合成生物學(xué)：乘政策東風(fēng)高速成長中
發(fā)展合成生物學(xué)意義重大，醫(yī)療健康是第一大應(yīng)用市場
綠綿科技
體現(xiàn)客戶服務(wù)價值為宗旨
meiwenxuan.cn
合成生物學(xué)是一個多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域，通過設(shè)計和建造新的生物元件、功能和系統(tǒng)，以構(gòu)建在自然界中并不存在的可控方式、生物邏輯和生產(chǎn)系統(tǒng)。發(fā)展合成生物學(xué)具有節(jié)能減排、有利于保障供應(yīng)鏈安全、顛覆全球供給格局等重要戰(zhàn)略和商業(yè)意義。全球多個國家出臺政策，紛紛鼓勵合成生物學(xué)發(fā)展，我國在 2022 年國家發(fā)改委印發(fā)的《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》中多次提及合成生物學(xué)，政策推動下行業(yè)有望迎來快速發(fā)展期。根據(jù) BCC Research 統(tǒng)計，2021 年全球合成生物學(xué)市場規(guī)模約為95 億美元，底層使能技術(shù)的不斷革新與各國政府的政策支持推動行業(yè)高速發(fā)展，預(yù)計 2026 年行業(yè)規(guī)模將達(dá)到 332億美元，對應(yīng) 5 年復(fù)合增速約為 28%。
合成生物學(xué)可以應(yīng)用于醫(yī)療健康、食品飲料、化工產(chǎn)業(yè)等多個領(lǐng)域，其中醫(yī)療健康是第一大應(yīng)用市場。2021 年醫(yī)療健康合成生物學(xué)市場規(guī)模為 32.2 億美元，預(yù)計 2026 將達(dá)到 69 億美元，對應(yīng) 5 年復(fù)合增速約為 16%，龍頭公司具有先發(fā)優(yōu)勢，增速有望超過行業(yè)平均。合成生物學(xué)在醫(yī)藥行業(yè)中可應(yīng)用的領(lǐng)域眾多，包括細(xì)胞免疫療法、RNA 藥物、基因編輯療法等創(chuàng)新療法，以及體外檢測、醫(yī)療耗材、藥物成分生產(chǎn)和制藥用酶等多個細(xì)分賽道。
1 發(fā)展合成生物學(xué)意義重大
1.1 合成生物學(xué)是生物制造重要的平臺技術(shù)
合成生物學(xué)是一個多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域，旨在整合生命科學(xué)、工程學(xué)、物理學(xué)與化學(xué)等學(xué)科，通過設(shè)計和建造新的生物元件、功能和系統(tǒng)，以構(gòu)建在自然界中并不存在的可控方式、生物邏輯和生產(chǎn)系統(tǒng)。美國國會研究服務(wù)局于 2022年發(fā)布的《合成/工程生物學(xué)：國會議題》報告中指出，合成生物學(xué)作為平臺技術(shù)，在生物制造中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。生物制造利用生物系統(tǒng)生產(chǎn)重要的生物分子，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食品、材料、能源和制藥等諸多行業(yè)，根據(jù)麥肯錫預(yù)測，未來全球 60%的物質(zhì)生產(chǎn)可通過生物制造方式實現(xiàn)，合成生物學(xué)在其中可以作為基礎(chǔ)技術(shù)，用來開發(fā)其他應(yīng)用程序或生產(chǎn)工藝。
狹義的合成生物學(xué)包括“自上而下“和“自下而上“兩大方向。“自上而下”指將全新功能引入活細(xì)胞等生命體或生物；“自下而上”則是在體外合成全新生命系統(tǒng)。廣義的合成生物學(xué)還包括任何對生命有機體關(guān)鍵要素的創(chuàng)新應(yīng)用，如酶催化合成、無細(xì)胞合成、DNA 存儲等。與傳統(tǒng)路徑相比，合成生物學(xué)與可持續(xù)發(fā)展的理念相契合,并且在生產(chǎn)過程所需的反應(yīng)條件更為溫和，產(chǎn)業(yè)鏈條更短、更加高效，整體具備一定的安全性。
