千億級市場！合成生物學多領域應用大爆發(fā)！

       合成生物學，一門新興的跨學科領域。

       既然是跨學科，就意味著能解決單一學科難以解決的復雜問題。這也正是合成生物學能廣泛應用在醫(yī)藥、農業(yè)、環(huán)保等諸多領域的原因。

       半合成生物學產業(yè)鏈的核心盈利環(huán)節(jié)

       合成生物學企業(yè)種類繁多，按產業(yè)鏈劃分，包括工具層、平臺層和產品層三大類：

       工具層

       上游為涉及DNA/RNA合成、DNA測序、工具酶和基因編輯服務（CRISPR-Cas9）等，由Ginkgo Bioworks、Twist Bioscience、Illumina、博雅輯因、華大智造等合成生物使能技術公司主導。

       平臺層

       中游為平臺層，專注于菌株的構建，打造高通量、自動化的技術平臺，對生物系統(tǒng)和生物體進行設計、開發(fā)的技術平臺，代表性公司包括Zymergen、Amyris、藍晶微生物等。

       應用層

       下游為應用層，涉及醫(yī)藥、農業(yè)、環(huán)保等各個領域的應用開發(fā)和產品落地，是產業(yè)鏈上的核心盈利環(huán)節(jié)。

       應用類公司能提供各種底層技術、關鍵核心技術和應用支持，在合成生物學產業(yè)鏈中具有提供產品增益的價值。

       例如，Agilent、Twist、Illumina等可以在上游提供定制的DNA合成和基因編輯服務，幫助研究人員設計和構建特定基因序列，用于合成生物學研究和應用開發(fā)。

       醫(yī)藥領域的Sangamo、Antheia和化工領域的Zymergen、凱賽生物、華恒生物，可以在中下游提供不同應用領域的過程設計、產品研發(fā)和生產，還能實現從實驗室到工業(yè)化生產的無縫銜接，提高生產效率。

       例如，華恒生物的丙氨酸產品被廣泛應用在日化、醫(yī)藥及保健品、食品添加劑、飼料等眾多領域；凱賽生物的生物基聚酰胺產品已經在民用絲、工業(yè)絲、工程塑料、復合材料等應用領域開發(fā)了系列客戶并形成銷售。

       顯而易見，應用類公司在合成生物學產業(yè)鏈中充當著“潤滑劑”的角色，通過提供更優(yōu)化的產品和服務，幫助整個產業(yè)鏈實現產品增益和產業(yè)升級。

       應用領域豐富，醫(yī)療健康占主導

       合成生物學在應用領域的豐富性，也是其發(fā)展的一大特點。

       按具體領域劃分，可將合成生物學企業(yè)分為產品研發(fā)型、技術服務型，還可進一步細分為生物醫(yī)藥公司、農業(yè)生物技術公司、環(huán)境生物技術公司、人工肉和替代蛋白公司等。其中，醫(yī)療健康是是合成生物學的第一大應用領域。

       根據CB insights數據，2021年全球合成生物市場規(guī)模達到736.93億美元，較2020年增長767.5%。從細分賽道來看，醫(yī)療是占比最大的領域，2021年市場規(guī)模達到687.24億美元，占比超過93%。

       另外，根據BCCResearch預測，醫(yī)療領域合成生物學2024年市場規(guī)模將達到50.22億美元，復合增長率18.9%；在各領域中增長最快的是食品和農業(yè)領域，2019-2024年期間年復合增長率在64%左右。

       以生物醫(yī)藥公司為例。

       Moderna公司主要研究如何使用合成生物學技術開發(fā)mRNA疫苗和疾病治療方法，其技術是基于CRISPR-Cas9系統(tǒng)，可以精確地修改病毒基因組中的特定區(qū)域，從而使其失去感染能力。因為這個技術，Moderna在新冠疫苗研發(fā)方面取得了重要突破，同時也吸引了阿斯利康合作開發(fā)心血管和腫瘤疫苗。

       另外，輝瑞與BioNTech合作，利用合成生物技術設計了mRNA新冠疫苗Comirnaty，還利用合成生物技術為新冠口服藥Paxlovid的中間體量產提供解決思路。當然，這也正是合成生物學逐步替代傳統(tǒng)的化學合成方法的具體表現。

       盡管海外藥企在前沿技術領域具有領先優(yōu)勢，但我國在醫(yī)藥領域的發(fā)展也正在逐漸崛起，其中也有不少藥企運用合成生物學技術研發(fā)新藥。

       例如，北京合生基因自主研發(fā)的核心產品SynOV1.1，就是國內原創(chuàng)的合成生物技術開發(fā)的首 款基因治療產品，于2020年11月獲得美國FDA臨床試驗許可，用于治療包括中晚期肝癌在內的甲胎蛋白（AFP）陽性實體瘤。

