2024中國合成生物學產(chǎn)業(yè)白皮書-BCG

上海合成生物學創(chuàng)新中心上海合成生物學創(chuàng)新中心shanghaisyntheticBiology波士頓咨詢公司、上海合成生物學創(chuàng)新中心與BCapital聯(lián)合研究合成生物學是一項基于工程化理念的跨學科領域，結合多學科知識，為改造和創(chuàng)造人造生命體系提供了獨特的視角。自21世紀初問世以來，合成生物學經(jīng)歷了DNA工程、生物分子工程、宿主工程、計算機技術等多個方向的技術突破，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、以生物技術路線替代傳統(tǒng)化工技術路線的科技產(chǎn)業(yè)。在雙碳減排成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展主旋律的當全球合成生物學產(chǎn)業(yè)正處在高速發(fā)展期。合成生物學產(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?際及?內(nèi)行業(yè)洞察，本報告對終端產(chǎn)品在各個垂直領域的應用進行分類研生物能源等方向的應用，并對各細分行業(yè)的發(fā)展前景進行評估。合成生物學的發(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)達市場，中?合成生物學產(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。科技與產(chǎn)業(yè)的結合吸引了大量?際及?內(nèi)資本對于本賽道的關注，而資本的注入正不斷加速技術從實驗室走向市場的進程。合成生物學產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不僅是行業(yè)風口，更是中?產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)跨越式升級的契機。 計算機與數(shù)據(jù)科學等交叉學科技術，旨在改造或創(chuàng)造人造生命體系的新興學科，在科技和廣義——邊界拓展：??對生命有機體關鍵要素的創(chuàng)新應用，如酶?化合成、?細?合成、DNA存?等路設計、?擬細?建模、??測試等?等基??路設計等宿主工程：基/?轉?/蛋白/代謝多組學品系特?分析、菌?改造DesignLearnTestā?創(chuàng)建時期（2000年–2003年本階段產(chǎn)生了許多奠基性的研究手段和理論，特別是基因線路工程的建立及其在代謝工程中的成功運用。2000年是行業(yè)公認的合成生物學 合成生物學概念和促進生物學、工程學等跨學科協(xié)作的強力催化劑。技術突破上，實現(xiàn)了RNA調(diào)控裝置的開發(fā)，整個領域的設計范圍開始從以轉錄調(diào)控為主，擴大到轉錄后和翻譯調(diào)控；應用開發(fā)上，2006年首次實現(xiàn)利用工程化改造的E.coli侵入癌細胞，?創(chuàng)新和應用轉化期（2008年–2013年這一階段涌現(xiàn)出大量新技術和工程手段，使合成生物學研究與應用領域大為拓展。例如，技術上，2009年、2011和2012年分別細胞工廠開發(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；合成生命領域，造細胞”（人造支原體Synthia2011年美?、中?、英?、新加坡、澳大利亞等??發(fā)展新階段（2014年以后工程化平臺的建設和生物大數(shù)據(jù)的開源應用相結合，全面推動合成生物學技術創(chuàng)新以及相關應用的開發(fā)和商業(yè)化。部分代表性技術或應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蛋白結構設計及預測、DNA存儲、以二氧化碳為原料人工合成淀粉等。合成生命領域，提出最小基因組第三，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，合成生物學陸續(xù)被美?、英?、中?等多?納入?家戰(zhàn)略，各?紛 22?Ψ合成生物學??和?業(yè)?義?計??ο??，合成生物將廣?應用??全???1/3зε的?造業(yè)，創(chuàng)造30βЛ??的с?以中國本?企業(yè)成?案例為例：?華?生物、??達等：?