BCG 中國合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)白皮書2024

上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心shanghaisyntheticBiologyBCG上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心、波士頓咨詢公司與BCapital聯(lián)合研究2.1合成生物學(xué)定義、發(fā)展歷史和布局意義3.全球和中國合成生物學(xué)細(xì)分市場114.2產(chǎn)業(yè)集群、產(chǎn)業(yè)園合成生物學(xué)是一項基于工程化理念的跨學(xué)科領(lǐng)域，結(jié)合多學(xué)科知識，為改造和創(chuàng)造人造生命體系提供了獨特的視角。自21世紀(jì)初問世以來，合成生物學(xué)經(jīng)歷了DNA工程、生物分子工程、宿主工程、計算機技術(shù)等多個方向的技術(shù)突破，已經(jīng)發(fā)展成為了一門高度體從廣義的產(chǎn)業(yè)分類而言，合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)可被界定為以生物基材料替代化石基材料、以生物技術(shù)路線替代傳統(tǒng)化工技術(shù)路線的科技產(chǎn)業(yè)。在雙碳減排成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展主旋律的當(dāng)全球合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)正處在高速發(fā)展期。合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)環(huán)相扣，上游企業(yè)聚焦本報告根據(jù)需求量和單位價值兩個維度將終端產(chǎn)品歸為三大類：第一類為市場需求量少、基于對國際及國內(nèi)行業(yè)洞察，本報告對終端產(chǎn)品在各個垂直領(lǐng)域的應(yīng)用進行分類研生物能源等方向的應(yīng)用，并對各細(xì)分行業(yè)的發(fā)展前景進行評估。合成生物學(xué)的發(fā)展將切實地改變?nèi)藗兩a(chǎn)生活的方方面面。生活中，人們可享有更加美味人道的食物、功效新穎的相對于發(fā)達(dá)市場，中國合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)雖然起步較晚，但發(fā)展勢頭強勁。近年來，政策對于合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)的支持力度不斷加大。各主要省份均在加緊布局合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)集群，科研院所的發(fā)展也呈現(xiàn)出多點開花的態(tài)勢?？萍寂c產(chǎn)業(yè)的結(jié)合吸引了大量國際及國內(nèi)資本對于本賽道的關(guān)注，而資本的注入正不斷加速技術(shù)從實驗室走向市場的進程。合成生上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital12上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital計算機與數(shù)據(jù)科學(xué)等交叉學(xué)科技術(shù)，旨在改造或創(chuàng)造人造生命體系的新興學(xué)科，在科技和DBTLDBTL…DesignLearnTest）；實現(xiàn)人工合成噬菌體基因組；同年，首次通過引入人工基因改造E.coli代謝途徑，實現(xiàn)合成生物學(xué)概念和促進生物學(xué)、工程學(xué)等跨學(xué)科協(xié)作的強力催化劑。技術(shù)突破上，實現(xiàn)了RNA調(diào)控裝置的開發(fā)，整個領(lǐng)域的設(shè)計范圍開始從以轉(zhuǎn)錄調(diào)控為主，擴大到轉(zhuǎn)錄后和翻譯調(diào)控；應(yīng)用開發(fā)上，2006年首次實現(xiàn)利用工程化改造的E.coli侵入癌細(xì)胞，合成生物學(xué)研究與應(yīng)用領(lǐng)域大為拓展。例如，技術(shù)上，2009年、2011和2012年分別細(xì)胞工廠開發(fā)上，在E.coli中先后實現(xiàn)支鏈醇、生物柴油、1,4-丁二醇和生物汽油等多種產(chǎn)品生產(chǎn)，2013年Amyris公司利用酵母菌株商業(yè)化生產(chǎn)青蒿素；合成生命領(lǐng)域，造細(xì)胞”（人造支原體Synthia2011年美國、中國、英國、新加坡、澳大利亞等國全部16條染色體。?發(fā)展新階段（2014年以后工程化平臺的建設(shè)和生物大數(shù)據(jù)的開源應(yīng)用相結(jié)合，全面推動合成生物學(xué)技術(shù)創(chuàng)新以及相關(guān)應(yīng)用的開發(fā)和商業(yè)化。部分代表性技術(shù)或應(yīng)用里程碑包括人工密碼子及非天然氨基酸系統(tǒng)的開發(fā)、計算/AI蛋白結(jié)構(gòu)設(shè)計及預(yù)測、DNA存儲、以二氧化碳為原料人工合成淀粉等。合成生命領(lǐng)域，提出最小基因組料和高污染的化工生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)節(jié)能減排、滿足環(huán)保要求；第二，以屬地常見生物質(zhì)廢第三，通過開發(fā)全新產(chǎn)品或成本更低的生產(chǎn)路線，快速、全面顛覆全球產(chǎn)品供給格局，實現(xiàn)商業(yè)獲利。近年來，合成生物學(xué)陸續(xù)被美國、英國、中國等多國納入國家戰(zhàn)略，各國紛上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital34上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital1/3以上的制造業(yè)，創(chuàng)造30萬億美元的價值?產(chǎn)品突破：凱賽生物建立全球唯一的合成 中游是對生物系統(tǒng)及生物體進行設(shè)計、改造的技術(shù)平臺，核心技術(shù)為路徑開發(fā)，注重合成與下游企業(yè)相比，更強調(diào)技術(shù)平臺的通用性，潛在具備CRO屬性。下游則涉及人類衣食住行方方面面的應(yīng)用開發(fā)和產(chǎn)品落地，核心技術(shù)在于大規(guī)模生產(chǎn)的成本、批間差及良品率等的把控，與中游企業(yè)相比，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。其中在大規(guī)模生產(chǎn)上，潛在具備CDMO屬性。中下游企業(yè)之間并無明確界限，現(xiàn)階段行業(yè)整體根據(jù)價值鏈所處位置來看（參閱圖4上游使能技術(shù)繁多，各企業(yè)通常聚焦某一技術(shù)下游企業(yè)又可分為平臺型和產(chǎn)品型兩類。