此外，合成生物學(xué)可以高效利用原來不能利用的生物質(zhì)資源，合成原來不能生物合成、或者原來生物合成效率很低的產(chǎn)品，不斷突破自然生物體合成功能與范圍的局限。加拿大的科研人員 2021 年 9 月發(fā)表的題為“下一代合成生物學(xué)的新興監(jiān)管挑戰(zhàn)”綜述指出，盡管合成生物學(xué)已經(jīng)取得一定的成就，目前的方法仍然受限于對現(xiàn)有生命系統(tǒng)“自上而下”的重編程，需要克服這些限制才能充分發(fā)揮合成生物的潛力。而“自下而上”設(shè)計的類生命系統(tǒng)能夠在活細(xì)胞外（即無細(xì)胞合成生物學(xué)）發(fā)揮作用。
無細(xì)胞系統(tǒng)作為一種替代方案，提供了超越活細(xì)胞限制的類似生命功能。與基于細(xì)胞的方法相比，無細(xì)胞系統(tǒng)不受限于現(xiàn)有微生物，更有利于發(fā)揮主觀能動性，創(chuàng)造新的“生命體”。由于較少受到實驗條件的限制，無細(xì)胞系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)快速的“設(shè)計-構(gòu)建-測試-學(xué)習(xí)”的循環(huán)周期。Surto Biopharma 使用無細(xì)胞合成平臺生產(chǎn) ADC，生產(chǎn)含有非天然氨基酸的蛋白質(zhì)，并將其與其它小分子進(jìn)行偶聯(lián)。凱萊英則將無細(xì)胞合成體系應(yīng)用于高通量酶篩選，在少量酶（如 200 個酶）制備方面，預(yù)計可節(jié)約 50%的人工和節(jié)約 90%的時間。
1.2 設(shè)計-構(gòu)建-測試-學(xué)習(xí)（DBTL）循環(huán)在生產(chǎn)過程中持續(xù)迭代
從合成生物學(xué)的解決路線方案角度分析，其體外路線主要采用酶法工藝，過程涉及到酶設(shè)計與改造、多酶級聯(lián)催化、無細(xì)胞/類生命系統(tǒng)在體外實現(xiàn)生物合成；而其體內(nèi)路線采用生物發(fā)酵，涉及代謝通路改造，細(xì)胞工廠合成目標(biāo)產(chǎn)物，后續(xù)涉及提取純化等。
底盤細(xì)胞在合成生物學(xué)中扮演著非常重要的角色，它們是合成生物學(xué)研究和應(yīng)用的基礎(chǔ)。通過對底盤細(xì)胞的精準(zhǔn)調(diào)控和優(yōu)化，可以提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)更可持續(xù)和環(huán)保的生物技術(shù)解決方案。常用的模式微生物有釀酒酵母、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、谷氨酸棒桿菌等。
合成生物學(xué)圍繞 DBTL 循環(huán)（Design-Build-Test-Learn），通過持續(xù)迭代，逐步提高微生物的性能，從而優(yōu)化微生物的代謝途徑，設(shè)計出更有效的基因裝置，獲得理想的人工菌株，以期達(dá)到更高的生產(chǎn)效率和更優(yōu)質(zhì)的最終產(chǎn)品。設(shè)計（Design）是合成生物學(xué) DBTL 策略的基礎(chǔ)，指遵循一定的規(guī)則，利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)化生物元件對基因、代謝通路或基因組進(jìn)行設(shè)計；構(gòu)建（Build）階段旨在利用標(biāo)準(zhǔn)元件庫和基因工程技術(shù)，構(gòu)建出新的菌株，包括DNA合成、大片段組裝以及基因編輯。測試（Test）階段通過分析測試基因構(gòu)建體或經(jīng)改良的生物體性能，對目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行評估，因為無論是酶、單個生物元件，還是邏輯線路及模塊化的代謝途徑，在設(shè)計后，都會存在大量的突變體或目標(biāo)候選物。學(xué)習(xí)（Learn）階段則使用軟件和/或機器學(xué)習(xí)分析數(shù)據(jù)，對模型進(jìn)行優(yōu)化，以提高菌株的性能，為下一個循環(huán)改進(jìn)設(shè)計提供指導(dǎo)，過程中涉及數(shù)據(jù)收集整合、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果可視化和建模分析等。這些分析結(jié)果將反饋到新的設(shè)計中，通過不斷迭代獲得性能優(yōu)異的菌株，再結(jié)合發(fā)酵工程技術(shù)，利用淀粉等發(fā)酵底物進(jìn)行發(fā)酵，并通過分離純化過程，最終獲得所需的目標(biāo)產(chǎn)物。
