2024合成生物学产业链及前景分析报告
《“十四五”生物经济发展规划》中，明确提出了合成生物学作为关键技术创新领域，要求突破一系列核心技术，促进其在医药、农业、化工、能源等多领域的应用转化。同时出台的一系列支持科技创新和战略性新兴产业发展的政策文件中，都包含了对合成生物技术研发、产业化项目的支持措施。
到本世纪末，生物制造可能占全球制造业产出的1/3以上，价值接近30万亿美元，合成生物学的发展极有可能带来新一轮的产业革命。
合成生物学被视作继“DNA双螺旋结构”、“基因组技术”之后的第三次生物科技革命，推动人类实现从“认识生命”到“设计生命”的伟大跨越。今天我们就来一起聊聊合成生物学。
报告摘要
1.合成生物学是什么？
最近，一种抗癌药，紫杉醇的生物合成也取得了重要的突破，这也让抗癌领域向前迈出了关键的一步。紫杉醇是从杉树的树皮中提取出来，而失去树皮的杉树只有死路一条。科学家们发现利用合成生物学能从微生物体内生产紫杉醇，这便挽救了大量植物“活化石”。
合成生物学是一个多学科交叉的研究领域，它就像是把生物学、工程学、物理学和化学等等这些不同的学科知识混合在一起，创造出一些自然界里没有的新奇生物系统。
合成生物学是一种平台技术，把生物的细胞分拆、改写或者重造，来让原本的生物更加成为我们想要的东西。比如，他可以开发新药，甚至定制个性化的治疗方案；还能培育出不怕虫子、抗旱的粮食植物作物，让农业更高效；说不定未来还能培育出能吃掉塑料的微生物，帮助清理垃圾...
预计未来10年，有400多个应用场景可以被生物技术迭代或替代，有60%的物质生产都可通过生物制造方式实现，合成生物学在这其中，就是一种基础技术，用来开发其他应用程序或生产工艺。
2.从技术角度看，合成生物学是怎么操作的？
合成生物产品制造是一个系统性很强的活儿，需要考虑技术、设备、工艺、市场等维度。最好是能够从终点往前推，为“技术”去匹配“市场“，找准产品的赛道是商业化成功关键。
技术角度看，主要包括“自上而下“和“自下而上“两大方向：“自上而下”是将全新功能引入活细胞等生命体或生物；“自下而上”则是在体外合成全新生命系统。
除此之外，广义的合成生物学还包括“加工”生命有机体，比如酶催化合成、无细胞合成、DNA存储等；还可以强化或弱化某个生物原本的功能，不断突破自然生物体合成功能与范围的局限。
例如，胶原蛋白。胶原蛋白来自人体自身，但总不能直接从人体提取，抛开论理不谈，难度大、成本还高。但在2022年，研究人员从大肠杆菌中，生产了胶原蛋白，并让它实现了产业化，这才让我们都用上了胶原蛋白护肤品。
相比传统路径，合成生物学更加可持续发展，它在生产过程中所需要的反应条件更为温和，产业链条更短、更高效，更安全。
3.合成生物学的发展史
2000-2003年是合成生物学的创建时期，是学者们开发各类研究手法和理论的阶段，这个时期的典型成果是在大肠杆菌中实现青蒿素前体途径的工程化。
2004年至2007年是合成生物学的扩张和发展期，合成生物学概念迅速推广，2004年举办了第一个国际性会议“合成生物学1.0”，还举办了知名赛事iGEM竞赛。技术研发上，是从转录调控扩展到转录后和翻译调控。比较典型的成果是，2006年，利用工程菌首次侵入癌细胞，成为工程化活体疗法的先驱。
2008年到2013年，合成生物学迎来了创新和应用转化期，底层技术效率的大幅提升，推动了更多技术开发，更多应用落地。
2014年以后到现在，其中又加入了计算机技术、生物大数据、生物工程化平台等等，合成生物学进入了一个新的发展阶段。比如，DBT循环扩展成DBTL循环；理论方面，“半导体合成生物学”、“工程生物学”等一些新理念被提出。