平臺型公司中，領(lǐng)先企業(yè)已開始以CRDMO模式提供全鏈條的工程化開發(fā)及轉(zhuǎn)化服務(wù)，且可按技術(shù)路線分為體內(nèi)平臺和體外平臺（如酶工上游上游1中下游合成生物學(xué)解決方案?酶設(shè)計與改造–針對酶的催化活性、穩(wěn)定性、底物特異性等，進行定向進化或從頭設(shè)計?多酶級聯(lián)催化–一個反應(yīng)釜中組合多個催化步驟（級聯(lián)反應(yīng)）?無細(xì)胞/類生命系統(tǒng)–利用細(xì)胞內(nèi)的活性成分，在體外構(gòu)建并實現(xiàn)復(fù)雜的生物合成過程?細(xì)胞工廠–改造自然界中已存在的代謝通路，提高目標(biāo)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率–拼接/設(shè)計自然界不存在的生物合成途徑提取純化原材料細(xì)胞工廠發(fā)酵過程?對生物體進行設(shè)計、開發(fā)相比，更強調(diào)技術(shù)平臺的通用性?平臺類企業(yè)核心技術(shù)包–路線設(shè)計–菌株開發(fā)：底盤細(xì)胞選擇、代謝途徑重構(gòu)–菌株優(yōu)化：耐受性、表達(dá)量國外Bioworks國內(nèi)弈柯萊生物Codexis森瑞斯凱萊英優(yōu)化菌株、跑路線?利用合成生物學(xué)技術(shù)生產(chǎn)產(chǎn)品，并推動商業(yè)化?與中游公司相比，更強調(diào)應(yīng)用領(lǐng)域的聚焦和產(chǎn)品的精細(xì)打磨?核心技術(shù)在于大規(guī)模生產(chǎn)批間差和良品率的把控國外國內(nèi)BoltThreadsImpossibleGenomatica藍(lán)晶微生物微構(gòu)工場凱賽生物放大生產(chǎn)、賣產(chǎn)品–測序–數(shù)據(jù)庫–工具集–DNA合成–DNA拼接–基因編輯–定向進化–設(shè)備自動化、高通量化–虛擬測試–AI賦能新技術(shù)、降成本使能技術(shù)開發(fā)平臺類公司，提供技術(shù)賦能產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用公司酶法工藝體外路線生物發(fā)酵體內(nèi)路線基因修飾產(chǎn)品上游使能技術(shù)繁多，各企業(yè)通常上游使能技術(shù)繁多，各企業(yè)通常聚焦某一技術(shù)領(lǐng)域如二代合成、三代測序、新一代基因編輯工具、仿真測試、自動化/高通領(lǐng)先企業(yè)已開始以CRDMO模式提供全鏈從路線開發(fā)到產(chǎn)品商業(yè)化的整體通路；隨上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital5合成生物主要應(yīng)用前景從技術(shù)視角，根據(jù)企業(yè)當(dāng)前所使用的起始原料及生產(chǎn)技術(shù)路線，可一定程度提示其未從產(chǎn)品視角，可根據(jù)終產(chǎn)品的需求體量和單位價值將其劃分為三類（參閱圖7提示第一類為市場需求量少、單位價值高的產(chǎn)品，主要下游應(yīng)用為生物創(chuàng)新藥開發(fā)。這類產(chǎn)品往往面對著生物醫(yī)藥行業(yè)的通用挑戰(zhàn)——需具備差異化優(yōu)勢、需通過臨床檢驗（開發(fā)第二類為市場需求量中、單位價值中的產(chǎn)品，主要包括農(nóng)業(yè)和精細(xì)化學(xué)品，下游應(yīng)用如研發(fā)上缺乏對目標(biāo)分子設(shè)計的明確理論指導(dǎo)，商業(yè)上對營銷能力的要求也較高，相關(guān)法6上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital企業(yè)B企業(yè)D企業(yè)E企業(yè)F企業(yè)H企業(yè)I企業(yè)B企業(yè)D企業(yè)E企業(yè)F企業(yè)H企業(yè)I 上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital78上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital第三類為市場需求量大、單位價值低的產(chǎn)品，主要為大宗化學(xué)品（包括基礎(chǔ)化學(xué)品和從終端產(chǎn)品角度看，小分子的開發(fā)難度相對高于以蛋白質(zhì)為代表的大分子以及活細(xì)胞的工程化改造，其挑戰(zhàn)主要來自基于細(xì)胞系統(tǒng)的合成生物學(xué)技術(shù)存在眾多限制，如起點及路徑選擇缺乏理論指導(dǎo)、細(xì)胞構(gòu)建及篩選仍為“體力活”等。展望未來，除了更多數(shù)據(jù)積累允許AI指導(dǎo)路線選擇及模擬測試外，無細(xì)胞合成體系作為一種基于細(xì)胞體外酶促體系的合成系統(tǒng)，可提升合成效率，并免除宿主逃逸、代謝負(fù)擔(dān)等細(xì)胞系統(tǒng)技術(shù)難題，有望成為?如何選擇技術(shù)路線及設(shè)計合成路線：如細(xì)胞工廠一細(xì)胞構(gòu)建及篩選仍為“體力活”?生物代謝反饋機制不明確，實驗室篩選無明確方源性分子程序抵抗，并平衡宿主代謝負(fù)擔(dān)和產(chǎn)出效率凱萊英將無細(xì)胞合成體系應(yīng)用于高通量酶篩選，在–C(P)FS細(xì)胞篩選（十億美元） （十億美元） 全球合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)過去五年經(jīng)歷了高速增長，市場規(guī)模從2018年的53億美元增長到2023年的超過170億美元，平均年增長率達(dá)27%。預(yù)計全球合成生物市場在可見的未來仍將保持較快發(fā)展勢頭，在2028年將成長為體量業(yè)化成果主要圍繞各大領(lǐng)域中先發(fā)探索話題的散點突破，如化學(xué)和材料中的部分基礎(chǔ)化學(xué)品及聚合物，農(nóng)業(yè)和食品中的少數(shù)食品添加劑、植物蛋白及發(fā)酵蛋白作為替代蛋白，醫(yī)療保健中創(chuàng)新細(xì)胞和基因療法、部分原料藥合成，以及消費品中的部分功能性小分子和重組膠原蛋白技術(shù)等；在中期（五至十年間圍繞各大領(lǐng)域的應(yīng)用進一步拓展，并實現(xiàn)部分全新子品類的技術(shù)突破和規(guī)?；a(chǎn)，如材料領(lǐng)域的高性能蛋白、食品領(lǐng)域的細(xì)胞培養(yǎng)蛋學(xué)一方面有望在熱門應(yīng)用領(lǐng)域中在當(dāng)前科研尚處早期或技術(shù)瓶頸較大的話題上實現(xiàn)工業(yè)化一項合成生物技術(shù)從科學(xué)理論發(fā)展成為商業(yè)應(yīng)用需要多久的時間，在很大程度上影響上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital9（PHB,PHBH,P34HB,PHBV）（再生醫(yī)學(xué)）（除共生外）/香精香料（半合成）（全合成）（如抗體）（PHB,PHBH,P34HB,PHBV）（再生醫(yī)學(xué)）（除共生外）/香精香料（半合成）（全合成）（如抗體）（低成本合成）（如唾液酸）添加劑/輔料預(yù)計完成工業(yè)化所需時間了相關(guān)應(yīng)用場景的普及。