深圳“20+8”之合成生物產(chǎn)業(yè)-前景機(jī)遇與技術(shù)趨勢(shì)探析

——前景機(jī)遇與技術(shù)趨勢(shì)探析前瞻產(chǎn)業(yè)研究院2024年1月報(bào)告主創(chuàng)：徐文強(qiáng)院長(zhǎng)報(bào)告制作：廖子璇1.2全國(guó)與深圳市合成生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀1.3深圳市合成生物產(chǎn)業(yè)政策機(jī)遇1.4深圳市合成生物產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)總結(jié)&1.2全國(guó)與深圳市合成生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀1.3深圳市合成生物產(chǎn)業(yè)政策機(jī)遇1.4深圳市合成生物產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)總結(jié)&用 1.1.1合成生物定義界定：讓細(xì)胞為人類工作生產(chǎn)想要的物質(zhì)用 1.1.1合成生物定義界定：讓細(xì)胞為人類工作生產(chǎn)想要的物質(zhì)合成生物學(xué)是一門以工程學(xué)思想為指導(dǎo)、多學(xué)科結(jié)合的新興領(lǐng)域，通過(guò)一系列重新設(shè)計(jì)與技術(shù)改造生物體或細(xì)胞以使其具有新的能力，在此過(guò)程中設(shè)計(jì)與構(gòu)建一系列新的標(biāo)準(zhǔn)化的生物元件、組件與系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)理想的生物制造能力。合成生物學(xué)的本質(zhì)是讓細(xì)胞為人類工作生產(chǎn)想要的物質(zhì)。該技術(shù)突破自然進(jìn)化的限制，以“人工設(shè)計(jì)與編寫基因組”為核心，可針對(duì)特定需求從工程學(xué)角度設(shè)計(jì)構(gòu)建元器件或模塊。合成生物學(xué)示意圖資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理1.1.2合成生物發(fā)展歷程：中國(guó)當(dāng)前處于發(fā)展新階段合成生物發(fā)展歷程合成生物發(fā)展歷程期1990年10月，“人類基因組計(jì)劃”在美國(guó)首先啟動(dòng)，進(jìn)而英、日、法、德相繼參與，1990年10月，“人類基因組計(jì)劃”在美國(guó)首先啟動(dòng)，進(jìn)而英、日、法、德相繼參與，組成了國(guó)際“人類基因組計(jì)劃”協(xié)作組。1994年，1994年，中國(guó)“人類基因組計(jì)劃”（CHGP）啟動(dòng)1997年中國(guó)專家商議要申請(qǐng)加入國(guó)際“人類基因組計(jì)劃”，推動(dòng)中國(guó)基因組科學(xué)的發(fā)展。1997年中國(guó)專家商議要申請(qǐng)加入國(guó)際“人類基因組計(jì)劃”，推動(dòng)中國(guó)基因組科學(xué)的發(fā)展。1999年，1999年，國(guó)際“人類基因組計(jì)劃”協(xié)作組公布了中國(guó)加入“人類基因組計(jì)劃”的申請(qǐng)，并于同年9月1日正式向全世界宣布。1999年，北京華大基因研究中心成立，與遺傳所人類基因組中心等共同承擔(dān)基因序列工作。2005年，2005年，華大基因牽頭中華協(xié)作組，承擔(dān)的10%國(guó)際人類基因組單體型圖計(jì)劃（HapMap）在《Nature》發(fā)表2008年初，深圳華大基因研究院、英國(guó)桑格2008年初，深圳華大基因研究院、英國(guó)桑格研究所以及美國(guó)國(guó)立人類基因組研究所等多家機(jī)構(gòu)共同啟動(dòng)了“千人基因組計(jì)劃”。成果于2010年10月28日以封面文章形式發(fā)表在《自然》雜志上。2008年，中國(guó)科學(xué)院合成生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成立，是國(guó)內(nèi)第一個(gè)合成生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2011年，2011年，國(guó)家植物基因研究中心（北京）第一屆理事會(huì)第二次會(huì)議在遺傳發(fā)育所召開(kāi)2015年，2015年，華大面向全球發(fā)布自主研發(fā)的首款桌面型高通量測(cè)序系統(tǒng)BGISEQ-5002018年，2018年，華大在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上發(fā)表了迄今為止最大規(guī)模的中國(guó)人基因組學(xué)大數(shù)據(jù)研究成果2019年，2019年，深圳合成生物學(xué)創(chuàng)新研究院成立2021年12月，國(guó)家合成生物技術(shù)創(chuàng)新中心核心研發(fā)基地項(xiàng)2021年12月，國(guó)家合成生物技術(shù)創(chuàng)新中心核心研發(fā)基地項(xiàng)目主體完工2022年至今，由合成生物學(xué)帶動(dòng)的技術(shù)平臺(tái)已經(jīng)在很多領(lǐng)域落地應(yīng)用。合成生物學(xué)的研究范式從大數(shù)據(jù)開(kāi)始，經(jīng)歷數(shù)據(jù)挖掘、建模和演2022年至今，由合成生物學(xué)帶動(dòng)的技術(shù)平臺(tái)已經(jīng)在很多領(lǐng)域落地應(yīng)用。合成生物學(xué)的研究范式從大數(shù)據(jù)開(kāi)始，經(jīng)歷數(shù)據(jù)挖掘、建模和演算，最后發(fā)展到由人工智能（AI）引領(lǐng)的數(shù)字合成生物學(xué)。它把生命科學(xué)推向預(yù)測(cè)科學(xué)，使其有了強(qiáng)大的預(yù)測(cè)能力，成為融合實(shí)驗(yàn)科學(xué)、工程科學(xué)和預(yù)測(cè)科學(xué)的新興交叉學(xué)科，AI賦能的數(shù)字合成生物學(xué)將會(huì)是未來(lái)行業(yè)發(fā)展的重要方向之一。