       北京合生基因的產品管線

       圖片來源：公司官網

       在農業(yè)領域，合成生物學技術的應用價值體現在改良農作物品種，提高產量和抗病蟲害能力等方面。

       例如，Indigo Agriculture利用合成生物學技術來改善植物的生長和抗病性，開發(fā)了一種“植物有益菌”（Plant-Microbe）生物技術，可通過將有益微生物應用于種子或土壤，來提高農作物的產量和健康；Inari Agriculture利用合成生物學技術來改良農作物的基因組，從而培育出適應不同環(huán)境條件和市場需求的新品種。

       國內草銨膦龍頭利爾化學是首家掌握精草銨膦大規(guī)?；铣申P鍵技術的企業(yè)，其中核心產品草銨膦是全球三大非選擇性除草劑之一，可通過生物降解的方式被分解，減少對土壤、水源和環(huán)境的影響。

       在環(huán)保領域，處理廢水、廢氣等環(huán)境污染物，實現資源化利用，是合成生物學的應用價值所在。

       例如，美國生物科技公司Bolt Threads利用合成生物學技術生產仿生絲（一種可持續(xù)替代傳統(tǒng)絲綢和化學纖維的材料）；LanzaTech利用合成生物學技術來改變微生物，使其能夠吸收和轉化廢棄物中的有害氣體，如二氧化碳和一氧化碳。

       更甚者，在人工肉和替代蛋白領域，Impossible Foods、Memphis Meats、Beyond Meat等公司還利用合成生物學技術開發(fā)植物基礎的替代性肉類產品，包括以植物原料制成的人造漢堡Impossible Burger、人造雞肉和牛肉等。

       可見，合成生物學在許多領域都有廣泛的應用，并且這些應用正在不斷擴大和發(fā)展。

       全產業(yè)鏈整合

       盡管合成生物學企業(yè)類型多樣，但大多都選擇運用合成生物學技術高度聚焦主業(yè)領域，并實現全產業(yè)鏈的整合。

       這意味著，這些企業(yè)在主業(yè)領域的產品研發(fā)過程中，從基礎研究到產品開發(fā)都具備自主技術能力，在產業(yè)鏈上具備更強的競爭力。

       最典型的莫過于產品導向型企業(yè)，往往側重產品所在市場的專項研究，并在尋求產品性能改良和生產成本降低的過程中引入合成生物學技術，之后再逐步實現從基礎研究到產品開發(fā)的全鏈條覆蓋，例如藍晶微生物、凱賽生物和華恒生物。

       藍晶微生物

       藍晶微生物是國內率先進入產業(yè)化的合成生物學公司之一，已經實現了從菌種篩選、培養(yǎng)、優(yōu)化到產品開發(fā)、生產、銷售的全產業(yè)鏈布局，致力于設計、開發(fā)、制造和銷售新型生物基分子和材料，其中包括生物可降解材料PHA、再生醫(yī)學材料、美妝新功能成分、新型食品添加劑、工程益生菌等，從而幫助消費品、食品、醫(yī)療、農業(yè)和工業(yè)等眾多行業(yè)的B端客戶在行業(yè)內開展差異化競爭。

       凱賽生物

       凱賽生物在合成生物學領域已形成從基因工程到菌種培養(yǎng)、生物發(fā)酵、分離純化和化學合成以及應用開發(fā)的全產業(yè)鏈布局，目前商業(yè)化產品主要聚焦聚酰胺產業(yè)鏈，包括為生物基聚酰胺及其單體生物法長鏈二元酸和生物基戊二胺。其中，“生物法長鏈二元酸系列”全球市占率高達80%以上，而且在“生物基戊二胺”產品領域是當前全球唯一具備戊二胺規(guī)模化生產能力的企業(yè)。

       華恒生物

       丙氨酸產品行業(yè)龍頭華恒生物，主要產品包括氨基酸系列產品（L-丙氨酸、DL-丙氨酸、β-丙氨酸、L-纈氨酸）、維生素系列產品（D-泛酸鈣、D-泛醇）和其他產品等，可廣泛應用于中間體、動物營養(yǎng)、日化護理、功能食品與營養(yǎng)、植物營養(yǎng)等眾多領域，已建成工業(yè)菌種創(chuàng)制、發(fā)酵過程智能控制、高效分離提取和產品應用開發(fā)等全產業(yè)鏈的技術領先優(yōu)勢。

       合成生物學是一個學科交叉、應用廣泛的新興產業(yè)，不僅需要企業(yè)自身努力，還需要依賴整個產業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的建設和發(fā)展。

       毫無疑問，合成生物學正在迅速發(fā)展并在各個領域展現出巨大的應用潛力，相關企業(yè)還將呈現高度專業(yè)化和細分領域聚焦的發(fā)展態(tài)勢。