由于復(fù)雜技術(shù)的發(fā)展歷程是非線性的，且技術(shù)發(fā)展的過程中常伴隨大量偶發(fā)事件，技術(shù)發(fā)展時間具有高度不確定性。但從技術(shù)到商業(yè)應(yīng)用，有兩○應(yīng)用規(guī)模：如果科學(xué)家能證明實驗室技術(shù)可以在工業(yè)規(guī)模下跑通，那么該項技術(shù)具備初步應(yīng)用的前提。在實務(wù)中，大量技術(shù)路徑失敗的原因就是無法從實驗室級○推廣成本：新技術(shù)得到推廣的必要條件是能將產(chǎn)品生產(chǎn)成本降至傳統(tǒng)技術(shù)以下。在工業(yè)化技術(shù)推廣路徑中，將生產(chǎn)設(shè)施盡可能靠近原料來源是優(yōu)化成本的主要路技術(shù)傳播度是指一項技術(shù)獲得行業(yè)認(rèn)可的程度。技術(shù)傳播度受到一系列因素的影響，包括：監(jiān)管法規(guī)、行業(yè)集中度、投資、產(chǎn)品性質(zhì)、稀缺程度等。此外，技術(shù)傳播速度10上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapitalDesignKEGG，LearnDBTLTest標(biāo)與海外領(lǐng)先企業(yè)相當(dāng)，關(guān)鍵零部件和上游技術(shù)進一步國產(chǎn)化持續(xù)推進中；三代測序技術(shù)國內(nèi)生物技術(shù)公司跟進型研發(fā)起步較晚，相關(guān)測序儀過去幾年陸續(xù)問世；在數(shù)據(jù)庫和工具上，國內(nèi)企業(yè)高度依賴海外數(shù)據(jù)庫及工具進行相關(guān)分析和設(shè)計，而國際常用數(shù)據(jù)庫KEGG等已較為普及，實現(xiàn)將基因組、化學(xué)、系統(tǒng)功能等多維信息的整合。此外，國外的平臺公司擁有自己的基因代碼庫和菌株數(shù)據(jù)庫，如Zymergen。海外AlphaFold2、BioStudio等各類平臺軟件，已開始實驗性用于生物元件、代謝通路和基因組的設(shè)計。未來需要國內(nèi)企業(yè)累積自有細(xì)胞菌種庫，并通過拓展生物元件庫和代謝網(wǎng)絡(luò)等來拓展數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)深度和廣上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital11等代表企業(yè)。未來行業(yè)仍需繼續(xù)攻克難以合成長鏈DNA及成本高等問題，并在基因編輯上在測試環(huán)節(jié)，國內(nèi)以自動化機械輔助的人工測試為主，中外當(dāng)前差距較大。美國合成生物學(xué)巨頭GinkgoBioworks已將EncapS液滴微菌株篩選。未來微流控芯片技術(shù)的進一步推廣需要解決大規(guī)模生產(chǎn)的成本問題及控制平臺蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能預(yù)及設(shè)計等尚未實現(xiàn)智能化，但海外在預(yù)測算法準(zhǔn)確度、數(shù)據(jù)積累、不依賴注釋預(yù)測算法等領(lǐng)域領(lǐng)先；路線設(shè)計、仿真測試等合成生物學(xué)領(lǐng)域特有需求的AI技術(shù)開海外領(lǐng)先企業(yè)在體內(nèi)/體外工程轉(zhuǎn)化平臺上均已形成成熟商業(yè)模式，已出現(xiàn)以GingkoBioworks為代表的“全能選手”。國內(nèi)的平臺賦能型企業(yè)尚處商業(yè)模式的早期階段，僅在高壓、耗水、反應(yīng)條件苛刻等特點，存在資金投入多、資源消耗大以及環(huán)境污染嚴(yán)重等缺全球酶制劑行業(yè)在2023年的市場規(guī)模預(yù)估80億美元–100億美元左右，諾維信12上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital徑菌疫苗、ADC等商業(yè)化產(chǎn)品開發(fā)使用1KG酶制劑上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital13諾維信是生物解決方案的全球龍頭企業(yè)，2023年收入為25.99億美元。諾維信從微細(xì)蓋30多個行業(yè)，如用于家庭護理的纖維素酶、用于農(nóng)牧行業(yè)的蛋白水解酶、用于食品行業(yè)的天冬氨酸酶、用于碳捕捉的碳酸酐酶等。利用碳酸酐酶捕捉煙道廢氣中的碳，捕捉率達(dá)蔚藍(lán)生物在國內(nèi)酶制劑市場處于領(lǐng)軍地位，其酶制劑主要有三大應(yīng)用領(lǐng)域：飼料酶，主要包括植酸酶、木聚糖酶、纖維素酶、葡萄糖氧化酶以及復(fù)合酶等；工業(yè)酶，主要包括纖維素酶、木聚糖酶等；食品酶，主要包括葡萄糖氧化酶、葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶等。蔚藍(lán)生物目前，國內(nèi)酶制劑企業(yè)主要生產(chǎn)淀粉酶、糖化酶等傳統(tǒng)酶制劑。隨著技術(shù)水平的不斷提高，部分技術(shù)領(lǐng)先的國內(nèi)酶制劑企業(yè)逐步打破跨國企業(yè)擁有的新菌種、新基因等核心技術(shù)壁壘。然而，國內(nèi)酶制劑企業(yè)與世界領(lǐng)先的諾維信、杜邦、帝斯曼等公司在規(guī)模表達(dá)系統(tǒng)的開發(fā)及保護、蛋白質(zhì)工程改造、發(fā)酵工藝等?國際大型酶制劑公司將規(guī)模表達(dá)系統(tǒng)視為最核心的競爭力，持續(xù)投入巨資開發(fā)和保?國際頂尖酶制劑公司通過蛋白質(zhì)工程改造，提高酶的耐溫性、耐酸性、耐蛋白酶特性和酶活等性能，并開發(fā)出飽和突變、分子進化等蛋白質(zhì)工程改造技術(shù)。許多酶產(chǎn)品通?國際大型酶制劑公司經(jīng)過多年積累，發(fā)酵工藝已達(dá)到很高水平，建設(shè)了全自動化生產(chǎn)在傳統(tǒng)酶制劑領(lǐng)域，供給上已呈現(xiàn)同質(zhì)化嚴(yán)重、技術(shù)含量較低、市場競爭激烈、產(chǎn)能過剩的現(xiàn)象。在新型生物酶領(lǐng)域，跨國企業(yè)擁有的新菌種、新基因等核心技術(shù)壁壘逐步被國內(nèi)企業(yè)打破。隨著技術(shù)水平的快速發(fā)展，國內(nèi)企業(yè)陸續(xù)開發(fā)出了很多新的酶制劑產(chǎn)品并生物學(xué)龍頭企業(yè)，與國內(nèi)很多聚焦垂直行業(yè)的合成生物學(xué)公司形成鮮明對比14上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital著細(xì)胞工廠項目的增加，代碼庫的資產(chǎn)也相應(yīng)增加，包括物理形式存在的工程化細(xì)胞和數(shù)字形式存在的基因信息。公司披露截至2023年底，代碼庫已積累超過20億個基因信息。硬件、分析、軟件等工具同步集成應(yīng)用，可進行數(shù)千種生物設(shè)計和驗證。