2021年全球及中國(guó)合成生物行業(yè)現(xiàn)狀、競(jìng)爭(zhēng)格局及前景分析

2021年全球及中國(guó)合成生物行業(yè)現(xiàn)狀、競(jìng)爭(zhēng)格局及前景分析一、合成生物綜述合成生物學(xué)定義：在工程化策略指導(dǎo)下有目的地設(shè)計(jì)合成標(biāo)準(zhǔn)化生物元件，具有不同功能的生物元件按照一定邏輯構(gòu)建基因線路，不同基因線路組裝集成系統(tǒng)，獲得具有特定功能的人工生命系統(tǒng)。合成生物學(xué)匯聚并融合了生命科學(xué)、工程學(xué)和信息科學(xué)等諸多學(xué)科，在天然產(chǎn)物合成、化學(xué)工業(yè)、生物能源、生物醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。2000-2020年的20年間，合成生物學(xué)行業(yè)快速發(fā)展體現(xiàn)在三個(gè)方面：前期基礎(chǔ)研究快速發(fā)展，研究論文產(chǎn)出不斷增加；相關(guān)技術(shù)進(jìn)入應(yīng)用研發(fā)期，專利申請(qǐng)量快速增長(zhǎng)；行業(yè)內(nèi)企業(yè)獲多元資金投入，融資額不斷攀高。具體上，可以將合成生物學(xué)行業(yè)發(fā)展劃分為四個(gè)階段，分別為基礎(chǔ)研究萌芽期（2005年以前）、基礎(chǔ)研究成熟期（2005-2011年）、應(yīng)用開(kāi)發(fā)期（2011-2015年）以及產(chǎn)業(yè)投資期（2015年以后），各期間合成生物學(xué)的技術(shù)難題不斷突破，應(yīng)用范圍持續(xù)拓展。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)化主要包含菌種改造、代謝調(diào)控、分離純化、聚合工藝、應(yīng)用開(kāi)發(fā)五個(gè)重要環(huán)節(jié)，其以合成生物為工具，利用糖、淀粉、纖維素、甚至二氧化碳等可再生碳資源為原料，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。而合成生物學(xué)之所以能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)產(chǎn)物的定量可控，其核心在于運(yùn)用基因工程手段實(shí)現(xiàn)對(duì)菌種的改造工藝以及合成途徑的精確調(diào)控。二、合成生物行業(yè)政策梳理因?yàn)楹铣缮飳W(xué)在諸多方面的優(yōu)勢(shì)，各國(guó)政府也在積極推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。海外包括美國(guó)、歐盟、日本等國(guó)家或地區(qū)均有引導(dǎo)、扶持合成生物學(xué)的文件相繼出臺(tái)。我國(guó)各省市近年來(lái)有均有合成生物學(xué)相關(guān)的政策布局，比如上海市重點(diǎn)領(lǐng)域(科技創(chuàng)新類)“十四五”緊缺人才開(kāi)發(fā)目錄》，提出在發(fā)布的緊缺人才目錄中，生命科學(xué)領(lǐng)域人才十分緊缺。包括，代謝組學(xué)研究人才、微生物菌群和健康評(píng)估研究人才、合成科學(xué)和生命創(chuàng)制研究人才、細(xì)菌學(xué)研究人才等。國(guó)家發(fā)展改革委于2022年5月印發(fā)《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》，提出推動(dòng)生物技術(shù)和信息技術(shù)融合創(chuàng)新，加快發(fā)展生物材料等產(chǎn)業(yè)，順應(yīng)“追求產(chǎn)能產(chǎn)效”轉(zhuǎn)向“堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先”的新趨勢(shì)，發(fā)展面向綠色低碳的生物質(zhì)替代應(yīng)用。三、合成生物行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈隨著理論研究和底層技術(shù)進(jìn)步，以及合成生物制造企業(yè)在過(guò)程和工藝設(shè)計(jì)、新產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)等方面取得持續(xù)進(jìn)展，全球合成生物領(lǐng)域企業(yè)發(fā)展迅速。