明質(zhì)??全球供給?巨子生物、?波生物等：重組?原蛋白全球???生物：長鏈二元?全球供給>80%?華?生物：ˉ??全球供給>50%以中國本?企業(yè)成?案例為例：????：???生物全球???????生?ρ??，打?傳統(tǒng)路?對石油基原料的Κ??????：??生物建立全球??的合成生物學長鏈二元?生產(chǎn)平臺，?з?全?????的???前可實現(xiàn)???能??30%–50%，????50%–70%?原料?：可使用清?的生物???CO2????，??高??化石原料?生產(chǎn)?：可使用高?的體外生物?化體系或細胞工，替代多步化學????????和生產(chǎn)????????????/產(chǎn)??????μ?Ρ???全全新產(chǎn)??成??????全球Ρ?? 此處和后續(xù)???不包括創(chuàng)造生命及DNA存?中游是對生物系統(tǒng)及生物體進行設計、改造的技術平臺，核心技術為路徑開發(fā)，注重合成與下游企業(yè)相比，更強調(diào)技術平臺的通用性，潛在具備CRO屬性。下行方方面面的應用開發(fā)和產(chǎn)品落地，核心技術在于大規(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)應用領域的聚焦、產(chǎn)品的精細打磨及商業(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上游使能技術繁多，各企業(yè)通常聚焦下游企業(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)及轉化服務，且可按技術路線分為體內(nèi)平臺和體外平臺（如酶工??分?????????分??如化工材料、生物醫(yī)藥、食品、農(nóng)??????分?????分?????????分??如化工材料、生物醫(yī)藥、食品、農(nóng)??????分??????和生產(chǎn)???分?是?使用生物基原料??是?使用酶?化、細?工廠等生物1?產(chǎn)??分?????標產(chǎn)???2???和????分??如單位價值高/市場需求量的產(chǎn)品、單位價值低/市場需求量大的 33?Ψ合成生物學??方??ε?下游?業(yè)???合成生物學??方???設計ι改造–針對酶的?化活性、?定性、底物特異性等，進行定向進化或從頭設計??????化–一個反應?中組合多個?化步???細胞/?生命系統(tǒng)–利用細?內(nèi)的活性成分，在體外構建并實現(xiàn)復?的生物合成過程?細胞工–改造自然界中已存在的代謝通路，提高目標產(chǎn)品的生產(chǎn)??–??/設計自然界不存在的生物合成?????????細???發(fā)?????生物體?行設計???的技術???ι下游??，???技術??的?用?????х業(yè)核心技術??：–路?設計–菌?開發(fā)：底?細???、代謝??重構–菌?優(yōu)化：?受性、表達量?外?內(nèi)???生物森?斯???ю化????????用合成生物學技術生???，????業(yè)化?ι?游????，???應用??的??和??的?細???核心技術在于大規(guī)模生產(chǎn)批間差和良品?的把??外?內(nèi)BoltThreadsImpossibleGenomatica藍?微生物微構工場??生物?大生?????–測序–數(shù)據(jù)?–工具集–DNA合成??–基?–定向進化–設備自動化、高通量化–?擬測試–AI賦能新技術??成??能技術???????，??技術?能????ι應用??酶法工藝體外路線生物發(fā)酵體內(nèi)路線??φ??游?產(chǎn)合成生物學產(chǎn)業(yè)?合成生物學產(chǎn)業(yè)?上游使能技術?多，各企業(yè)通常上游使能技術?多，各企業(yè)通常????技術??如二代合成、?代測序、新一代基???工具、??測試、自動化/高通領先企業(yè)已開始以CRDMO模式提供全鏈?的工程化開發(fā)及轉化服務，可按技術路?分為體內(nèi)????和體外????（?工業(yè)???）大多數(shù)企業(yè)?于?類，聚焦特定細分產(chǎn)品Ш????????業(yè)化的?體??；隨自身管?開發(fā)步入后期，重心將???向??的?業(yè)化生?和??產(chǎn)?研發(fā)與???業(yè)?????Ζ????發(fā) 55?Ψ?據(jù)下游應用?分合成生物學子行業(yè)合成生物主要應用???業(yè)??