公司用了十幾年時間、投資超過10億美元來開發(fā)通用型技術(shù)平臺，可同時兼顧靈活性和規(guī)模，這些是目前Ginkgo專有的自動化技術(shù)平臺稱作可重組自動化裝置（ReconfigurableAutomationCarts,RACs是一種模塊化、可擴展、極少人工干預(yù)、可靈活組裝的技術(shù)，可根據(jù)需要年時間將細(xì)胞工程成本達(dá)到與人工實驗相當(dāng)，并通過技術(shù)進步持續(xù)優(yōu)化成本，已實現(xiàn)成本從商業(yè)模式看，Ginkgo主要提供橫向平臺型技術(shù)給客戶，自身較少從事下游垂直行業(yè)以及客戶后續(xù)研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的里程碑收入和銷售分成。從潛在市場容量看，Ginkgo預(yù)國內(nèi)企業(yè)中，恩和生物逐步建立了從生物設(shè)計到中試生產(chǎn)的技術(shù)平臺，包括DBTL基礎(chǔ)設(shè)施、工程化菌株和中試放大、下游應(yīng)用等，其下游應(yīng)用涉及個護、食品和營養(yǎng)健康、細(xì)菌工程化改造和人工病毒/噬菌體當(dāng)前還在概念驗證階段，部分領(lǐng)先管線已進入臨床，如中國和度生物CBT-102已于2024年1月完成IIT臨床研究，美國AdaptivePhageTherapeutics治療糖尿病足骨髓炎的產(chǎn)品APT.UTI.001進入臨床II期。構(gòu)建工程菌株、噬上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital1516上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital人工病毒/噬菌體病譜廣，制備簡單、高效、成本低?全球首款CRISPR/Cas9基因編批，用于鐮刀狀細(xì)胞病等?全球首款實體瘤TIL療法遞送治療疾病基因，體內(nèi)形成“藥物工廠”，疾?丙酮尿癥（臨床III期失?。c應(yīng)用領(lǐng)域之一，覆蓋從研發(fā)到生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)。當(dāng)前，人體自體細(xì)胞改造、基因治療及基因編輯上的應(yīng)用已進入商業(yè)化起步階段。截至2023年11月，近40種細(xì)胞基因治療藥物獲批上市（不包括小核酸藥物、DNA及mRNA疫苗等覆蓋多種罕見病及癌適應(yīng)癥，如年11月獲批的全球首款CRISPR/Cas9基因編輯療法Casgevy、2024年2月獲批的病譜也不再局限于罕見病，有望徹底治愈腫瘤、自身免疫及多種慢性疾病。其中，合成生物學(xué)既可用于療法改良（如可控細(xì)胞療法設(shè)計、異體細(xì)胞療法開發(fā)、衣殼蛋白工程化改造產(chǎn)優(yōu)化服務(wù)）。未來，以合成生物學(xué)為基礎(chǔ)的藥物市場當(dāng)前，治療藥物的研發(fā)同樣也面臨技術(shù)和商業(yè)上的挑戰(zhàn)。例如元件庫缺乏、基因線路與底盤細(xì)胞適配問題廣泛存在于工程化細(xì)菌和人工病毒應(yīng)用中；此外還存在基因編輯效率消費個護5全球化妝品市場規(guī)模在2022年達(dá)到約3780億美元，市場保持穩(wěn)定增長，增速維持在5.8%左右?；瘖y品已經(jīng)由原來較為單一的精細(xì)化工學(xué)科逐步發(fā)展成為融合化學(xué)化工、生命科學(xué)與生物技術(shù)、材料科學(xué)、皮膚醫(yī)學(xué)等的交叉學(xué)科?；瘖y品生產(chǎn)成本中，上游原料及包材成本所占的比重較高，以功效性護膚品為例，原料成本通常占到成品銷售收入的6。然而，原料是影響產(chǎn)品功效和安全性的主要因素。根據(jù)國家藥監(jiān)局發(fā)布的《化個護是從石油基轉(zhuǎn)變到生物基原料的重要行業(yè)之一，生物基產(chǎn)品目前占到整個行業(yè)的40%以膠原蛋白和多肽類原料為典型代表。西南證券研報測算，中國膠原蛋白功效性護膚品市場預(yù)計將從2022年的94億元增至2027年的775億元；根據(jù)弗若斯特沙利文數(shù)據(jù)推算，中國多肽化妝品原料市場將從2022年的14.6億元增至2027年的26.7億元。國內(nèi)膠原蛋白代表企業(yè)有巨子生物、創(chuàng)爾生物、錦波生物等，多肽化妝品原料市場的代表企業(yè)有浙江湃肽國際個護巨頭禾大在2022年總收入和總毛利率為20.89億英鎊和47%，其中個護收入成為目前產(chǎn)業(yè)的主要聚焦方向；聚焦環(huán)保主題，比如天然防曬劑、著色劑等，主要是國際巨頭如歐萊雅等關(guān)心的話題；尋找全新原料，但受限于缺乏明確的分子改造目標(biāo)和方向，5本小節(jié)以化妝品原料為例闡述，此處的化妝品包括美容和上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital17食品和營養(yǎng)健康7食品添加劑和配料包括營養(yǎng)強化劑、抗氧化劑、甜味劑、著色劑、保鮮劑、穩(wěn)定劑、增稠劑、新食品原料、功能性配料等。其中，營養(yǎng)強化劑指為了增加食品的營養(yǎng)價值而加入到食品中的天然或人工合成的營養(yǎng)素，按照來源不同，可分為來源于動植物的天然營養(yǎng)強化劑和人工合成營養(yǎng)強化劑兩大類。相比化學(xué)合成法和天然產(chǎn)物提取法，全球食品和營2023年，全球食品飲料市場規(guī)模為6.6萬億美元。巨大的終端市場意味著食品添加劑和配料的市場機會非常具有吸引力，且食品添加劑和配料的增速將大于GDP增速。根據(jù)中國食品工業(yè)協(xié)會的公開資料顯示，國內(nèi)食品添加劑和配料行業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，2016年至2022年，食品添加劑產(chǎn)量從1056萬噸增長到1530萬噸，年均增長6.4%；銷售額從1035億元人民幣增長到1441億元人民幣，年均增長5.7%。帝斯曼在全球市場中保持領(lǐng)先地位，國內(nèi)也涌現(xiàn)出嘉必優(yōu)、潤科生物等具有代表性的生物技術(shù)企業(yè)，國內(nèi)和國外企業(yè)的差距正不斷縮小。食品添加劑和配料生物科技行業(yè)屬于多學(xué)科交叉的技術(shù)密集型行業(yè)，產(chǎn)品系列多、工藝技術(shù)路徑多樣化，技術(shù)壁壘和工藝涉及到各個方面和環(huán)節(jié)。從流程來講，核心技術(shù)和工藝包括菌種選育、發(fā)酵工藝優(yōu)化、分離純7本小節(jié)分食品添加劑和配料以及替代蛋白兩大類進行介18上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital帝斯曼是從化學(xué)合成成功轉(zhuǎn)型生物科技的龍頭公司。根據(jù)公司官網(wǎng)，2021年，約50%的營養(yǎng)添加劑收入為生物基生產(chǎn)或者來自直接從自然界提取的原料。2023年，公司的持續(xù)經(jīng)營業(yè)務(wù)貢獻收入約136億美元8。以下是該公司通過生物科技實現(xiàn)新產(chǎn)品突破的幾個實例甜菊糖苷為基礎(chǔ)開發(fā)的零卡路里天然甜味劑，發(fā)酵法實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。