資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理《工程生物學(xué)國(guó)《英國(guó)合成生物《至2030年國(guó)家《生物戰(zhàn)略2019》《工程生物學(xué)：英國(guó)經(jīng)濟(jì)《工程生物學(xué)國(guó)《英國(guó)合成生物《至2030年國(guó)家《生物戰(zhàn)略2019》《工程生物學(xué)：英國(guó)經(jīng)濟(jì)《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄《工業(yè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》《關(guān)于加快傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)《國(guó)務(wù)院關(guān)于全面加強(qiáng)基礎(chǔ)《“十四五”原材料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》1.1.2合成生物政策發(fā)展歷程：中國(guó)合成生物產(chǎn)業(yè)起步相對(duì)較晚對(duì)比中國(guó)與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的政策歷程，中國(guó)合成生物產(chǎn)業(yè)起步相對(duì)較晚，但是發(fā)展速度驚人，從“十三五”開(kāi)始，合成生物學(xué)被列為戰(zhàn)略前瞻性重大科學(xué)問(wèn)題和前沿共性生物技術(shù)，國(guó)家出臺(tái)了一系列政策支持合成生物學(xué)的發(fā)展。 《向國(guó)會(huì)報(bào)告：合成生物學(xué)》《技術(shù)評(píng)估：合成生物學(xué)》《國(guó)防部科技優(yōu)先事項(xiàng)》《面向生物經(jīng)濟(jì)的歐洲《面向生物經(jīng)濟(jì)的歐洲《國(guó)家生物質(zhì)能戰(zhàn)略的《關(guān)于合成生物學(xué)定義《歐盟生物經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略進(jìn)《英國(guó)生命科學(xué)《英國(guó)生命科學(xué)《世界領(lǐng)先IT國(guó)《世界領(lǐng)先IT國(guó)《關(guān)于擴(kuò)大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)投資培育壯《關(guān)于擴(kuò)大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)投資培育壯《加強(qiáng)“從0到1”基礎(chǔ)研《加強(qiáng)“從0到1”基礎(chǔ)研生物、未名拾優(yōu)奇Editas 物 AgBiome、1.2.1全國(guó)合成生物產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀：合成生物產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋面龐大合成生物學(xué)本身的發(fā)展和增長(zhǎng)受益于多種技術(shù)的融合，從產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，上游生物體設(shè)計(jì)企業(yè)主要提供底層技術(shù)和應(yīng)用支持，比如DNA測(cè)序/合成/存儲(chǔ)、基因編輯、蛋白設(shè)計(jì)和催化，代表性企業(yè)有Twist、金斯瑞、script、Codex等；中下游企業(yè)負(fù)責(zé)合成生物產(chǎn)品制造，例如材料與化學(xué)品等領(lǐng)域，代表性企業(yè)有金丹科技、海正生物、BioNTech等。資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理產(chǎn)品替代工藝改進(jìn)原材產(chǎn)品替代工藝改進(jìn)原材料變化品1.2.2全國(guó)合成生物產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀：合成生物產(chǎn)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛根據(jù)ResearchandMarkets披露的信息，2023年，中國(guó)合成生物市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到11.5億美元，隨著應(yīng)用場(chǎng)景的增多和技術(shù)的改善，市場(chǎng)逐漸擴(kuò)容，合成生物在未來(lái)10年內(nèi)將對(duì)各個(gè)行業(yè)產(chǎn)生重要影響。2023年中國(guó)合成生物學(xué)對(duì)不同行業(yè)的影響肉類和水產(chǎn)養(yǎng)殖生物制藥美容生物制藥美容非處方藥醫(yī)療設(shè)備化學(xué)品化學(xué)品紡織品食品（不包水建筑機(jī)械礦業(yè)農(nóng)業(yè)燃料手機(jī)資料來(lái)源：CBInsights波士頓咨詢集團(tuán)《合成生物學(xué)信息參考》前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理天津山東上海浙江1.2.3全國(guó)合成生物產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀：各地區(qū)均積極布局合成生物領(lǐng)域天津山東上海浙江1.2.3全國(guó)合成生物產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀：各地區(qū)均積極布局合成生物領(lǐng)域天津已經(jīng)明確將生物制造作為帶動(dòng)未來(lái)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵力量，加快推動(dòng)天津生物經(jīng)濟(jì)前瞻布局、創(chuàng)新發(fā)展。