ι??????生產(chǎn)原料/中間體人工??/?菌體可?細?與基?治療А自養(yǎng)平臺甜味劑/??劑等環(huán)境友好家具化?營養(yǎng)添加劑?能性小分子?種替代蛋白?能性蛋白/多?農(nóng)藥香精香料大?化學???能??新生物能源?式生物??生物能?活體?能材料工藝?能提?從技術視角，根據(jù)企業(yè)當前所使用的起始原料及生產(chǎn)技術路線，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)和精細化學品，下游應用如研發(fā)上缺乏對目標分子設計的明確理論指導，商業(yè)上對營銷能力的要求也較高，相關法合成生物學???業(yè)??與?????圖??產(chǎn)??Λ新????業(yè)?10K元/???合成生物學???業(yè)??與?????圖??產(chǎn)??Λ新????業(yè)?10K元/????大??生物能??6?Ψ?據(jù)????和技術???分合成生物學子行業(yè)????化????生物????業(yè)A?業(yè)B?業(yè)C?業(yè)D?業(yè)E?業(yè)F?業(yè)G?業(yè)H?業(yè)I??發(fā)展?合成生物學?????和業(yè)??вЮ????????和?標產(chǎn)????/?合?合????????成??????????????????????????Ъ?業(yè)??生物?化生物???˙????合成生物學技術??生化?合??????с??????市場?度分?，可開發(fā)產(chǎn)品多、?品?難??指導目標分子設計的????需要配備?????設????能有??中國???ω，新材料可能難以獲批?對?業(yè)??能?要求高????с???????難對行業(yè)進行?行???，如可用生物替代品取代的產(chǎn)品類?、生物合成能?成本??生物基碳源數(shù)?有?且對?化要???可能存在??物排?，???和???理要???“超?工廠”??生??度大，原料供給、生產(chǎn)產(chǎn)能、?化能力等方面?存在卡? 7?Ψ?據(jù)?????分合成生物學子行業(yè)產(chǎn)產(chǎn)?????心???????需要具備??化ю????檢驗??????大??入??需要??GMP生產(chǎn)要求 ?表? 第三類為市場需求量大、單位價值低的產(chǎn)品，主要為大宗化學品（包括基礎化學品和從終端產(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胞的工程化改造，其挑戰(zhàn)主要來自基于細胞系統(tǒng)的合成生物學技術存在眾多限制，如起點及路徑選擇缺乏理論指導、細胞構建及篩選仍為“體力活”等。展望未來，除了更多數(shù)據(jù)積累允許AI指導路線選擇及模擬測試外，無細胞合成體系作為一種基于細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、代謝負擔等細胞系統(tǒng)技術難題，有望成為88?Ψ合成生物學設計????度分??????物向?心??????，設計和???度??????????理????以??作為起始原料：如目標分子的常見上游產(chǎn)物、??碳源?至?如???技術路?及設計合成路?：如細?工廠一站式?化學與生細胞構建???Ч??體?活ā?生物代謝反?機制不明確，實驗室???明確方向、?時巨大–需??工程細?及其?主系統(tǒng)的生物安全性–需將設計特???到活細?中并反復測試，以最大?度減與內(nèi)源性分子程序??，并平??主代謝負擔和產(chǎn)出??，設計—構建—測試?期長?：?????活細胞，?如工程菌、細?和基?治療?：????????，?如人造肉、人造?、?А植物等，本質(zhì)上??于重組蛋白設計；挑戰(zhàn)在于?大生產(chǎn)的成本?制?：??????分子或?化?定??的?，?如生物合成工藝路?等實現(xiàn)?有非天然?基?的蛋白質(zhì)生產(chǎn)，及其與其?小分子的?聯(lián)??將?細?合成體系應用于，在 ????????????和?全????????????????、????細????合成生物學?????????細??解生成?標產(chǎn)物分?????????合成???是一種基于細胞體外??體系的合成系統(tǒng)，由于合成系統(tǒng)與細?系統(tǒng)??，提?合成??，同時???宿主???е???等細?系統(tǒng)技術難題活細胞改造的?????合成的???分子合成的???