由帝斯曼和嘉研發(fā)，已經(jīng)獲得美國FDA批準(zhǔn)，以及加拿大、墨西哥、巴西、澳大利亞、傳統(tǒng)生產(chǎn)類胡蘿卜素的方法產(chǎn)量低且產(chǎn)生高廢，帝斯曼通過生物科技實現(xiàn)布拉霉菌發(fā)酵法大規(guī)模生產(chǎn)高價值天然β-胡蘿卜素傳統(tǒng)方法會導(dǎo)致大量高廢產(chǎn)生，帝斯曼通過生物科技開發(fā)出結(jié)構(gòu)上與母乳相同的低聚糖，實維生素B2（核黃素）傳統(tǒng)的化學(xué)合成法需要七步生產(chǎn)核黃素，帝斯曼利用微生物實現(xiàn)一步法發(fā)酵生產(chǎn)維生素B2目前，國內(nèi)代表企業(yè)在花生四烯酸（arachidonicacid，ARA）和二十二碳六烯酸（docosahexaenoicacid，DHA）市場已經(jīng)實現(xiàn)突破，采用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)。ARA和和蛋黃中獲得，DHA則主要從魚油中獲得，動物來源原料存在含量低、品質(zhì)差異性大等缺合成生物學(xué)在食品及營養(yǎng)領(lǐng)域應(yīng)用的另一大方向為替代蛋白，即非動物來源的蛋白質(zhì)，主要應(yīng)用包括肉、奶、蛋等。其中，植物基蛋白商業(yè)化進程較快，國內(nèi)外已有大量商業(yè)化案例，且大豆蛋白、豌豆蛋白市場接受程度較高；但微生物發(fā)酵蛋白和細(xì)胞培養(yǎng)蛋白8來源：帝斯曼年報及公司官網(wǎng)。上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital19Just細(xì)胞培養(yǎng)肉的上市許可；美國UPSIDEFoods讓消費者接受替代蛋白的關(guān)鍵在于口味口感及平價，即替代蛋白的感官和味道必須和動物來源的一樣好，且在價格上與動物蛋白持平或者更低。而要實現(xiàn)這一目標(biāo)將經(jīng)歷三個階段，達(dá)成目標(biāo)的時間在一定程度上取決于替代蛋白的來源和被替代的產(chǎn)品：第一階段，用大豆、豌豆和其他植物蛋白制成的肉類、乳制品、蛋類等的替代品實現(xiàn)與動物蛋白價格持平；第二階段，由真菌（如酵母）、單細(xì)胞藻類、細(xì)菌等微生物制成的替代蛋白預(yù)計于2025年實現(xiàn)與動物蛋白價格持平；第三階段，直接由動物細(xì)胞培養(yǎng)出的替代蛋白預(yù)計于替代蛋白的全球消費量預(yù)計在2035年將達(dá)9700萬噸，屆時植物蛋白仍將占據(jù)主要體從技術(shù)視角看，植物蛋白、發(fā)酵蛋白和細(xì)胞培養(yǎng)蛋白的產(chǎn)品開發(fā)難度依次提升。植物蛋白作為最常見的替代蛋白，其在合成生物學(xué)方面的技術(shù)挑戰(zhàn)較低，主要在于需要添加合成大豆血紅蛋白來改善口感。細(xì)胞培養(yǎng)蛋白的技術(shù)難度最大，主要由于細(xì)胞衰老快、培養(yǎng)但中國企業(yè)在該領(lǐng)域關(guān)注度相對有限。截至2021年底，全球共有近110家專注細(xì)胞培養(yǎng)肉開發(fā)的初創(chuàng)公司，僅2021年就新增21家。此外，替代蛋白在微生物發(fā)酵乳、植物合成蛋/蛋黃醬和純素膠原蛋白領(lǐng)域也有相關(guān)公司，例如美國的Per20上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital（如EastJust） 成本6（%）CAGRCAGRCAGR簡介上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital21產(chǎn)品類型產(chǎn)品屬性代聚糖產(chǎn)品類型產(chǎn)品屬性代聚糖 成熟?海外市場：合成生物學(xué)路線已經(jīng)完全取代化學(xué)合成路線，用于嬰兒食品添加?中國市場：2023年10月第一款HMO獲批用于嬰兒奶粉 ?技術(shù)層面：首先是專利問題，先發(fā)企業(yè)已建立專利護城河，后來者商業(yè)化需要獲得專利授權(quán)；其次是底盤細(xì)胞選擇，技術(shù)路線的選擇需要滿足國家政策法規(guī)，不同菌種的?工藝開發(fā)：上游過濾純化工藝均為保密，本?監(jiān)管層面：國內(nèi)對于采用細(xì)胞工廠的基因改造食品及添加劑持保守態(tài)度，尚無該類型技術(shù)產(chǎn)品獲批；國內(nèi)食品添加劑要求較為嚴(yán)格，使用菌種必須已列入國家規(guī)定的菌種22上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital原料藥和中間體的生產(chǎn)正在由傳統(tǒng)的植物提取、化學(xué)法和發(fā)酵法，向更高效、更清潔抗生素、維生素和他汀類藥物等是常見的大宗品種。與傳統(tǒng)的化學(xué)法相比，酶法技術(shù)通常可將多步合成簡化為一步合成，將有機相反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樗喾磻?yīng)，將低溫合成轉(zhuǎn)變?yōu)榻睾铣桑谔岣呱a(chǎn)效率、減排控污、節(jié)能降耗等方面表現(xiàn)出明顯的競爭優(yōu)勢。細(xì)胞工廠在開發(fā)除了生產(chǎn)成本及環(huán)境友好的考量外，也旨在打破傳統(tǒng)路線的桎梏、合成結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的成有毒性的副產(chǎn)物等問題仍帶來相關(guān)技術(shù)及?抗腫瘤、抗瘢痕形成、抗血管生成等多種“多西泰賽”?李闖創(chuàng)團隊通過構(gòu)建C1C2鍵來完成八母生產(chǎn)青蒿素的技術(shù)突破，并規(guī)劃了100立方米的工業(yè)度不達(dá)預(yù)期，向消費護膚品生產(chǎn)轉(zhuǎn)型；2023年8月宣布青蒿素（artemisinin）功效?是當(dāng)下治療瘧疾最有效最重要的手段，也 AMYRIS川寧生物和弈柯萊生物是生物發(fā)酵法生產(chǎn)原料藥和中間體的國內(nèi)代表企業(yè)。川寧生物以生產(chǎn)抗生素原料藥為主，2022年收入達(dá)38億元，銷售毛利率和凈利率分別為25%和億元，毛利率和凈利率分別為37%和9%，上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital23農(nóng)業(yè)是合成生物學(xué)近年來的重點研究方向之一，包括農(nóng)作物（包括糧食作物和經(jīng)濟作BCG研究，農(nóng)業(yè)排放占全球人類活動溫室氣體排放總量的17%。來自農(nóng)業(yè)體系的溫室氣體排放往往會造成更高的溫室效應(yīng)，主要原因在于農(nóng)業(yè)排放中的甲烷及氮氧化物占比較高。中國是農(nóng)業(yè)排放的大國，農(nóng)業(yè)減排道路任重道遠(yuǎn)。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，合成生物學(xué)的研究重點圍繞減少肥料使用、減少碳排放、強化病害防控、提高生長效率等話題開展，但行業(yè)整體仍處于早期。