從產(chǎn)業(yè)鏈看，上游包括DNA設(shè)計(jì)與合成等底層技術(shù)與應(yīng)用支持企業(yè)，如Agilent、Twist、Illumina、華大基因和藍(lán)晶微生物等；中下游涉及不同應(yīng)用領(lǐng)域的過(guò)程設(shè)計(jì)、產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)，如醫(yī)藥領(lǐng)域Sangamo、Antheia、博雅輯因等，化工領(lǐng)域Zymergen、凱賽生物、華恒生物等；部分企業(yè)則初步具備系統(tǒng)性平臺(tái)和產(chǎn)品研發(fā)等綜合能力，如Twist、藍(lán)晶微生物等。目前來(lái)看，合成生物屬于全球性新興領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)企業(yè)依托自主研發(fā)及政策支持，有望在早期即具備一定優(yōu)勢(shì)，據(jù)CBInsights發(fā)布的2020年全球值得關(guān)注的50家合成生物學(xué)企業(yè)，國(guó)內(nèi)企業(yè)占據(jù)9席。四、合成生物行業(yè)現(xiàn)狀分析1、市場(chǎng)現(xiàn)狀合成生物技術(shù)發(fā)展成為傳統(tǒng)技術(shù)的充分補(bǔ)充和替代，廣泛用于醫(yī)療、化工、食品、農(nóng)業(yè)、消費(fèi)品等終端領(lǐng)域。截止到2021年底，全球合成生物學(xué)相關(guān)市場(chǎng)行業(yè)整體爆發(fā)式增長(zhǎng)，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到736.93億美元，較2021年增長(zhǎng)767.5%。從細(xì)分市場(chǎng)來(lái)看，醫(yī)療、科研服務(wù)和化工行業(yè)是主要應(yīng)用領(lǐng)域。其中增長(zhǎng)最明顯的是醫(yī)療領(lǐng)域，2021年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到687.24億美元；其次是化工領(lǐng)域，合成生物學(xué)市場(chǎng)規(guī)模18.22億美元；科研服務(wù)領(lǐng)域合成生物學(xué)市場(chǎng)規(guī)模18.11億美元；農(nóng)業(yè)領(lǐng)域合成生物學(xué)市場(chǎng)規(guī)模為4.97億美元；食品領(lǐng)域合成生物學(xué)市場(chǎng)規(guī)模為5.08億美元；其他領(lǐng)域合成生物學(xué)市場(chǎng)規(guī)模為3.31億美元。從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)來(lái)看，在短短幾年時(shí)間內(nèi)，我國(guó)從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)發(fā)展都進(jìn)入了快車道，從底層的技術(shù)到產(chǎn)業(yè)化的終端產(chǎn)品。2021年中國(guó)合成生物學(xué)市場(chǎng)規(guī)模約為64.16億美元，同比增長(zhǎng)158.92%。2、融資情況隨著我國(guó)合成生物學(xué)生機(jī)勃勃的發(fā)展，吸引了不少資本的青睞。2021年，中國(guó)合成生物學(xué)獲得投融資16起，較2020年增長(zhǎng)10起；獲得22.95億元的融資金額，較2020年增長(zhǎng)1.36億元。從合成生物學(xué)投融資輪次分布來(lái)看，2021年中國(guó)合成生物學(xué)獲得2021年中國(guó)合成生物學(xué)獲得天使輪、Pre-A輪、A輪各3次融資，獲得B輪、B+輪、C輪各2次融資，獲得A+輪1次融資。從融資金額來(lái)看，2021年中國(guó)合成生物學(xué)獲得天使輪0.93億元的融資；Pre-A輪1.8億元的融資；A輪2.45億元的融資；A+輪0.97億元的融資；B輪8.5億元的融資；B+輪4.8億元的融資；C輪3.5億元的融資。五、合成生物行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局1、全球合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)可以劃分為上、中、下游三個(gè)部分，其中位于中上游的公司處于基礎(chǔ)層，位于下游部分的為應(yīng)用層公司?