達73.7億美元，2016-2021年間合成生物產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模的年復(fù)合增長率（CAGR）達到83.6%

。我國合成生物學從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)發(fā)展進入了快車道

，2022年市場規(guī)模約為102.99億元，同比增長75.81%

。

SynbioBeta數(shù)據(jù)顯示

，2009-2021年全球合成生物融資規(guī)模快速增長

，從2011年的4億美元增長至2021年的180億美元

，年復(fù)合增長率達46%。2021年以來

，隨著海內(nèi)外多家合成生物學企業(yè)上市和資本市場的突出表現(xiàn)

，大量VC機構(gòu)也迅速展開在該領(lǐng)域的密集布局。

合成生物產(chǎn)業(yè)不僅是以新的生物制造技術(shù)替代傳統(tǒng)產(chǎn)品生產(chǎn)

，還將催生許多新技術(shù)新產(chǎn)品的創(chuàng)造

。據(jù)麥肯錫咨詢公司預(yù)計，全球經(jīng)濟活動中60%的物質(zhì)產(chǎn)品可由生物技術(shù)進行生產(chǎn)

，在2030年至2040年期間

，合成生物學技術(shù)每年將為全球帶來2萬億至4萬億美元的直接經(jīng)濟效益。

產(chǎn)業(yè)鏈及產(chǎn)業(yè)生態(tài)構(gòu)成

合成生物產(chǎn)業(yè)鏈可以劃分為工具層

、平臺層和應(yīng)用層

。上游工具層提供基礎(chǔ)技術(shù)和原料，涉及DNA合成

、測序

、基因編輯、酶工程

、模式生物庫等

；中游平臺層提供生物體設(shè)計和自動化平臺

，涉及生物設(shè)計軟件、自動化實驗設(shè)備

、生物工廠等

；下游應(yīng)用層開發(fā)面向不同行業(yè)領(lǐng)域的垂直產(chǎn)品或服務(wù)，是產(chǎn)業(yè)鏈上的核心盈利環(huán)節(jié)

。

合成生物學領(lǐng)域的公司主要分為兩類：一是平臺型商業(yè)模式

，提供生物體設(shè)計與軟件開發(fā)等平臺化的集成系統(tǒng)，包括元件庫和菌種庫的積累以及加載信息

、工程技術(shù)的研發(fā)平臺

；二是產(chǎn)品型商業(yè)模式，借助合成生物學技術(shù)生產(chǎn)原料或產(chǎn)品

，需要打通從生物改造

、發(fā)酵純化到產(chǎn)品改性的全產(chǎn)業(yè)鏈。如藍晶微生物從菌種篩選

、培養(yǎng)

、優(yōu)化到產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)

、銷售進行全產(chǎn)業(yè)鏈布局

，已開發(fā)生物可降解材料PHA、再生醫(yī)學材料

、食品添加劑等產(chǎn)品

。

產(chǎn)品型商業(yè)模式又可分為提供原料和終端產(chǎn)品兩類，前者如瑞德林生物依托多肽和酶催化領(lǐng)域的技術(shù)儲備

，致力于特色原料藥

、化妝品功能原料、保健品特色原料

、功能性分子砌塊等領(lǐng)域的開發(fā)

，產(chǎn)品包括玻色因、九肽-1

、依克多因

、燕窩酸等；后者如水羊股份以小分子透明質(zhì)酸切入合成生物賽道

，側(cè)重從護膚應(yīng)用落地上加大細分領(lǐng)域研發(fā)

，開發(fā)面膜、水乳膏霜等美妝產(chǎn)品

。

作為合成生物領(lǐng)域的龍頭企業(yè)

，華熙生物在產(chǎn)業(yè)生態(tài)方面進行了多方面探索。一是原料提供商，其玻尿酸原液銷量占全國70%

、全球30%的市場

；二是產(chǎn)品化開發(fā)，其旗下自有產(chǎn)品品牌18個

，包括潤百顏、夸迪

、Bio-MESO肌活

、米蓓爾等，合作并代加工各品牌品類產(chǎn)品已超過200余個

；三是平臺化發(fā)展

，從單一活性物到活性物平臺公司，探索膠原蛋白

、麥角硫因

、人乳寡糖等新賽道新領(lǐng)域，尋求支撐企業(yè)持續(xù)成長的第二

、第三曲線

。

合成生物的主要細分領(lǐng)域

合成生物學作為一種底層技術(shù)，為能源

、醫(yī)藥

、營養(yǎng)健康、農(nóng)業(yè)