例如，從技術(shù)角度來看，合成生物學(xué)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中目前主要圍繞微生物改造，植物改造并未達(dá)到嚴(yán)格意義上的系統(tǒng)性重構(gòu)糧食作物領(lǐng)域又可分為育種、作物保護、作物營養(yǎng)等賽道，合成生物學(xué)在各細(xì)分領(lǐng)域以育種為例，合成生物學(xué)應(yīng)用主要分為三類：通過野生植物馴化，提升產(chǎn)量和質(zhì)量，具備廣闊的市場空間但尚未商業(yè)化；提高果實質(zhì)量、固氮、抗蟲抗藥等性能改造的應(yīng)用具有廣泛的應(yīng)用場景且進展快，已有多種產(chǎn)品上市；通過合成生物學(xué)來促進羧化反應(yīng)，提高光能利用，降低光呼吸損失，也具有巨大潛在價值，但尚未實現(xiàn)商業(yè)化。從技術(shù)角度，相比傳統(tǒng)育種技術(shù)，基因編輯在新作物開發(fā)、性狀開發(fā)等方面具有目標(biāo)明確、成本更低、耗時更特別適用于沒有引入外來基因的基因編輯植物，對國內(nèi)生物育種技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)推動具有里程碑意義。以固氮固磷為例，通過合成生物學(xué)來聯(lián)合固氮固磷或微生物共生固氮以減少合成肥料的使用，前者進展更快，已有多家國際公司已推出相關(guān)產(chǎn)品，后者的技術(shù)仍不成熟。此外，合成生物學(xué)還可用于新型農(nóng)藥開發(fā)，包括RNAi/微生物農(nóng)藥和植物源農(nóng)藥，除蟲效率更高，也取得了較多進展和產(chǎn)品布局。此外，還可利用合成生物學(xué)來搭建光自養(yǎng)平經(jīng)濟作物具有較高附加值，且相較于糧食作物在政策端及消費者端敏感度均相對較低，發(fā)展前景廣闊。目前國內(nèi)針對經(jīng)濟作物的合成生物學(xué)發(fā)展仍處在較早期，主要有兩大原因：總經(jīng)濟性不足：相較于糧食作物，經(jīng)濟作物市場小很多，市場整體研究動力較主流的研究起步較晚、積累較少，挑戰(zhàn)更大。此外，經(jīng)濟作物的商業(yè)化面臨“既保質(zhì)量產(chǎn)量、合成生物學(xué)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用還面臨市場、監(jiān)管、資金、技術(shù)四個方面的挑戰(zhàn)。在市場審批時間甚至可達(dá)十年；資金端，除部分成熟市場外，大型農(nóng)業(yè)公司較少，行業(yè)發(fā)展缺乏24上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital商業(yè)化現(xiàn)狀Y/N足?馬克斯·普朗克植物育種研究所（德國）（澳大利亞）?英國格拉斯哥大學(xué)—浙江大學(xué)合作團隊?馬克斯·普朗克分子植物生理學(xué)研究所生長及國際市場上涌現(xiàn)出一批生物農(nóng)業(yè)科技的領(lǐng)先選手。在農(nóng)藥方面，代表性的公司有于2012年在北卡羅來納州創(chuàng)立，該公司致力于通過微生物全基因組大數(shù)據(jù)平臺開發(fā)全新的于2006年成立于美國特拉華州，該公司蓋茨基金會等。PivotBio是第一家在商業(yè)領(lǐng)域采用微生物固氮的公司，其利用合成生物學(xué)在國內(nèi)市場，一批領(lǐng)軍企業(yè)也在引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新在商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。慕恩生物成立于株功能菌株。綠氮生物成立于2022年，該公司致力于圍繞合成生物固氮技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。綠氮生物已經(jīng)搭建了一套基于高通量篩選、合成生物學(xué)、機上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital25國際上提出了農(nóng)業(yè)合成生物學(xué)三個發(fā)展階段的戰(zhàn)略目標(biāo)，即推動人工光合體系、固氮體系及生物抗逆體系三大方面的技術(shù)發(fā)展應(yīng)用，這三大技術(shù)發(fā)展方向同樣是中國在技術(shù)跨人工固氮和部分抗逆品種、新一代酶制劑與農(nóng)藥等實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，農(nóng)業(yè)合成生物技術(shù)研發(fā)水中國階段特點相關(guān)目標(biāo)展望國家發(fā)改委發(fā)布《“十三五”生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確提出，要推動生物基材料、生物基化學(xué)品、新型發(fā)酵產(chǎn)品等的規(guī)?；a(chǎn)與應(yīng)用，構(gòu)建大宗化工產(chǎn)品、化工聚合材料、大宗發(fā)酵產(chǎn)品等生物制造核心技術(shù)體系，持續(xù)提升生物產(chǎn)品的經(jīng)濟性和市場競爭力，推動生物制造規(guī)?；瘧?yīng)用，爭取2020年現(xiàn)代生物制造產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值超1萬億元，生物基產(chǎn)品在全部五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》中，再次重申要“依托生物制造技術(shù)，實現(xiàn)化工原料和過程的生26上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital物技術(shù)替代，發(fā)展高性能生物環(huán)保材料和生物制劑，推動化工、醫(yī)藥、材料、輕工等重要極開發(fā)生物能源”。作為世界生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)大國，2022年合成生物學(xué)在高性能材料上的應(yīng)用在多種場景中具備商業(yè)化潛力，但多數(shù)仍處于初期PE、PLAPHB、PHBH、P34HB、PHBV），其中，以PHA為代表的新型聚合材料可通過天然微生物代謝途徑合成，商業(yè)化程度高，部分細(xì)菌的聚酯分泌物可模擬塑料，性質(zhì)類似熱塑性塑料，在生產(chǎn)成本與同類塑料相上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital27模擬從熱塑性塑料到彈性體的不同塑料種類。但由于研究的限制，目前單體種類只有15種，且材料性質(zhì)已經(jīng)展現(xiàn)出目前暢銷的石油基塑料的多數(shù)性能優(yōu)點。但真正通過研究及生產(chǎn)實踐成功進入商業(yè)化階段的PHA種類更為稀少，目前主流類別僅有4種，業(yè)化進程，如何優(yōu)化PHA工業(yè)化生產(chǎn)已成為合成生物材料領(lǐng)國內(nèi)企業(yè)仍以千噸級別為主，其中藍(lán)晶微生物和微構(gòu)工場產(chǎn)能較大，自身宣傳都超過2萬噸。