與海外相比，中國的發(fā)酵能力更強、供應(yīng)鏈更完整。美國基礎(chǔ)研究比中國出現(xiàn)早，也相對較強，表現(xiàn)在菌種設(shè)計的通量，細(xì)胞工廠構(gòu)建的迭代快。而中國的供應(yīng)鏈則相對完整，同時擁有一個需求大且支付能力強的廣闊市場。特別地，中國是全球發(fā)酵大國，并且新技術(shù)、新產(chǎn)品商業(yè)化速度較快。展開看，就生產(chǎn)過程中的 DBTL 循環(huán)而言，其中的設(shè)計和構(gòu)建環(huán)節(jié)中外已經(jīng)處于同步發(fā)展階段，“卡脖子”風(fēng)險較小，真邁生物、齊碳科技、金斯瑞生物科技、輝大基因等在該領(lǐng)域有所布局。而在測試階段，中外相比仍有一些差距；在學(xué)習(xí)階段，行業(yè)整體仍在發(fā)展的早期，中外差距有望不斷縮小。
（在“設(shè)計”與“構(gòu)建”環(huán)節(jié)，中國技術(shù)水平快速追趕）
1.3 技術(shù)革新驅(qū)動合成生物學(xué)行業(yè)發(fā)展
合成生物學(xué)自 2000 年左右誕生以來，經(jīng)歷了四個重要的發(fā)展階段。2000-2003 年是合成生物學(xué)的創(chuàng)建時期，研究者們開發(fā)出多種具有領(lǐng)域特征的研究手段和理論，這個時期的典型成果是在大腸桿菌中實現(xiàn)青蒿素前體途徑的工程化。
2004 年至 2007 年是合成生物學(xué)的擴張和發(fā)展期，合成生物學(xué)概念迅速推廣，該領(lǐng)域第一個國際性會議“合成生物學(xué) 1.0”大會于 2004 年成功舉辦，合成生物學(xué)領(lǐng)域知名賽事 iGEM 競賽也在該年首次舉行。技術(shù)研發(fā)上從轉(zhuǎn)錄調(diào)控擴展到轉(zhuǎn)錄后和翻譯調(diào)控，2006 年利用工程菌首次侵入癌細(xì)胞，成為工程化活體療法的先驅(qū)。
2008 年至 2013 年，合成生物學(xué)迎來了創(chuàng)新和應(yīng)用轉(zhuǎn)化期，底層技術(shù)效率的大幅提升，推動了合成生物學(xué)技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用的不斷拓展。2009 年和 2012 年轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶（TALEN）和成簇規(guī)律間隔短回文重復(fù)序列及其相關(guān)蛋白基因（CRISPR/Cas）技術(shù)的相繼問世，基因編輯技術(shù)效率大幅提升，從而進(jìn)一步推動了合成生物學(xué)領(lǐng)域向前邁進(jìn)。在代謝工程領(lǐng)域，2008 年利用大腸桿菌中氨基酸的代謝產(chǎn)物成功生產(chǎn)了生物燃料。2013 年，Amyris 公司利用酵母菌株成功商業(yè)化生產(chǎn)青蒿素。
自 2014 年以后，隨著生物大數(shù)據(jù)的開源應(yīng)用與生物工程化平臺相結(jié)合，合成生物學(xué)進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段。合成生物學(xué)的“設(shè)計-構(gòu)建-測試”循環(huán)逐步擴展至“設(shè)計-構(gòu)建-測試-學(xué)習(xí)”循環(huán)。同時，“半導(dǎo)體合成生物學(xué)”、“工程生物學(xué)”等新理念或?qū)W科的提出，為合成生物學(xué)的發(fā)展注入了新的活力。
合成生物學(xué)的三大基礎(chǔ)使能技術(shù)——基因測序（“讀”）、基因編輯（“改”）和基因合成（“寫”）的快速發(fā)展及其所帶來的成本下降是推動合成生物學(xué)行業(yè)發(fā)展的重要驅(qū)動因素。在過去的幾十年里，DNA 測序技術(shù)取得了飛速的發(fā)展，從最初的 Sanger 測序技術(shù)逐步演進(jìn)到第二代和第三代測序技術(shù)，較大地提高了我們解讀基因組序列的能力?；蚝铣杉夹g(shù)方面，成熟的柱式合成法存在依賴于危險試劑和溶劑，效率和通量低，成本較高的問題。而超高通量芯片合成技術(shù)，以芯片作為 DNA 合成的載體，能夠在一次操作中合成超過十萬條寡核苷酸，成本相對于柱式合成法大幅下降。
