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產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展階段

合成生物產(chǎn)業(yè)即運(yùn)用合成生物學(xué)的手段實(shí)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(jìn)行化學(xué)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(xué)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(xué)技術(shù)的專利布局進(jìn)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(xué)；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(kuò)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(dá)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(dá)到83.6%。我國合成生物學(xué)從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)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)?？焖僭鲩L，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(dá)46%。2021年以來，隨著海內(nèi)外多家合成生物學(xué)企業(yè)上市和資本市場的突出表現(xiàn)，大量VC機(jī)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(jì)，全球經(jīng)濟(jì)活動中60%的物質(zhì)產(chǎn)品可由生物技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，在2030年至2040年期間，合成生物學(xué)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(jì)效益。

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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(jì)和自動化平臺，涉及生物設(shè)計(jì)軟件、自動化實(shí)驗(yàn)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(xué)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(jì)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(xué)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(lán)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(jìn)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(xué)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(hù)膚應(yīng)用落地上加大細(xì)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(jìn)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。

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合成生物的主要細(xì)分領(lǐng)域

合成生物學(xué)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(jī)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。

1、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(jī)垃圾資源、合成氣和CO2等為原料，利用人工設(shè)計(jì)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(xiàn)了全球消費(fèi)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(shí)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(jī)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(xué)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(diǎn)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(xì)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(xì)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)。

5、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(xué)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(xì)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(xì)胞為反應(yīng)器，進(jìn)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(lán)生物、金城醫(yī)藥、普利制藥、凱萊英、中科碳元、合生基因等。

6、環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)

合成生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)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(shí)現(xiàn)資源化利用；二是通過細(xì)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。

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雙輪驅(qū)動的產(chǎn)業(yè)布局模式

合成生物學(xué)是匯集生物學(xué)、基因組學(xué)、工程學(xué)和信息學(xué)等多種學(xué)科的交叉學(xué)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(dá)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(xì)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(jī)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(jì)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(xué)城，3個生產(chǎn)基地分別位于山東濟(jì)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(jìn)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(diǎn)，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(yùn)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(jì)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(tuán)隊(duì)、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(xué)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(xué)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）。