通过他的发展史，我们也能看出合成生物学的驱动力——技术——合成生物学的三大基础使能技术：基因测序（“读”）、基因编辑（“改”）、基因合成（“写”）。
读改写的快速发展，及技术优化带来的成本下降是推动合成生物学行业发展的重要驱动因素。要知道，人类全基因组测序的成本在2007年时是100万美元，现在已经降低到1000美元以下。这些都归功于合成生物学。
4.合成生物学的产业链
从产业链看，合成生物学可分为上、中、下游三个环节。
上游聚焦使能技术的开发，包括测序、编辑、合成、虚拟测试、AI赋能等等。属于支持型企业，工具层面的技术型公司，包括专业软件、仪器设备、自动化/智能化服务。上游的企业重点关注底层技术的革新和研发上的降本增效。
中游是技术服务型企业，可以类比医药领域的CRO模式，整合相应的技术、数据和资源，提供高效且可复用的技术平台，这些企业的核心在于路径开发，合成路线的选择以及技术上的跑通，例如底盘细胞的选择和改造、培养条件的优化、纯化方法的开发等等。
下游企业属于产品型，主要是利用合成生物学技术取代现有工艺或开拓新产品。核心技术在于能否大规模生产？生成的成本、批间差及良品率的把控。其中主要影响的四大赛道分别是医疗健康、农业和食品、医美日化以及工业化学品/能源行业。这些应用，可能对全球经济，每年都产生超过2万亿美元的直接影响。
产业链的中游企业更强调技术平台的通用性，下游企业更强调应用领域的聚焦、产品的精细打磨及商业化放量。
其实中下游之间也没有一个明确的界限，行业里不少生物技术公司实际上都是中下游一体化布局。
5.市场规模格局
根据BCC Research统计，2021年全球合成生物学市场规模约为95亿美元，预计2026年行业规模将达到332亿美元，对应5年复合增速约为28%。从下游应用领域看，医疗健康是第一大应用市场。2021年医疗健康合成生物学市场规模为32.2亿美元，预计2026将达到69亿美元，对应5年复合增速约为16%。
从全球竞争格局看，主要由北美主导，其次是欧洲，亚太。
6.龙头企业
从2019-2022年“生物合成万物”的第一波浪潮到2023年，合成生物学已从“技术”发展成为生物制造“产业”。
它正迎来商业化驱动的第二波浪潮。具备领先技术和量产能力的创新型企业将蓬勃发展。接下来，产业化先行者将率先迈入产品规模化和营收增长的黄金发展期。
什么样的公司能够脱颖而出？除了选品，能够大规模生产也很重要。
例如蓝晶微生物。他有一个很牛的产品，通过优化菌种，降低了PHA50%多的成本。PHA在土壤和水体中能够在半年内自然分解，因此被认为是一种环保的“绿色塑料”，可以替代传统塑料，来减少“白色污染”。PHA优点很突出，但他的生产过程需要大量的能源消耗，这就导致PHA的成本比较高，限制它大规模使用。2023年，蓝晶微成功大规模生产，也让PHA正式进入商业化阶段。
整体看，具有产业竞争力、在商业化阶段有所突破的企业更值得关注。
国内相关企业主要有：
中上游使能技术及研发龙头：金斯瑞生物科技、药石科技，华大智造，博济医药等；
下游具有商业化产品研发和销售能力龙头企业：川宁生物、华东医药，睿智医药等；
生物反应器、生物样本存储等企业：海尔生物、迪安诊断，东富龙，宝莱特等。
无论是在技术推动还是市场拉动方面，合成生物学的增长动力都很强劲，预计未来6年的复合年增长率将大于20%，到2030年，行业有望超过700亿美元。当然，不仅仅是经济角度，更重要的是，如果目前开发的技术足够成功，足够成熟，合成生物学将带来的影响，将会颠覆现有生态。
祝大家年年有余幸福安康！
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