各企業(yè)正積極開發(fā)下一代工業(yè)生物技術(shù)以克服當(dāng)前工業(yè)化瓶頸，其中底盤微生物的選擇和改造尤為重要，如采用嗜鹽菌及其他生長在特殊環(huán)境中的極端微生物，如嗜酸菌、嗜堿菌等作為底盤細(xì)胞。例如，藍(lán)晶微生物在油田土壤中發(fā)現(xiàn)的一種耐油菌，利用合成生物學(xué)技術(shù)對其進行工程化改造，使PHA的生產(chǎn)成本大幅降低；微構(gòu)工場則在新疆艾丁湖發(fā)現(xiàn)另一類聚合材料無法用天然微生物代謝途徑合成，需采用兩步法（合成生物學(xué)生產(chǎn)聚TPU等聚合材料在國內(nèi)外均已實現(xiàn)合成生物學(xué)路徑的商業(yè)化生產(chǎn)，但PE和PLA目前僅國外實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。以尼龍為例，2023年尼龍的全球市場規(guī)模約310億美元，下游應(yīng)用包括衣物、毛毯、汽車部件等。過去尼龍都是石油基生產(chǎn)，植物基尼龍是顛覆行業(yè)的新可持立Geno。Geno擁有先進的生物工程技術(shù)、工業(yè)級規(guī)模性能、可持續(xù)影響力和跨度三個方面的的差異化優(yōu)勢，其產(chǎn)品和技術(shù)獲得多個傳統(tǒng)大規(guī)模行業(yè)龍頭的認(rèn)可，并與這些龍頭企植物基尼龍是Geno的核心產(chǎn)品之一，Geno的專有技術(shù)可將可再生碳源——植物中的28上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital另一類高性能材料為高性能蛋白，如纖維材料類，具備強機械性能和/或生物相容性。蜘蛛絲蛋白、蠶絲蛋白等都是研究熱點，其產(chǎn)品商業(yè)化仍處于早期，整體處于實驗室毫克級研究階段?？紤]其優(yōu)異機械性能，預(yù)計在航空航天、特種服飾領(lǐng)域前景廣泛。此外但因其蛋白結(jié)構(gòu)復(fù)雜、相關(guān)技術(shù)尚未突破，短期內(nèi)無法替代傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品。未來需進一步性能和成本兼顧是商業(yè)化應(yīng)用的必要條件。例如，當(dāng)前尼龍相關(guān)產(chǎn)品的合成已實現(xiàn)商業(yè)化，但用合成生物學(xué)方法制造餐具等一次性用品，上游碳源以葡萄糖為主，成本較高，尚無法規(guī)模替代現(xiàn)有塑料和陶瓷制品，需持續(xù)優(yōu)化底盤細(xì)胞的營養(yǎng)利用路徑，進一步開發(fā)上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital29目前，全球的化工材料絕大多數(shù)仍來自石油。然而，石油作為一種有限的資源，能源枯竭問題亟待解決，同時，傳統(tǒng)化工生產(chǎn)帶來的環(huán)境污染矛盾也日漸突出。合成生物學(xué)在Amyris：壟斷全球法尼烯，且甜菊糖市場占有率LanzaTech：全球第一家上市的合成生物學(xué)能源企業(yè)，已經(jīng)實現(xiàn)基于固廢循環(huán)使用合碳捕捉技術(shù)的低成本液態(tài)生物燃料制備，同時工業(yè)廢氣制造合成生物學(xué)可合成的大宗化學(xué)品僅幾十種，在整體基礎(chǔ)化學(xué)品中的占比還非常有限，取得突破，往往會經(jīng)由龍頭企業(yè)迅速搶占大量市場份額，例如，華恒生物的丙氨酸市場全且甜菊糖市場占有率超過30%。當(dāng)前，乙醇、丙二醇等基礎(chǔ)化工品已基本實現(xiàn)合成生物學(xué)生產(chǎn)替代；乙二酸、丁二酸、1,4-丁二醇、乳酸等分子已在逐步產(chǎn)業(yè)化，合成生物學(xué)展示同時獲得Genomatica的許可，應(yīng)用合成生物學(xué)方法生產(chǎn)1,4-丁二醇及下游的四氫呋喃，30上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital2013年宣布首次成功使用生物基工藝實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)1,4-丁二醇。此外，杜邦亦自研自產(chǎn)1,3-丙二醇（PDO以及用PDO聚合成的Sorona聚合物材料，用于地毯及服裝行業(yè)。同時杜邦還與ADM公司合作，共同開發(fā)新型可再生材料生物基呋喃二羧酸甲酯。住友化學(xué)則建立SynBioHub，利用合成生物學(xué)技術(shù)，與Zymergen公司合作共同生產(chǎn)聚酰亞胺薄膜Hyaline，并投資合成生物學(xué)新興企業(yè)Conage國內(nèi)化工企業(yè)在該領(lǐng)域起步相對較晚。梅花集團在2011年與國內(nèi)科研機構(gòu)合作開展合成生物高性能菌種開發(fā)工作，重新設(shè)計系列氨基酸菌種，大幅提升谷氨酸、賴氨酸和蘇氨酸的生產(chǎn)轉(zhuǎn)化率。首鋼集團于2011年與LanzaTech成立合資公司，用合成生物學(xué)技術(shù)改良乙醇梭菌，用一氧化碳生產(chǎn)蛋白，創(chuàng)造了工業(yè)化條件下一步生物合成蛋白質(zhì)收率85%的世生物合成技術(shù)升級及關(guān)聯(lián)技術(shù)研發(fā)。中國石化在2021年聯(lián)手新和成，共同投資30億元入局生物合成蛋氨酸，探索產(chǎn)能提升。安琪酵母于2021年和森瑞斯生物科技成立合資公共同推進以合成生物技術(shù)為基礎(chǔ)的開發(fā)工業(yè)大麻和新材料橡膠的生產(chǎn)中試及其產(chǎn)業(yè)化項這兩個方面作用于生物能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。生物能源面臨高昂成本和低廉價值的矛盾，一旦單LanzaTech是全球第一家上市的合成生物學(xué)能源企業(yè)，已經(jīng)實現(xiàn)基于固廢循環(huán)使用合碳捕捉技術(shù)的低成本液態(tài)生物燃料制備，同時工業(yè)上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital31全球各國針對生物制造加快部署戰(zhàn)略規(guī)劃，并不斷增加資金投入，推動合成生物學(xué)應(yīng)美國的合成生物學(xué)研究領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)。2011年，美國國防高級研究計劃局啟動了《生命新系統(tǒng)和新平臺。近年來，美國國立衛(wèi)生研究院、國家科學(xué)基金會和能源部等也積極部署醫(yī)藥健康、能源環(huán)境、材料化工等領(lǐng)域的合成生物學(xué)的規(guī)劃和研究，連續(xù)三年發(fā)布了工程生物學(xué)、微生物組工程、工程生物學(xué)與材料科學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域路線圖，從多維路徑推動美國第六研究框架計劃起歐盟一直積極資助合成生物學(xué)的研發(fā)。