迄今，基因編輯技術(shù)已經(jīng)歷了從鋅指蛋白技術(shù)（ZFP）到轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶技術(shù)（TALEN），再到成簇規(guī)律間隔短回文重復(fù)序列及其相關(guān)蛋白基因技術(shù)（CRISPR/Cas）三代技術(shù)的革新。其中，第三代技術(shù)中的 CRISPR/Cas9 系統(tǒng)采用 RNA-DNA 識別機制，能夠廣泛地選擇切割位點，基因編輯效率顯著提高。
底層技術(shù)的成本不斷下降也是驅(qū)動合成生物學(xué)行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。人類基因組測序完成以后，基因測序的成本急劇下降，下降速度超過摩爾定律。根據(jù) NIH 數(shù)，2020 年人類全基因組測序的成本已由 2007 年時的 100 萬美元，降低到 1000 美元以下。目前，華大智造推出的超高通量基因測序儀 T20，已將單人全基因測序成本降低至 100 美元以內(nèi)。同樣地，基因合成成本也大幅下降，由2000 年前的約 1 美元/bp 降低至 2020 年的 0.001 美元/bp 以下。
2 合成生物學(xué)具有廣闊市場，上游與下游產(chǎn)值占比高
2.1 合成生物學(xué)行業(yè)正在經(jīng)歷高速成長，五年復(fù)合增速約 28%
合成生物學(xué)市場潛力較大，正在經(jīng)歷高速成長。根據(jù) BCC Research 統(tǒng)計，2021 年全球合成生物學(xué)市場規(guī)模約為 95 億美元，預(yù)計 2026 年達(dá)到 332 億美元，對應(yīng) 2021-2026 年五年復(fù)合增速約為 28%，技術(shù)革新與政策支持促進(jìn)合成生物學(xué)行業(yè)發(fā)展，行業(yè)前景廣闊。合成生物學(xué)可以應(yīng)用于醫(yī)療健康、食品飲料、化工產(chǎn)業(yè)等多個領(lǐng)域，其中醫(yī)療健康是第一大應(yīng)用市場。2021 年醫(yī)療健康合成生物學(xué)市場規(guī)模為 32.2 億美元，預(yù)計 2026 將達(dá)到 69 億美元，對應(yīng) 5 年復(fù)合增速約為 16%，龍頭公司具有先發(fā)優(yōu)勢，增速有望超過行業(yè)平均。
目前合成生物學(xué)市場主要由歐美主導(dǎo)，從市場規(guī)模來看，首先是北美市場、其次是歐洲市場，亞太則是全球第三大市場。2021 年北美、歐洲、亞太地區(qū)和世界主要其他地區(qū)（ROW）合成生物學(xué)市場規(guī)模為 56.8 億美元、23.4 億美元、12.1億美元和 2.9 億美元，分別占比 60%、25%、13%和 3%。
2.2 發(fā)展合成生物學(xué)具有重要戰(zhàn)略意義，多國紛紛出臺政策支持
發(fā)展合成生物學(xué)具有節(jié)能減排、有利于保障供應(yīng)鏈安全、顛覆全球供給格局等重要戰(zhàn)略和商業(yè)意義。首先，發(fā)展合成生物學(xué)可以促進(jìn)替代化石原料，達(dá)到節(jié)能減排的效果。根據(jù)世界資源研究所的統(tǒng)計，全球二氧化碳排放的主要來源是化石燃料的燃燒，占碳排放總量的 75.6%。為了實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》中要求的 2050 年全球凈零碳排放的目標(biāo)，需要減少對化石能源的投資。在原料端，我們可以使用清潔的生物質(zhì)或二氧化碳作為碳源，以替代傳統(tǒng)的高污染化石原料；在生產(chǎn)端，可以采用高效的體外生物催化體系統(tǒng)或細(xì)胞工廠，以替代傳統(tǒng)的多步化學(xué)反應(yīng)過程。此外，發(fā)展替代性生物燃料也有利于減少石油價格波動的影響。例如，第二次海灣戰(zhàn)爭引發(fā)了原油價格的上漲，美國政府為了應(yīng)對這一問題，推出了一系列生物產(chǎn)業(yè)的補貼措施，旨在激勵企業(yè)利用合成生物學(xué)技術(shù)，開發(fā)出能夠替代石油的生物能源。與石油化工路線相比，目前生物制造產(chǎn)品平均節(jié)能減排 30%至 50%，這一比例預(yù)計未來有望提高到 50%-70%。