、環(huán)保

、新材料等多個領(lǐng)域帶來巨大的增長機會，近年來在化妝品

、營養(yǎng)健康

、農(nóng)業(yè)食品等領(lǐng)域的應(yīng)用更是迅猛增長。

、可再生能源

在能源領(lǐng)域

，主要體現(xiàn)在以農(nóng)林廢物資源、城市有機垃圾資源

、合成氣和CO2等為原料

，利用人工設(shè)計的合成生物系統(tǒng)生產(chǎn)不同產(chǎn)品類型的能源產(chǎn)品。合成生物能源包括生物乙醇

、生物柴油

、高級醇等生物液體燃料、生物沼氣(甲烷)

、生物氫氣及生物電等

。目前全球至少有60多個國家開始推行生物能源，其中巴西、美國

、歐盟貢獻了全球消費量的84%

。

2、生物基材料

在生物基材料領(lǐng)域

，主要生產(chǎn)生物基丁二酸

、長鏈二元酸、1,4-丁二醇

、異丁醇

、1,3-丙二醇、異丁烯

、戊二胺

、聚乳酸（PLA）、聚羥基脂肪酸酯（PHA）等生物基聚合物和單體

，取代傳統(tǒng)化工生產(chǎn)的各種日化用品

，如尼龍、塑料

、橡膠等

。研究發(fā)現(xiàn)，約有85%的塑料可以被生物基塑料替代

。如凱賽生物的生物基聚酰胺產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用在民用絲

、工業(yè)絲、工程塑料

、復(fù)合材料等領(lǐng)域

。

3、化妝品及營養(yǎng)品

在化妝品和營養(yǎng)品領(lǐng)域

，利用合成生物技術(shù)實現(xiàn)功能糖

、蛋白質(zhì)、多肽

、氨基酸

、核苷酸等生物活性物開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，為新興企業(yè)發(fā)展提供了巨大機遇

。如華熙生物的透明質(zhì)酸

、巨子生物的重組膠原蛋白、嘉必優(yōu)的功能性營養(yǎng)化學品等

。植物免疫蛋白（螺旋藻蛋白

、免疫球蛋白、活性肽等）

、植物提取物（人參皂苷

、紅景天苷、雪蓮素等）、益生菌（工程益生菌）等

，都是市場追捧的熱點產(chǎn)品

。

4、農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)

在農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)領(lǐng)域

，合成生物技術(shù)應(yīng)用包含基因農(nóng)業(yè)

、蛋白飼料、肉類和乳制品

、飲品

、食品安全、調(diào)味劑和添加劑等多個方向

，代表企業(yè)有梅花生物、星湖科技

、三元生物等

。利用基因編輯技術(shù)改良農(nóng)作物，通過生物發(fā)酵生產(chǎn)蛋白飼料

，通過動植物細胞工廠培養(yǎng)人造肉

、人造蛋白和人造油脂等，通過微生物細胞工廠生產(chǎn)人工合成淀粉

、蛋白質(zhì)等

，將是未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的常態(tài)。

、生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)

在生物醫(yī)藥領(lǐng)域

，合成生物技術(shù)可以用于藥物生產(chǎn)、醫(yī)學診斷和治療方法開發(fā)等

，涉及體外檢測

、RNA疫苗、藥物

、抗生素

、細胞免疫療法、微生態(tài)療法

、基因治療

、藥物成分生產(chǎn)和制藥用酶等諸多方向。以微生物

、植物

、動物細胞為反應(yīng)器，進行天然活性物質(zhì)的生產(chǎn)和加工

，將是中藥現(xiàn)代化的一種新策略

。代表企業(yè)有蔚藍生物、金城醫(yī)藥、普利制藥

、凱萊英

、中科碳元、合生基因等

。

、環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)