依托天津大學(xué)、中科院天津生物科技工程研究所、國(guó)家合成生物技術(shù)創(chuàng)新中心、教育部合成生物學(xué)前沿科學(xué)中心、合成生物學(xué)海河實(shí)驗(yàn)室等創(chuàng)新平臺(tái)，天津?qū)⒓涌齑蛟旌铣缮锂a(chǎn)業(yè)發(fā)其中，國(guó)家合成生物技術(shù)創(chuàng)新中心是國(guó)家級(jí)科技創(chuàng)新平臺(tái)，是我國(guó)搶占全球生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新制高點(diǎn)的“國(guó)之重器"，是集核心技術(shù)研發(fā)、技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化、企業(yè)培育、資本運(yùn)營(yíng)四位一體的新型研發(fā)平臺(tái)。同時(shí)，天津還將建立特色產(chǎn)業(yè)基地，推動(dòng)“生物制造谷”建設(shè)。進(jìn)一步發(fā)揮天津港口、自貿(mào)試驗(yàn)區(qū)、自主創(chuàng)新示范區(qū)綜合優(yōu)勢(shì)，與大型中央企業(yè)合作，在津設(shè)立健康糖產(chǎn)業(yè)園區(qū)。合成生物上市公司華熙生物，也在天津投資6.3億，建成了全球山東匯聚了很多老牌的發(fā)酵企業(yè)。早在2017年，由青島能源所、山東大學(xué)、齊魯工業(yè)大學(xué).、青島蔚藍(lán)生物集團(tuán)等7家發(fā)起生物技術(shù)創(chuàng)新中心。華熙生物、金城藥業(yè)、三元生物、山東赫達(dá)、山東福瑞達(dá)、青島蔚藍(lán)生物等合成生物技術(shù)相關(guān)企2023年1月，山東省"兩會(huì)”政府工作報(bào)告中明確提出把“合成生物”產(chǎn)業(yè)作為大力培育支持的創(chuàng)新產(chǎn)突出”合成生物”等關(guān)鍵領(lǐng)域核心技術(shù)攻關(guān)，扎實(shí)推進(jìn)先進(jìn)制造業(yè)強(qiáng)省行動(dòng)，著力深化新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換，加上海是我國(guó)第一個(gè)合成生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、第一個(gè)合成生物學(xué)科學(xué)聯(lián)盟，第一個(gè)合成生物學(xué)專業(yè)委員會(huì)誕生地。從2020年開(kāi)始，上海就密集發(fā)布了合成生物產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策。2022年11月21日發(fā)布《上海市加快打造全球生物醫(yī)藥研發(fā)經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)化高地的若干政策措施》瞄準(zhǔn)合成生物學(xué)、基因編輯、干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)、細(xì)胞治療與基因治療、人工智能輔助藥物設(shè)計(jì)等重點(diǎn)領(lǐng)域，布局若千市級(jí)科技重大專項(xiàng)和戰(zhàn)略性2023年10月，上海市印發(fā)《上海市加快合成生物創(chuàng)新策源打造高端生物制造產(chǎn)業(yè)集群行動(dòng)方案(2023-2025年)》，目標(biāo)到2025年培育1至2家年銷售收入超過(guò)10億元的優(yōu)勢(shì)企業(yè)，建設(shè)3個(gè)左右具有特色和國(guó)內(nèi)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)業(yè)基地;到2030年，基本建成具有全球影響力的高2023年2月20日，浙江省發(fā)布了《浙江省人民政府辦公廳關(guān)于培育發(fā)展未來(lái)產(chǎn)業(yè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出要優(yōu)先發(fā)展”合成生物”等9個(gè)快速成長(zhǎng)的未來(lái)產(chǎn)業(yè)。具體包括加快發(fā)展定量合成、基因編輯、蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)、細(xì)胞設(shè)計(jì)、高通量篩選等前沿技術(shù)，推動(dòng)合成生物技術(shù)在生物智造、生物育種等領(lǐng)域的顛浙江省的合成生物產(chǎn)業(yè)布局主要集中在杭州市。人才方面，杭州在合成生物領(lǐng)域已擁有鄭裕國(guó)院士、楊立榮教授、李永泉教授等一批行業(yè)領(lǐng)域頂級(jí)專家，引進(jìn)了曾安平院士、王寶俊教授等一批“鰓鵬計(jì)劃”人才，逐漸形成了以浙江大學(xué)、西湖重點(diǎn)平臺(tái)方面，杭州獲批建設(shè)了國(guó)家化學(xué)原料藥合成工程技術(shù)研究中心，布局微生物生化與代謝工程、生物有機(jī)合成、藥物合成生物學(xué)等省級(jí)重驗(yàn)室。2023年7月，浙江省合成生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟，由浙江大學(xué)杭州國(guó)際科創(chuàng)中心牽頭，傳化集團(tuán)等多家企事業(yè)2023年8月，傳化科技城核心產(chǎn)業(yè)載體-錢灣生物港正式開(kāi)園，將逐步構(gòu)建起以合成生物為核心的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)集群，打造國(guó)內(nèi)首個(gè)"合成生物成果轉(zhuǎn)化基地”，橫向兼顧C(jī)GT、醫(yī)療器械，縱向聚焦化工、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域?qū)铣缮锏膽?yīng)用，發(fā)揮傳化集團(tuán)“鏈主”優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建合成生物“科研-轉(zhuǎn)化-產(chǎn)品”資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理 2017年2018年02019年2022年激發(fā)創(chuàng)意 2017年2018年02019年2022年激發(fā)創(chuàng)意1.2.4深圳合成生物產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀：深圳較早布局合成生物學(xué)賽道一直以來(lái)，深圳始終瞄準(zhǔn)國(guó)家和“雙區(qū)”建設(shè)的重大戰(zhàn)略需求，著力融合信息技術(shù)（IT）和生物技術(shù)（BT不斷搶占科技發(fā)展的制高點(diǎn)。