；A(chǔ)層領(lǐng)域包括上游合成生物學(xué)使能技術(shù)公司和中游平臺(tái)類公司，這些公司掌握物體設(shè)計(jì)與自動(dòng)化平臺(tái)、DNA和RNA合成或軟件設(shè)計(jì)等技術(shù)。國(guó)外代表型公司主要有Amyris，GinkgoBioworks，Zymergen，同時(shí)，我國(guó)也存有少數(shù)平臺(tái)型公司，代表企業(yè)有BotaBiosciences恩和生物。此外，藍(lán)晶微生物與衍進(jìn)科技（LifeFoundry）兩家企業(yè)正朝著平臺(tái)型公司發(fā)展思路集中發(fā)力。對(duì)于應(yīng)用層領(lǐng)域的公司，其產(chǎn)品核心內(nèi)容在于利用合成生物學(xué)技術(shù)，將其應(yīng)用于醫(yī)療保健、工業(yè)化學(xué)品、生物燃料等產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和市場(chǎng)化領(lǐng)域。當(dāng)前位于應(yīng)用領(lǐng)域的公司更獲資本市場(chǎng)的青睞，融資占比超80%。2、中國(guó)從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)來(lái)看，在技術(shù)賦能公司中，以合成生物學(xué)中基因編輯為技術(shù)核心代表的公司有博雅輯因、本導(dǎo)基因，泓訊科技和迪贏生物的生物元件技術(shù)是其核心技術(shù)，恩和生物是目前國(guó)內(nèi)主要以合成生物學(xué)硬件/軟件為技術(shù)核心的公司；產(chǎn)品應(yīng)用型公司產(chǎn)品覆蓋范圍廣泛，涉及醫(yī)藥、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工和食品等領(lǐng)域。其中合成生物學(xué)醫(yī)藥領(lǐng)域的公司以華東醫(yī)藥、川寧生物、弈柯萊為代表；化工領(lǐng)域公司以華恒生物、凱賽生物為代表；食品領(lǐng)域公司有嘉必優(yōu)，工業(yè)領(lǐng)域公司以溢多利、蔚藍(lán)生物和新華揚(yáng)為代表。在科研院所方面，深圳地區(qū)：以深圳合成生物學(xué)創(chuàng)新研究院（深圳合成院）為代表，深圳市政府投資7.5億元建設(shè)深圳合成院，目前擁有34位課題組長(zhǎng)、4位杰出客座研究員和19位客座研究員。除此之外中科院合成所、農(nóng)科院合成生物學(xué)中心也都位于深圳，合成生物學(xué)相關(guān)科研實(shí)力雄厚；上海地區(qū)：中科院合成生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成立于2008年，是我國(guó)第一所合成生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，現(xiàn)有固定人員四十余人，博碩士研究生及博士后九十余人；天津地區(qū)：海河實(shí)驗(yàn)室于2021年11月正式揭牌成立，國(guó)家合成生物技術(shù)創(chuàng)新中心也預(yù)計(jì)于2022年投入使用。六、合成生物行業(yè)未來(lái)發(fā)展前景傳統(tǒng)石化、化工生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)化石資源持續(xù)消耗，人類活動(dòng)對(duì)于化石資源依賴問(wèn)題與日俱增，同時(shí)環(huán)境污染、安全風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題日益成為社會(huì)高度關(guān)注問(wèn)題，在這樣的大背景下，隨著生物技術(shù)的不斷進(jìn)步，尤其是基因組學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)在20世紀(jì)90年代的興起，開(kāi)啟了可定量、預(yù)測(cè)和工程化的新時(shí)代，合成生物學(xué)于21世紀(jì)初應(yīng)運(yùn)而生，科學(xué)家在現(xiàn)代生物學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)的