英國、德國、法國研究學(xué)院分別發(fā)表合成生物學(xué)行業(yè)研究報告或設(shè)立研發(fā)中心，旨在提升行業(yè)發(fā)展優(yōu)先級以及指明本國未來行業(yè)發(fā)展目標(biāo)。2014年，歐洲合成生物學(xué)研究區(qū)域網(wǎng)絡(luò)發(fā)布《歐洲合成生物學(xué)下一步中國政策起步晚，但近年來支持力度增大。國家科技部最早于“十二五”期間，在《“十三五”生物技術(shù)創(chuàng)新專項規(guī)劃》中，將合成生物技術(shù)列為“構(gòu)建具有國際競爭力的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系”和“發(fā)展引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革的顛覆性技術(shù)”之一。2022年5月，國家發(fā)改均明確提出了合成生物學(xué)方向的規(guī)劃和布局，陸續(xù)出臺支持合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的落地政技術(shù)，構(gòu)建現(xiàn)代化生物育種技術(shù)體系，培育一批重大動植物新品種，為保障國家糧食安全和食品安全提供品種與技術(shù)儲備。天津在2021年8月發(fā)布的《天津市科技創(chuàng)新“十四五”規(guī)劃》中17次提到合成生物學(xué)，天津目標(biāo)成為全球合成生物技術(shù)的原始創(chuàng)新策源地以及合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略高地。上海自2022年起密集發(fā)布了合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策，《上海32上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital2021年9月發(fā)布的《甘肅省“十四五”科技創(chuàng)新規(guī)劃》中多次提到合成生物學(xué)，包括建設(shè)合成生物學(xué)省級重點實驗以及將其納入基礎(chǔ)研究2021年9月發(fā)布的《湖北省科技創(chuàng)湖與類腦研究、合成生物學(xué)、磁約束北核聚變等變個性技術(shù)方向，布局前沿交叉基礎(chǔ)研究，推進顛覆性技術(shù)2021年11月發(fā)布的《貴州省“十四五”科技創(chuàng)新規(guī)劃》中合成生物學(xué)州助劑關(guān)鍵技術(shù)、化學(xué)藥物高效生物合成技術(shù)、天然產(chǎn)物高效生物合成2022年4月發(fā)布《福建省加快生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的是實施方案》，生物制造作為重點領(lǐng)域列入。支持合成生物學(xué)、酶工程、發(fā)2021年11月，發(fā)布《北京市“十四五”時期國際科技創(chuàng)新中心建設(shè)規(guī)劃》，重點研發(fā)一批高效遺傳轉(zhuǎn)化、精準(zhǔn)基因編輯、合成生物技術(shù)等關(guān)鍵技體系，培育一批重大動植物新品種，為保障國家糧食安全和2021年8月發(fā)布的《天津市科技創(chuàng)新“十四五”規(guī)劃》中17次提到合成生物學(xué)，天津目標(biāo)成為全球合成生物技術(shù)的原始創(chuàng)新策源地以及合成生物《江蘇省“十四五”科技創(chuàng)新案（2023-2025年）》，提出到2030年建設(shè)合成生物全球2021年發(fā)布《廣東省科技創(chuàng)新“十四五”規(guī)劃》，提出將合成生物學(xué)領(lǐng)域作為“前沿技術(shù)和顛覆性技術(shù)研究”實施研發(fā)專項，以及加快建設(shè)合成生物研究重大科技基礎(chǔ)設(shè)施等；深圳市更是從2021年起，陸續(xù)持續(xù)推出多條支持合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)廣東福建天津成具有全球影響力的高端生物制造產(chǎn)業(yè)集群的目標(biāo)。廣東省在《廣東省科技創(chuàng)新“十四五”規(guī)劃》中提出將合成生物學(xué)領(lǐng)域作為“前沿技術(shù)和顛覆性技術(shù)研究”實施研發(fā)專項，以及美國培育了全球近七成合成生物學(xué)企業(yè)，區(qū)域分布高度集中。加州的灣區(qū)與圣迭戈聚集了美國超半數(shù)的合成生物學(xué)企業(yè)，其中包括Amyris、Zymergen、TwistBioscience、上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital33中國合成生物學(xué)開始快速追趕，企業(yè)分布多點開花，已經(jīng)形成以深圳、天津、上海為深圳以華大基因為核心，吸引了國內(nèi)超一半合成生物初創(chuàng)企業(yè)。截至2023年10月，光明區(qū)內(nèi)合成生物企業(yè)數(shù)量已突破80家，總估值超270億元，深圳已成為國內(nèi)合成生物學(xué)天津已經(jīng)明確將生物制造作為帶動未來經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵力量，加快推動天津生物經(jīng)濟前瞻布局、創(chuàng)新發(fā)展，將建立特色產(chǎn)業(yè)基地，推動“生物制造谷”建設(shè)，并進一步發(fā)揮天津港口、自貿(mào)試驗區(qū)、自主創(chuàng)新示范區(qū)綜合優(yōu)勢，與大型中央企業(yè)合作，在天津設(shè)上海則聚集了藍(lán)晶微生物、凱賽生物、奕柯萊生物等頭部企業(yè)。未來上海將以浦東新區(qū)創(chuàng)新突破為核心，以金山區(qū)和寶山區(qū)制造承載為兩翼，打造“一核兩翼”的合成生物學(xué)美國合成生物學(xué)科研以加州的斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校等和馬薩諸塞州的哈當(dāng)前中國的合成生物學(xué)尚處于起步階段，除了國家層面的頂層設(shè)計，地方各地也在加深圳合成生物學(xué)科研實力雄厚，相關(guān)合成生物學(xué)研究院所共四所。2017年深圳先進技術(shù)研究院成立國內(nèi)首個合成生物學(xué)研究所，2019年以深圳先進院和合成院為基礎(chǔ)，投資7天津是合成生物學(xué)研究的重要前沿陣地，有兩個研究院所，其中包括總投資近20億元上海是國內(nèi)合成生物發(fā)源地，是中國第一個合成生物學(xué)重點實驗室、第一個合成生物學(xué)科學(xué)聯(lián)盟、第一個合成生物學(xué)專業(yè)委員會的誕生地。上海合成生物學(xué)科研院所共三個，34上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心·波士頓咨詢公司·BCapital35兩大DNA鑄造廠，并建立了完整的企業(yè)孵化機制與市場局$0.34B$0.32B…隊根據(jù)Pitchb