其次，發(fā)展合成生物藥也有助于保障供應(yīng)鏈安全，打破原料或產(chǎn)品的進(jìn)口依賴。華恒生物作為全球首家采用發(fā)酵法生產(chǎn)丙氨酸的企業(yè)，成功地打破了傳統(tǒng)生產(chǎn)路線對石油基原料的依賴。凱賽生物建立了全球代表性的合成生物學(xué)長鏈二元酸生產(chǎn)平臺，有效地打破了國內(nèi)以往對長鏈二元酸全部依賴進(jìn)口的局面，增強了國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的自給自足能力，并提升了國家在全球生物制造領(lǐng)域的競爭力。
第三，發(fā)展合成生物學(xué)，有望推動行業(yè)集中度提升，在全球形成產(chǎn)業(yè)競爭力。例如，華熙生物通過對于發(fā)酵種子的培養(yǎng)及產(chǎn)量優(yōu)化，其玻尿酸產(chǎn)率從成立之初的不足 3g/L，發(fā)展到現(xiàn)在的 12-14g/L，遠(yuǎn)超國際平均水平，其玻尿酸市占率提升至 40%以上。類似的，通過技術(shù)改進(jìn)巨子生物和錦波生物在重組膠原蛋白領(lǐng)域全球供給份額超過 95%。凱賽生物在全球長鏈二元酸市場中的供給份額超過80%，打破了中國以往對此類原料的進(jìn)口依賴。華恒生物作為全球首家采用發(fā)酵法生產(chǎn)丙氨酸的企業(yè)，其全球供給份額超過 50%。
基于合成生物學(xué)重要的戰(zhàn)略意義，全球多個國家推出鼓勵合成生物學(xué)的政策。美國農(nóng)業(yè)部（USDA）從 2006 年開始支持合成生物學(xué)研究，隨后其他機構(gòu)如國家科學(xué)基金會（NSF）、國立衛(wèi)生研究院（NIH）、能源部（DOE）、國防部（DOD）等也加入支持。2019-2021 年，美國工程生物學(xué)研究聯(lián)盟（EBRC）相繼發(fā)布《工程生物學(xué)：下一代生物經(jīng)濟的研究路線圖》、《微生物組工程：下一代生物經(jīng)濟研究路線圖》、《工程生物學(xué)與材料科學(xué)：跨學(xué)科創(chuàng)新研究路線圖》等。
英國也是較早關(guān)注合成生物學(xué)的國家之一。2009 年英國皇家工程院（RAE）發(fā)布了《合成生物學(xué)：范圍、應(yīng)用和啟示》報告，強調(diào)國家戰(zhàn)略規(guī)劃的重要性。2012 年，英國商業(yè)、創(chuàng)新與技能部（BIS）發(fā)布《英國合成生物學(xué)路線圖》，提出了基礎(chǔ)科學(xué)與工程、負(fù)責(zé)任的研發(fā)與創(chuàng)新、用于商業(yè)的技術(shù)、應(yīng)用與市場、國際合作 5 個核心主題。2016 年，BIS 支持成立的合成生物學(xué)領(lǐng)導(dǎo)理事會（SBLC）又推出“英國合成生物學(xué)戰(zhàn)略計劃”，提出了 2030 年實現(xiàn)英國合成生物學(xué)上百億歐元市場的目標(biāo)。此外，德國、法國、日本、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家在合成生物學(xué)方面也在積極布局，紛紛發(fā)布支持性政策，推動行業(yè)發(fā)展。
國家層面與多地地方政府也陸續(xù)出臺合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)支持政策。2022 年 5月，國家發(fā)改委印發(fā)《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》，多次提及合成生物學(xué)，覆蓋醫(yī)療健康、食品消費兩大領(lǐng)域。此外，2024 年 3 月，國務(wù)院總理李強在十四屆全國人民代表大會第二次會議上的政府工作報告中指出：2024 年要加快發(fā)展“新質(zhì)生產(chǎn)力”，積極打造生物制造、商業(yè)航天、低空經(jīng)濟等產(chǎn)業(yè)作為經(jīng)濟新增長引擎。北京、江蘇、深圳、上海、重慶等多地政府陸續(xù)出臺支持合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的配套政策。
在國家大力支持下，合成生物學(xué)研發(fā)熱情高漲，科研項目數(shù)量不斷攀升。2010年，國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（“973 計劃”）首個合成生物學(xué)項目啟動，至 2015年連續(xù)支持了 10 個項目，為我國合成生物學(xué)的發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。2018 年，國家重點研發(fā)計劃“合成生物學(xué)”專項正式發(fā)布，重點方向圍繞醫(yī)藥健康、環(huán)境與能源、農(nóng)業(yè)與食品、工程材料等。