除了出臺(tái)多個(gè)扶持行業(yè)發(fā)展的政策外，深圳首創(chuàng)的“樓上樓下”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)綜合體模式，誕生了眾多合成生物的明星企業(yè)。聚焦合成生物領(lǐng)域，表面是科研人員與企業(yè)人員在同一棟資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理基礎(chǔ)技術(shù)基因測(cè)序技術(shù)基因編輯技術(shù)基因合成技術(shù)合成生物平臺(tái)搭建及產(chǎn)品制造1.2.5深圳合成生物產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀：產(chǎn)業(yè)鏈布局較為完善基礎(chǔ)技術(shù)基因測(cè)序技術(shù)基因編輯技術(shù)基因合成技術(shù)合成生物平臺(tái)搭建及產(chǎn)品制造1.2.5深圳合成生物產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀：產(chǎn)業(yè)鏈布局較為完善醫(yī)療健康、工業(yè)化學(xué)品等領(lǐng)域醫(yī)療健康、工業(yè)化學(xué)品等領(lǐng)域資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理?2018年光明區(qū)成立以來(lái)，?2018年光明區(qū)成立以來(lái)，光明區(qū)合成生物產(chǎn)業(yè)創(chuàng)下多項(xiàng)“首位”?首創(chuàng)“樓上樓下”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)綜合?在深圳市重點(diǎn)培育的1.2.6深圳合成生物產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀：光明區(qū)發(fā)展形勢(shì)較好作為大灣區(qū)綜合性國(guó)家科學(xué)中心先行啟動(dòng)區(qū)，光明科學(xué)城承載建設(shè)了全球首個(gè)合成生物研究重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)深圳市工程生物產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心、中國(guó)科學(xué)院深圳理工大學(xué)（籌）合成生物學(xué)院、合成生物產(chǎn)業(yè)園等相繼落地。截至2022年，深圳光明區(qū)內(nèi)合成生物企業(yè)總量已突破80家，總估值超270億資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理深圳八大未來(lái)產(chǎn)業(yè)深圳八大未來(lái)產(chǎn)業(yè)123456781.3.1深圳合成生物政策機(jī)遇：合成生物為八大未來(lái)產(chǎn)業(yè)之首2022年6月，深圳發(fā)布《關(guān)于發(fā)展壯大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群和培育發(fā)展未來(lái)產(chǎn)業(yè)的意見(jiàn)》，前瞻布局8大未來(lái)產(chǎn)業(yè)，其中合成生物位列8大未來(lái)產(chǎn)業(yè)之首，《意見(jiàn)》提出要重點(diǎn)發(fā)展合成生物底層技術(shù)、定量合成生物技術(shù)、生物創(chuàng)制等領(lǐng)域，加快突破人工噬菌體、人工腫瘤治療等創(chuàng)制關(guān)鍵技術(shù)，推進(jìn)合成生物重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建設(shè)合成生物學(xué)研發(fā)基地與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心。深圳七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)及20大產(chǎn)業(yè)集群12345678造9資料來(lái)源：《關(guān)于發(fā)展壯大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群和培育發(fā)展未來(lái)產(chǎn)業(yè)的意見(jiàn)》前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理1.3.2深圳合成生物政策機(jī)遇：未來(lái)合成生物有望成長(zhǎng)為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)1.3.2深圳合成生物政策機(jī)遇：未來(lái)合成生物有望成長(zhǎng)為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)支持探索未來(lái)產(chǎn)業(yè)相關(guān)科學(xué)問(wèn)題點(diǎn)專項(xiàng)。支持與香港、澳門的高校和科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展提升科研平臺(tái)保障能力2022年6月，深圳出臺(tái)了《深圳市培育發(fā)展未來(lái)產(chǎn)業(yè)行動(dòng)計(jì)劃（2022—提升科研平臺(tái)保障能力2022年6月，深圳出臺(tái)了《深圳市培育發(fā)展未來(lái)產(chǎn)業(yè)行動(dòng)計(jì)劃（2022—2025年）》,本措施重點(diǎn)支持八大未來(lái)產(chǎn)業(yè)，其中合成生物、區(qū)塊鏈、細(xì)胞與基因、空天技術(shù)等未來(lái)產(chǎn)業(yè)在5至10年內(nèi)有望成長(zhǎng)為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。