合成生物技術(shù)在環(huán)境保護領(lǐng)域的利用，一是體現(xiàn)在處理廢水

、廢氣等環(huán)境污染物

，實現(xiàn)資源化利用；二是通過細胞工廠生產(chǎn)各類生物基材料

，替代過去傳統(tǒng)動植物提取

、石化基來源的材料，可以極大降低資源消耗和碳排放

；三是將二氧化碳資源化

，來生產(chǎn)合成淀粉、葡萄糖等產(chǎn)品

。

雙輪驅(qū)動的產(chǎn)業(yè)布局模式

合成生物學是匯集生物學

、基因組學、工程學和信息學等多種學科的交叉學科

，合成生物產(chǎn)業(yè)具有明顯的創(chuàng)新驅(qū)動屬性

，科技資源密集、生物產(chǎn)業(yè)發(fā)達的地區(qū)是合成生物企業(yè)的主要策源地

。目前

，國內(nèi)最多的合成生物企業(yè)匯聚于長三角、京津冀

、粵港澳等地區(qū)

，不少企業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為細分領(lǐng)域行業(yè)龍頭。

龍頭企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈布局

，為各地發(fā)展合成生物產(chǎn)業(yè)提供了廣泛的機會

。如梅花生物目前已完成河北廊坊、內(nèi)蒙通遼

、新疆烏魯木齊

、吉林白城等多區(qū)域布局；華熙生物從濟南研發(fā)生產(chǎn)基地

，逐步形成上海研發(fā)中心

、北京國際創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)基地、天津生產(chǎn)基地

、湘潭生產(chǎn)基地

、海南科技產(chǎn)業(yè)園等產(chǎn)業(yè)布局

；凱賽生物總部和研發(fā)中心位于上海張江科學城，3個生產(chǎn)基地分別位于山東濟寧市

、新疆烏蘇市和山西太原市

。

伴隨龍頭企業(yè)的不斷壯大、創(chuàng)業(yè)企業(yè)的大量涌入

，合成生物產(chǎn)業(yè)進入到龍頭企業(yè)裂變與創(chuàng)業(yè)企業(yè)孵化雙輪驅(qū)動的發(fā)展局面

。合成生物產(chǎn)業(yè)大多具有新材料屬性，天然具有向應(yīng)用延伸的特點

，十分適合“1+N”產(chǎn)業(yè)共同體模式

。依托龍頭企業(yè)的核心技術(shù)和產(chǎn)品優(yōu)勢，一方面建立基于生物活性材料等的垂直孵化器

，招引應(yīng)用產(chǎn)品創(chuàng)新研發(fā)企業(yè)

，持續(xù)快速開發(fā)新產(chǎn)品；一方面招引行業(yè)品牌銷售企業(yè)

，合資合作開發(fā)運營新的品牌產(chǎn)品

，最終形成“核心材料研發(fā)-行業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新-品牌合作分銷”的產(chǎn)業(yè)共同體。

從區(qū)域經(jīng)濟視角來看

，伴隨合成生物產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展，合成生物產(chǎn)業(yè)集群或?qū)I(yè)園區(qū)將形成多種發(fā)展模式

，比如龍頭企業(yè)引領(lǐng)的產(chǎn)業(yè)共同體

、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)企業(yè)集聚區(qū)、依賴資源和成本優(yōu)勢的制造業(yè)集聚等等

。而真正構(gòu)建合成生物產(chǎn)業(yè)集群

，有賴于平臺、科技

、人才團隊

、產(chǎn)業(yè)園、資本等產(chǎn)業(yè)生態(tài)的支撐

，典型如深圳光明區(qū)構(gòu)建的合成生物產(chǎn)業(yè)生態(tài)

，包括教育（深理工合成生物學院）、平臺（合成生物研究重大科技基礎(chǔ)設(shè)施）

、科研（深圳合成生物學創(chuàng)新研究院）

、產(chǎn)業(yè)（深圳市工程生物產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心、合成生物產(chǎn)業(yè)園）和資本（合成生物產(chǎn)業(yè)基金）

。

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