報名 iGEM（國際基因工程機器大賽）賽事的人數(shù)也在節(jié)節(jié)攀升。iGEM 是一個在合成生物學(xué)領(lǐng)域備受矚目的年度競賽，它為全球的本科生、研究生和高中生提供了一個展示才華和創(chuàng)新思維的平臺。參賽者們運用 BioBricks 這一標(biāo)準(zhǔn)化的生物元件庫，設(shè)計并構(gòu)建各種基因工程系統(tǒng)。競賽項目覆蓋了廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，從簡單的生物電路設(shè)計到復(fù)雜的農(nóng)業(yè)解決方案，再到環(huán)境保護等全球性問題。
iGEM 始于 2003 年，由麻省理工學(xué)院（MIT）發(fā)起，參賽隊伍從 2004 年的 5 支隊伍增加至 2021 年的 350 支隊伍。許多參賽的學(xué)生在畢業(yè)后進(jìn)入該領(lǐng)域工作，甚至成立公司，例如美國生物技術(shù)公司 Ginkgo Bioworks 的創(chuàng)始人湯姆·奈特（Tom Knight），同時也是 iGEM 的創(chuàng)始人之一。
2.3 上游使能技術(shù)和產(chǎn)品以及下游終端產(chǎn)品在價值鏈中產(chǎn)值占比高
合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)鏈可分為上、中、下游三個環(huán)節(jié)。上游聚焦使能技術(shù)的開發(fā)，包括讀-寫-編-學(xué)、自動化/高通量化和生物制造等，關(guān)注底層技術(shù)革新以及研發(fā)上的降本增效，包括測序、DNA 合成、DNA 拼接、基因編輯、定向進(jìn)化、設(shè)備自動化/高通量化、虛擬測試、AI 賦能等。中游是對生物系統(tǒng)及生物體進(jìn)行設(shè)計、改造的技術(shù)平臺，核心在于路徑開發(fā)，合成路線的選擇以及技術(shù)上的跑通，例如底盤細(xì)胞選擇及改造、培養(yǎng)條件優(yōu)化、純化方法開發(fā)等。中游企業(yè)與下游企業(yè)相比，更強調(diào)技術(shù)平臺的通用性，具備潛在 CRO 屬性。下游則側(cè)重應(yīng)用開發(fā)和產(chǎn)品落地，核心技術(shù)則在于大規(guī)模生產(chǎn)的成本、批間差及良品率等的把控，涵蓋醫(yī)藥、能源、化工、農(nóng)業(yè)、消費品等諸多行業(yè)。其中，在醫(yī)藥行業(yè)中合成生物學(xué)可應(yīng)用的領(lǐng)域眾多，包括細(xì)胞免疫療法、RNA 藥物、基因編輯療法等創(chuàng)新療法，以及體外檢測、醫(yī)療耗材、藥物成分生產(chǎn)和制藥用酶等多個細(xì)分賽道。與中游企業(yè)相比，下游企業(yè)更強調(diào)應(yīng)用領(lǐng)域的聚焦、產(chǎn)品的精細(xì)打磨及商業(yè)化放量。中下游企業(yè)之間并無明確界限，現(xiàn)階段行業(yè)整體尚處在產(chǎn)業(yè)發(fā)展早期，不少生物技術(shù)公司實質(zhì)上為中下游一體化布局。
就產(chǎn)值而言，上游使能技術(shù)和產(chǎn)品以及下游終端產(chǎn)品的市場規(guī)模較大、增速較快。根據(jù) BCC Research 數(shù)據(jù)，2021 年，使能技術(shù)和產(chǎn)品、生物元件、整合系統(tǒng)、終端產(chǎn)品的市場規(guī)模分別為 35.2 億、8 億、5.1 億和 46.9 億美元，占比分別為 37%、8%、5%和 49%。預(yù)計到 2026 年，這些細(xì)分板塊的規(guī)模將分別達(dá)到 123.3億、21.8 億、14.8 億和 172.1 億美元，2021 年-2026 年的復(fù)合增長率分別為 29%、22%、24%和 30%。
在上游使能技術(shù)和產(chǎn)品中，基因編輯和 DNA 測序是主要的細(xì)分領(lǐng)域。根據(jù)BCC Research 數(shù)據(jù)，2021 年基因編輯和基因測序的市場規(guī)模分別為 23.6 億美元與 4.8 億美元，分別占上游使能技術(shù)和產(chǎn)品的 67%和 14%。預(yù)計到 2026 年基因編輯和基因測序的市場規(guī)模將分別達(dá)到 94.5 億美元與 13.4 億美元，分別占上游使能技術(shù)和產(chǎn)品的 77%和 11%。