材料基因組等重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、質(zhì)量基礎(chǔ)施、自然科技資源庫(kù)以及野外科學(xué)觀測(cè)研究支持建設(shè)概念驗(yàn)證中心、中試驗(yàn)證和成果轉(zhuǎn)化基地推動(dòng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)交叉融合發(fā)展算”、“量子計(jì)算+合成生物”等未來(lái)產(chǎn)業(yè)跨界融合示技術(shù)在細(xì)胞與基因治療、細(xì)胞與基因技術(shù)在生物資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理1.3.3深圳合成生物政策機(jī)遇：全國(guó)首個(gè)產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)扶持政策2021年10月，光明區(qū)發(fā)布了全國(guó)首個(gè)合成生物領(lǐng)域?qū)ｍ?xiàng)扶持政策——《光明區(qū)關(guān)于支持合成生物創(chuàng)新鏈產(chǎn)業(yè)鏈融合發(fā)展的若干措施》，“真金白銀”支持合成生物戰(zhàn)略科技力量建設(shè)、創(chuàng)新鏈建設(shè)、產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)等，其中，合成生物科技專項(xiàng)配套資助項(xiàng)目，單個(gè)單位年度資助金額最高為1000萬(wàn)元。01010202?對(duì)新取得FDA、EMA、PMDA等機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)獲得境?對(duì)取得國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局核準(zhǔn)的化妝0303?加快培育引進(jìn)行業(yè)龍頭CRO、CMO、CDMO等合成生物?對(duì)建設(shè)合成生物領(lǐng)域中試、合成生物專用CNAS認(rèn)證0404資料來(lái)源：《光明區(qū)關(guān)于支持合成生物創(chuàng)新鏈產(chǎn)業(yè)鏈融合發(fā)展的若干措施》前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理1.4深圳市合成生物產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)總結(jié)當(dāng)前，深圳已經(jīng)成為我國(guó)合成生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅猛的城市之一，深圳建設(shè)了國(guó)內(nèi)首個(gè)合成生物產(chǎn)業(yè)園、推出國(guó)內(nèi)首只合成生物天使基金、發(fā)布國(guó)內(nèi)首個(gè)支持合成生物產(chǎn)業(yè)政策，召開(kāi)了國(guó)內(nèi)最大合成生物產(chǎn)業(yè)大會(huì)，助力合成生物從科學(xué)研究到產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化再到產(chǎn)業(yè)集群的兩次跨越。產(chǎn)業(yè)鏈布局較為完善 產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì) 政策優(yōu)勢(shì)全國(guó)首個(gè)產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)扶持政策資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理2.1合成生物行業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃滯后2.2合成生物行業(yè)面臨選品難題和工藝放大難題2.3合成生物行業(yè)產(chǎn)業(yè)化能力不足2.4合成生物行業(yè)應(yīng)用研發(fā)主體錯(cuò)位2.1合成生物中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃滯后：許多監(jiān)管領(lǐng)域處于空白地帶我國(guó)從頂層設(shè)計(jì)上明確了合成生物的重要戰(zhàn)略地位，并逐步加強(qiáng)了該領(lǐng)域的國(guó)家宏觀戰(zhàn)略謀劃，但合成生物領(lǐng)域的長(zhǎng)期、短期技術(shù)發(fā)展路線整體規(guī)劃，技術(shù)發(fā)展實(shí)施路徑、生物倫理監(jiān)管體系構(gòu)建等仍處于空白地帶。目前，合成生物學(xué)領(lǐng)域的專項(xiàng)政策規(guī)劃并未出臺(tái)，如何實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)研究到技術(shù)創(chuàng)新，從工程平臺(tái)建設(shè)到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化等多層次、分階段的發(fā)展方式和發(fā)展路徑仍不明確。資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理排出攝入2.2.1選品難題：錯(cuò)誤的選品將帶來(lái)較大的代價(jià)排出攝入2.2.1選品難題：錯(cuò)誤的選品將帶來(lái)較大的代價(jià)首先，選品要評(píng)估市場(chǎng)空間及需求剛性。選品是合成生物學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的第一個(gè)門檻，需要理性評(píng)估目標(biāo)產(chǎn)品利用生物合成途徑生成的難度，并與其他生成路徑進(jìn)行比較。錯(cuò)誤的選品在進(jìn)入后期商業(yè)化開(kāi)發(fā)階段后失敗帶來(lái)的代價(jià)較大。其次，選品要適合合成生物學(xué)方法生產(chǎn)。能量和生物質(zhì)能量和生物質(zhì)intracellularextracellular資料來(lái)源：動(dòng)脈網(wǎng)倍生生物中國(guó)科學(xué)院前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理生物合成＋化學(xué)合成2.2.2工藝放大難題：可能導(dǎo)致項(xiàng)目整體耗時(shí)及成本大幅提升生物合成＋化學(xué)合成2.2.2工藝放大難題：可能導(dǎo)致項(xiàng)目整體耗時(shí)及成本大幅提升在利用合成生物學(xué)方式生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，對(duì)應(yīng)的代謝通路優(yōu)化的復(fù)雜度以及分離純化的難度也呈指數(shù)級(jí)提升，導(dǎo)致項(xiàng)目整體耗時(shí)及成本大幅提升。在所有環(huán)節(jié)均采用生物合成難度較大時(shí)，選擇將部分步驟通過(guò)化學(xué)合成的方式實(shí)現(xiàn)，構(gòu)建生物合成與化學(xué)合成的組合，則可能實(shí)現(xiàn)整體的成本和效率的最優(yōu)，提升規(guī)?；a(chǎn)成功率。Amyris規(guī)?；a(chǎn)青蒿素生物合成與化學(xué)合成結(jié)合辦法Artemisinicacid資料來(lái)源：資料來(lái)源：AmyrisScience前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理2.32.3合成生物產(chǎn)業(yè)化能力不足：創(chuàng)新成果產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用實(shí)踐較少2015年以來(lái)，我國(guó)在合成生物領(lǐng)域研究發(fā)文躍居全球第二，但論文篇均影響力低于世界平均水平。我國(guó)合成生物領(lǐng)域論文的整體質(zhì)量還不夠高，且研究發(fā)文領(lǐng)域多集中在應(yīng)用領(lǐng)域，論文在前沿和核心技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新能力與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家仍有較大差距；同時(shí)，雖然國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)應(yīng)用研究成果凸顯，但創(chuàng)新成果的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用實(shí)踐較少，科企融合度較低，對(duì)產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)力量較弱，近幾年全球合成生物學(xué)主要研究項(xiàng)目和成果都集中在歐美等國(guó)家。西班牙瓦倫西亞大學(xué)“通過(guò)國(guó)際合作促進(jìn)合成生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化”研究項(xiàng)目，約220萬(wàn)歐元Ronmilo等將大腸桿菌碳源從有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳1、Biotechrabbit公司研發(fā)出無(wú)細(xì)胞蛋白合成系統(tǒng)2、TarrynMiller等制造出“人工葉綠體”1、ShaoYY等利用CRISPR-Cas創(chuàng)建單染色體啤酒酵母細(xì)胞2、Sc2.0計(jì)劃完成單酵母染色體組裝1、澳大利亞國(guó)立大學(xué)”提高作物抗逆性和產(chǎn)量的智能植物和解決方案”項(xiàng)目，2000萬(wàn)澳元2、丹麥技術(shù)大學(xué)“合成生物學(xué)指導(dǎo)下的惡臭假單胞菌生物氟化工程”項(xiàng)目，800萬(wàn)歐元3、西班牙高等科學(xué)研究理事會(huì)“基于合成微生物聯(lián)盟的黃酮類化合物合成生物學(xué)生產(chǎn)平臺(tái)”項(xiàng)目，740萬(wàn)歐元麥考瑞大學(xué)建設(shè)“合成生物學(xué)卓越中心”麻省理工設(shè)計(jì)出第一個(gè)完全依賴蛋白質(zhì)互作的合成生物學(xué)電路美國(guó)馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院宣布首例轉(zhuǎn)基因豬心臟移植手術(shù)實(shí)現(xiàn)1、ACSSyntheticBiology指出，合成生物學(xué)有可能顛覆現(xiàn)有腺相關(guān)病毒（AAVs）的生產(chǎn)模式合成生物行業(yè)發(fā)展1、DavidBaker團(tuán)隊(duì)發(fā)布RoseTTAFold，基于大規(guī)模深度學(xué)習(xí)的結(jié)構(gòu)建模范圍從真核細(xì)胞的蛋白質(zhì)單體擴(kuò)展到了蛋白質(zhì)復(fù)合物，并可以預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用的分子細(xì)節(jié)2、WendellLim團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了兩步正反饋電路，使T細(xì)胞能夠根據(jù)抗原密度閾值來(lái)分辨目標(biāo)1、喬治亞研究院利用新開(kāi)發(fā)的合成生物學(xué)和基因工程技術(shù)，使用重組的4-hydrophenylacetate3-monooxygenase和FAD還原酶基因，改造腸道中的益生菌2、伊利諾伊大學(xué)厄巴納·香檳分校的團(tuán)隊(duì)于《Cell》發(fā)表論文，實(shí)現(xiàn)了有史以來(lái)最完整的活細(xì)胞計(jì)算機(jī)模擬帝斯曼的開(kāi)創(chuàng)性研究合成生物法生產(chǎn)維生素A，即將全面上市資料來(lái)源：Regenesis前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理2.4合成生物應(yīng)用研發(fā)主體錯(cuò)位：缺乏大型產(chǎn)業(yè)巨頭和優(yōu)質(zhì)初創(chuàng)企業(yè)我國(guó)合成生物學(xué)應(yīng)用研究主要以科研院所為主體，缺乏大型產(chǎn)業(yè)巨頭和優(yōu)質(zhì)初創(chuàng)研發(fā)企業(yè)。目前國(guó)內(nèi)生物合成行業(yè)的主要代表企業(yè)為凱賽生物、衍進(jìn)科技和迪贏生物等,企業(yè)多為初創(chuàng)公司,規(guī)模相對(duì)較小，與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家形成的大型跨國(guó)企業(yè)巨頭，協(xié)同多投融資渠道的初創(chuàng)企業(yè)融合發(fā)展的產(chǎn)業(yè)格局相比仍有較大差距。雖然近兩年不斷有新的創(chuàng)新型合成生物公司出現(xiàn)，但主要為平臺(tái)工具服務(wù)和應(yīng)用產(chǎn)品導(dǎo)向型公司，涉及使能技術(shù)開(kāi)發(fā)的公司較少，產(chǎn)業(yè)主體規(guī)模和自主創(chuàng)新能力均較弱。