就下游終端產(chǎn)品而言，醫(yī)療健康是第一大應(yīng)用領(lǐng)域。2021 年醫(yī)療健康的合成生物學(xué)終端產(chǎn)品市場規(guī)模為 23.3 億美元，占下游終端產(chǎn)品市場的 50%；預(yù)計到 2026 年該市場規(guī)模將達(dá)到 53.5 億美元，占比為 31%，隨著合成生物學(xué)學(xué)科的發(fā)展，在食品飲料、農(nóng)業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域得到不斷延伸，然而醫(yī)藥依然是第一大終端產(chǎn)品市場。
從毛利率水平來看，參考華大智造測序儀業(yè)務(wù)與金斯瑞生命科學(xué)服務(wù)及產(chǎn)品相關(guān)業(yè)務(wù)，使能技術(shù)的毛利率約在 50%-60%；而通過參考川寧生物與奕柯萊毛利率水平，我們預(yù)計下游原料藥和中間體的毛利率約在 30%左右。仿制藥毛利率約在 50%左右，創(chuàng)新藥行業(yè)的毛利率相對較高，在 70%-90%左右。
2.4 具備選品眼光與量產(chǎn)能力的企業(yè)更容易脫穎而出
選品和量產(chǎn)能力是產(chǎn)品成敗的關(guān)鍵。選品考驗公司的戰(zhàn)略眼光和市場敏銳度，同時具備量產(chǎn)能力的企業(yè)可能更具有成本優(yōu)勢，從而在行業(yè)競爭中脫穎而出。
Amyris——法尼烯量產(chǎn)失敗造成股價波動
Zymergen——Hyaline 產(chǎn)品失敗造成股價波動
杜邦公司——1,3-丙二醇量產(chǎn)成功后獲得行業(yè)壟斷地位
Ginkgo Bioworks——以輕資產(chǎn)模式運營，為客戶研發(fā)出合適的分子
藍(lán)晶微生物——通過合成生物技術(shù)顯著降低 PHA 生產(chǎn)成本
3 建議
我們積極看好合成生物學(xué)未來在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用拓展，看好具備產(chǎn)業(yè)競爭力、在商業(yè)化階段有所突破的企業(yè)：（1）中上游使能技術(shù)及研發(fā)相關(guān)龍頭企業(yè)，如金斯瑞生物科技、華大智造等；（2）下游具有商業(yè)化產(chǎn)品研發(fā)和銷售能力的代表性企業(yè)，如川寧生物、華東醫(yī)藥等。（3）與產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)的生物反應(yīng)器、生物樣本存儲等行業(yè)也值得關(guān)注，如海爾生物、東富龍等。
H.E.L致力于工藝篩選優(yōu)化、反應(yīng)量熱和絕熱加速量熱
在反應(yīng)過程安全和反應(yīng)放大中的解決方案
過程安全與反應(yīng)風(fēng)險｜電池絕熱量熱儀
化學(xué)合成與高壓催化｜生物反應(yīng)器系統(tǒng)
HEL電池產(chǎn)品線現(xiàn)在是當(dāng)之無愧的第yi品牌
反應(yīng)量熱儀是測量化學(xué)反應(yīng)過程中熱量變化的專業(yè)儀器。主要用于科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)。當(dāng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，系統(tǒng)中的物質(zhì)發(fā)生能量轉(zhuǎn)換，這種能量通常以熱的形式釋放或吸收。反應(yīng)量熱儀可以準(zhǔn)確測量和記錄這種熱量變化，從而提供有關(guān)反應(yīng)熱力學(xué)性質(zhì)的重要信息，如反應(yīng)熱、活化能、反應(yīng)速率等。
反應(yīng)量熱儀的工作原理是基于熱平衡原理。它通過精確控制和監(jiān)測反應(yīng)體系與環(huán)境之間的能量交換來計算反應(yīng)的熱效應(yīng)。根據(jù)不同的應(yīng)用要求和設(shè)計特點，反應(yīng)熱量計可分為多種類型，如等溫RC、絕熱RC、加速RC、微量熱計等。