資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理3.1合成生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)特點(diǎn)3.2基因測(cè)序技術(shù)趨勢(shì)與突破方向3.3基因編輯技術(shù)趨勢(shì)與突破方向3.4基因組裝技術(shù)趨勢(shì)與突破方向3.5基因合成技術(shù)趨勢(shì)與突破方向3.6酶的定向進(jìn)化技術(shù)趨勢(shì)與突破方向菌體 廠3.1.1合成生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)特點(diǎn)菌體 廠3.1.1合成生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)特點(diǎn)合成生物是典型的交叉學(xué)科。從技術(shù)過(guò)程來(lái)看，經(jīng)歷了上游底盤設(shè)計(jì)、菌種構(gòu)建；中游的發(fā)酵條件優(yōu)化；以及下游的分離提取。當(dāng)中不僅運(yùn)用到了分子生物學(xué)技術(shù)、AI深度學(xué)習(xí)、高通量篩選等方法，還用到了發(fā)酵工藝放大、流體力學(xué)、分離提取制備等技術(shù)。III資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理3.1.2合成生物工藝優(yōu)勢(shì)以合成生物生產(chǎn)流程的特點(diǎn)，合成生物被認(rèn)為是綠色、環(huán)保、高效、可循環(huán)可再生的生產(chǎn)方式。相比化學(xué)合成工藝、天然提取工藝，有著明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，合成生物被認(rèn)為是最有潛力替代化學(xué)合成、天然提取等成熟工藝的新型技術(shù)手段。合成生物也被政府、資本界和產(chǎn)業(yè)界賦予了厚望。高高資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理對(duì)少量樣本或少量基因組靶點(diǎn)(≤20個(gè))的小DNA區(qū)域進(jìn)行測(cè)序時(shí)，對(duì)少量樣本或少量基因組靶點(diǎn)(≤20個(gè))的小DNA區(qū)域進(jìn)行測(cè)序時(shí)，三代測(cè)序讀長(zhǎng)長(zhǎng)、成本3.2.1基因測(cè)序技術(shù)：NGS測(cè)序應(yīng)用更為廣泛基因測(cè)序不同技術(shù)互為補(bǔ)充，NGS測(cè)序應(yīng)用更為廣泛。伴隨對(duì)基因測(cè)序理解的不斷深入，不同測(cè)序技術(shù)與方法亦不斷涌現(xiàn)。在下游較為成熟的商業(yè)化應(yīng)用中，二代高通量測(cè)序在各個(gè)細(xì)分場(chǎng)景均有一席之地，二代與三代測(cè)序的應(yīng)用場(chǎng)景盡管有所重合，但由于技術(shù)特點(diǎn)不同，也具備各自獨(dú)特的應(yīng)用領(lǐng)域。費(fèi)查定量PCR資料來(lái)源：ThermoFisherIlluminaOxfordNanopore前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理.2基因測(cè)序技術(shù)：新興技術(shù)體系及應(yīng)用概念不斷涌現(xiàn)得益于測(cè)序技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步和測(cè)序成本的快速下降，NGS應(yīng)用不僅局限于全基因組分析，更深入推動(dòng)了基礎(chǔ)科研上基因組學(xué)和臨床上疾病精準(zhǔn)醫(yī)療的進(jìn)步。考慮到不同細(xì)胞測(cè)序的差異性，以及測(cè)序在體內(nèi)不同位置/時(shí)間上的更加豐富信息，更多全新領(lǐng)域及概念逐步進(jìn)入基因測(cè)序領(lǐng)域的探索范疇。單細(xì)胞測(cè)序與傳統(tǒng)測(cè)序區(qū)別和擴(kuò)增單個(gè)細(xì)胞里的多組學(xué)物質(zhì)（包括DNA、RNA組測(cè)序的基礎(chǔ)上，通過(guò)空間解析轉(zhuǎn)錄組學(xué)的方法，定組織中的空間位置，我們認(rèn)為有望成為補(bǔ)充醫(yī)學(xué)圖像資料來(lái)源：GSK前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理3.3.1基因編輯技術(shù)：第三代基因編輯技術(shù)備受人們關(guān)注3.3.1基因編輯技術(shù)：第三代基因編輯技術(shù)備受人們關(guān)注第二代基因編輯技術(shù)第三代基因編輯技術(shù)第一代基因編輯技術(shù)第二代基因編輯技術(shù)第三代基因編輯技術(shù)TALENs（轉(zhuǎn)錄激活因子效應(yīng)物）是繼ZFTALENs在結(jié)構(gòu)上與ZFNs類似，是由DNA結(jié)合蛋白TALENs（轉(zhuǎn)錄激活因子效應(yīng)物）是繼ZFTALENs在結(jié)構(gòu)上與ZFNs類似，是由DNA結(jié)合蛋白-TALE蛋白和FokⅠ資料來(lái)源：中關(guān)村前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理3.3.2基因編輯技術(shù)：CRISPR/Cas技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯基因編輯是一種新興的能夠較為精確的對(duì)生物體基因組特定目標(biāo)基因進(jìn)行修飾的基因工程技術(shù)。作為革命性的基因編輯技術(shù)，CRISPR/Cas的優(yōu)勢(shì)非常明顯，相較于ZFNs和TALENs，CRISPR/Cas的設(shè)計(jì)難度和構(gòu)建難度都要小的多，成本更低，開(kāi)發(fā)周期更短，靶向修飾效率更高，此外CRISPR/Cas還具有可以多靶點(diǎn)編輯和可以編輯RNA的優(yōu)勢(shì)，這是前兩種技術(shù)所不具備的。進(jìn)行編輯期難是因子效應(yīng)難是資料來(lái)源：中關(guān)村前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理3.3.3基因編輯技術(shù)：CRISPR2.0新技術(shù)問(wèn)世CRISPR/Cas9被認(rèn)為是CRISPR1.0，其開(kāi)創(chuàng)了基因編輯新時(shí)代，但局限性也非常明顯。目前已有一批CRISPR2.0新技術(shù)問(wèn)世，能以比CRISPR1.0更精確、更通用的方式編輯DNA。CRISPR1.0基因編輯療法獲批，為下一代基因編輯技術(shù)走上舞臺(tái)中央奠定了基礎(chǔ)。資料來(lái)源：深究科學(xué)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理（polymerasecycling（polymerasecyclingassembly,PCA）。3.4基因組裝技術(shù)：低成本、自動(dòng)化、一體化是發(fā)展方向基因組裝技術(shù)相對(duì)成熟，低成本、自動(dòng)化、一體化是未來(lái)發(fā)展方向。受到技術(shù)的限制，DNA片段從頭合成的長(zhǎng)度有限，更長(zhǎng)基因或基因組有賴于通過(guò)核苷酸片段的酶促組裝或體內(nèi)組裝獲得，通常使用的寡核苷酸組裝方法有兩種：連接酶組裝法（ligasechainreaction,LCR）和聚合酶組裝法OEOE-PCR技術(shù)(Overlapextensionpolymerasechainreaction，OE-PCR)，這種方法可以用于組裝更長(zhǎng)片段的DNA。OE-PCR示意圖如左圖所示，將末端具有重疊序列的DNA片段經(jīng)聚合酶延伸得到融合的DNA，一般可以將2-6個(gè)DNA片段按比例混合作作為引物，進(jìn)行重疊延伸，同時(shí)要保證相鄰的兩個(gè)DNA片段之間有20-40bp的同源重疊區(qū)。由于OE-PCR方法操作簡(jiǎn)單，省時(shí)省力，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。資料來(lái)源：《DNA組裝技術(shù)》前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理3.5.1基因合成技術(shù)：生物合成時(shí)代已緩緩拉開(kāi)序幕基因合成技術(shù)大體可以分為化學(xué)法和生物法。第一代技術(shù)是固相合成法；第二代則是芯片合成法，主要有光化學(xué)法、噴墨法、電化學(xué)法，可以并行進(jìn)行多條不同序列基因合成；第三代則是酶促合成法，其合成副產(chǎn)物少、條件溫和。一代合成(固相柱式)二代合成(固相芯片)三代合成(生物酶) 法法Script/Nuclera/MolecularATdT-dNTP交聯(lián)體(AnsaBiot資料來(lái)源：中合基因前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理3.5.2基因合成技術(shù)：生物合成時(shí)代已緩緩拉開(kāi)序幕以生物制造及生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)為代表的生命科學(xué)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展倒推DNA合成技術(shù)向第三代-生物合成技術(shù)邁進(jìn)。近年來(lái)，DNA生物合成技術(shù)及裝備開(kāi)發(fā)屢有突破，第三代DNA合成技術(shù)-生物合成的時(shí)代已緩緩拉開(kāi)序幕。使用有毒有機(jī)化學(xué)品或第三方DNA服務(wù)提供商的延長(zhǎng)交付等2021年6月2022年7月2023年3月2023年8月資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理3.6.13.6.1酶的定向進(jìn)化技術(shù)：快速獲得擁有特定性能的酶酶的定向進(jìn)化，旨在試管中模擬自然進(jìn)化過(guò)程，通過(guò)提高基因突變率和設(shè)計(jì)特殊的篩選、選擇方法，快速獲得擁有特定性能的酶。因此，定向進(jìn)化又被稱為“代替自然選擇的上帝之手”，為試管中的達(dá)爾文主義。酶的定向進(jìn)化步驟通過(guò)對(duì)蛋白編碼序通過(guò)對(duì)蛋白編碼序列進(jìn)行隨機(jī)突變、定點(diǎn)突變或重組構(gòu)建基因突變體庫(kù)定向篩選、選擇以獲得具有改進(jìn)表型的突變體以該突變體作為下一直到獲得性能最優(yōu)的突變體資料來(lái)源：蛋白質(zhì)定向進(jìn)化原理《定向進(jìn)化在蛋白質(zhì)工程中的應(yīng)用研究進(jìn)展》前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理基于CRISPR的體內(nèi)突變方法基于CRISPR的體內(nèi)突變方法注：a—基于CRISPR-CAS9同源重組的突變；b—基于NCAS9和DNA聚合酶I的突變；c—基于NCAS9和堿基編輯器的突變3.6.2酶的定向進(jìn)化技術(shù)：高效構(gòu)建多樣化的基因突變體庫(kù)高效構(gòu)建多樣化的基因突變體庫(kù)是定向進(jìn)化的關(guān)鍵步驟之一。早期通過(guò)化學(xué)試劑（如甲磺酸乙酯、亞硝酸等）或射線對(duì)基因進(jìn)行無(wú)差別隨機(jī)突變的傳統(tǒng)方法，由于突變率低并且極易造成基因組不穩(wěn)定而逐漸被淘汰。取而代之的是一系列相對(duì)可控且有高突變率的體外突變法和體內(nèi)突變法。基于CRISPR-Cas9同源重組的突變基于n資料來(lái)源：《定向進(jìn)化在蛋白質(zhì)工程中的應(yīng)用研究進(jìn)展》前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理術(shù)術(shù)3.6.3酶的定向進(jìn)化技術(shù)：高通量定向進(jìn)化的新方法創(chuàng)建序列覆蓋率高、多樣性強(qiáng)的突變體庫(kù)，能最大程度挖掘不同氨基酸序列與其對(duì)應(yīng)表型之間的關(guān)系，理論上能夠提高獲得理想突變體的概率。然而，絕大部分篩選和選擇技術(shù)通量低、準(zhǔn)確性差，導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)蛋白質(zhì)序列全面且深入的挖掘。因此，開(kāi)發(fā)更快速、靈敏、準(zhǔn)確的高通量篩選技術(shù)，是提高定向進(jìn)化效率的關(guān)鍵