根據(jù)QYR（恒州博智）的統(tǒng)計及預(yù)測，2023年全球反應(yīng)量熱儀市場銷售額達(dá)到了1.58億美元，預(yù)計2030年將達(dá)到2.26億美元，年復(fù)合增長率（CAGR）為4.4%（2024-2030）。
電池量熱儀
用于工程與技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科、能源科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的電子測量儀器電池量熱儀是一種用于工程與技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科、能源科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的電子測量儀器
新能源電池、新能源汽車公司、檢測中心、材料供應(yīng)商、科研單位已經(jīng)成為HEL的加速絕熱量熱儀ARC的客戶,HEL電池產(chǎn)品線現(xiàn)在是當(dāng)之無愧的第yi品牌。
新能源電池寧德時代（CATL）、比亞迪（BYD）、中創(chuàng)新航（原名：中航鋰電）、國軒、國聯(lián)汽車等
新能源汽車企業(yè)比亞迪（BYD）、小鵬、蔚來汽車（NIO）、三一重工、北汽福田、華為中央研究院瓦特實驗室、一汽大眾等
國家級別的檢測中心如廈門質(zhì)檢、上海機動車檢測中心、招商局機動車檢測中心、中國汽車技術(shù)研究中心有限公司、中國北方車輛研究所、湖南機動車檢測技術(shù)有限公司等
材料供應(yīng)商：多氟多新能源科技有限公司、中信國安盟固利動力科技有限公司等
化工安全領(lǐng)域已經(jīng)成為HEL的客戶：中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院、浙江化安安全技術(shù)研究院有限公司、中化集團、中石油、沈陽化工研究院、山東京博石油化工有限公司、海洋化工研究院、中寧化集團、北京石油化工學(xué)院、青島安全工程研究院、山西煤炭化學(xué)研究所等
高?？蒲性核呵迦A大學(xué)、浙江大學(xué)、同濟大學(xué)、天津大學(xué)、山東大學(xué)、青島科技大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京航天試驗技術(shù)研究所、北京工業(yè)大學(xué)、廈門大學(xué)、中科院大連化學(xué)物理研究所、中國工程物理研究院、江漢大學(xué)等
H.E.L——Hazard Evaluation Laboratories成立于1987年，總部設(shè)在倫敦，在中國、美國、德國、意大利、印度擁有分公司。全資的赫伊爾商貿(mào)（北京）有限公司于2020年在北京設(shè)立。
關(guān)于綠綿科技
2001年成立的北京綠綿科技有限公司(簡稱：綠綿科技)以體現(xiàn)客戶服務(wù)價值為宗旨，以專業(yè)精神和技能為廣大實驗室分析工作者提供樣品前處理、樣品制備及分析、實驗數(shù)據(jù)精確分析和管理的全面解決方案，致力于協(xié)助客戶提高分析檢測的效率和水平。
主要代理產(chǎn)品：GC/MS/MS,LC/MS/MS新機租賃業(yè)務(wù)/LUMTECH循環(huán)制備液相/靜音型雙頻超聲清洗/Knauer研發(fā)，中試和生產(chǎn)脂質(zhì)納米顆粒（LNP)碰撞噴射混合器系統(tǒng)/冰點滲透壓儀、液相/超高壓液相色譜儀、在線SPE液相色譜儀/法國F-DGSi氮氣，超高純氫氣氣體發(fā)生器，液氮發(fā)生器/Cytiva生命科學(xué)設(shè)備/LabOS實驗室運營系統(tǒng)/MassWorks準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)測定及分子式識別系統(tǒng)/MsMetrix氣質(zhì)香精香料分析軟件/Sin-QuEChERS農(nóng)殘凈化柱/制藥企業(yè)質(zhì)量回顧性報告系統(tǒng)（QRS)/英國赫伊爾生物反應(yīng)器，電池絕熱量熱、催化劑合成。
關(guān)于綠綿科技
北京綠綿科技有限公司(簡稱：綠綿科技)以體現(xiàn)客戶服務(wù)價值為宗旨，以專業(yè)精神和技能為廣大實驗室分析工作者提供樣品前處理、樣品制備及分析、實驗數(shù)據(jù)精確分析和管理的全面解決方案，致力于協(xié)助客戶提高分析檢測的效率和水平。主要代理產(chǎn)品聯(lián)系電話：010-82676061/2/3/4/5/6/7/8
E-mail：[email protected]。