細胞合成體系或成????分子合成??的關鍵?體外（???）合成體系?導表達、細?細???細?轉?分?、?化分?、?化基?載體細??解細?9?Ψ合成生物學全?????（???Г） ????9?Ψ合成生物學全?????（???Г） ????23-28?????18-23? 全球合成生物學產(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27%。預計全球合成生物市場在可見的未業(yè)化成果主要圍繞各大領域中先發(fā)探索話題的散點突破，如化學和材料中的部分基礎化學品及聚合物，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等；在中期（五至十年間圍繞各大領域的應用進一步拓展，并實現(xiàn)部分全新子品類的技術突破和規(guī)?；a(chǎn)，如材料領域的高性能蛋白、食品領域的細胞培養(yǎng)蛋學一方面有望在熱門應用領域中在當前科研尚處早期或技術瓶頸較大的話題上實現(xiàn)工業(yè)化?技術成熟周期一項合成生物技術從科學理論發(fā)展成為商業(yè)應用需要多久的時間，在很大程度上影響行業(yè)0–5?5–10?10?зε聚?基???（PHA）成?品種其?品種建?材料活體?能材料（г生醫(yī)學）面向大?市場化工???生物?和??/香精香料細?基食用蛋白生物??–共生??植物細?工廠優(yōu)化А合作用生物??劑–基于植物的??劑?養(yǎng)???業(yè)????細?г生器官Κ托基?行業(yè)0–5?5–10?10?зε聚?基???（PHA）成?品種其?品種建?材料活體?能材料（г生醫(yī)學）面向大?市場化工???生物?和??/香精香料細?基食用蛋白生物??–共生??植物細?工廠優(yōu)化А合作用生物??劑–基于植物的??劑?養(yǎng)???業(yè)????細?г生器官Κ托基?技術????傳??（全合成）?菌體療法（?合成）細?/基?療法蛋白質(zhì)?細?合成（如?體）????（基?改造）保?劑（低成本合成）其他大分子?能性成分（如???）?能性成分添加劑/?料?原蛋白???預計完成工業(yè)化所需時間 1010?Ψ合成生物學?主要??的?展???了相關應用場景的普及。由于復雜技術的發(fā)展歷程是非線性的，且技術發(fā)展的過程中常伴隨大量偶發(fā)事件，技術發(fā)展時間具有高度不確定性。但從技術到商業(yè)應用，有兩○應用規(guī)模：如果科學家能證明實驗室技術可以在工業(yè)規(guī)模下跑通，那么該項技術具備初步應用的前提。在實務中，大量技術路徑失敗的原因就是無法從實驗室級○推廣成本：新技術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)技術以下。在工業(yè)化技術推廣路徑中，將生產(chǎn)設施盡可能靠近原料來源是優(yōu)化成本的主要路?技術傳播度技術傳播度是指一項技術獲得行業(yè)認可的程度。技術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 1111?Ψ合成生物學ε游?能技術?外????????自?化??測試??外???????外???大國內(nèi)?前以自?化機???的人工測試為主，美??微流?平臺投入商業(yè)應用，實現(xiàn)????的菌??????е??技術?在?步???段長度，國內(nèi)企業(yè)金斯?后來上，在高通量合成上具有優(yōu)勢；δе??合成技術，包括體外和????技術，??CRISPR/Cas9μ???，但商業(yè)化進展??????大基??外??????數(shù)據(jù)?和工?外???等已?為普及，將基?組、化學、系統(tǒng)?國內(nèi)企業(yè)???外數(shù)據(jù)??工?進行分DNA測???常見的δе測?技術如年期間，中國?進型研發(fā)測?й??????業(yè)化??生物，?碳科技?外??????Design?外??????行業(yè)????，??外??Ч?大國內(nèi)外處發(fā)展?期，Κ?人工經(jīng)驗總結及學?。其中，數(shù)據(jù)分析、蛋白質(zhì)結構?測及設計等 未實現(xiàn)智能化，但海外在?測算???度?數(shù)據(jù)???θ?????測算?等領域領先；在??設計?ф?測試等合成生物學領域特有需求的技術開發(fā)，全球?未??LearnTest標與海外領先企業(yè)相當，關鍵零部件和上游技術進一步?產(chǎn)化持續(xù)推進中；三代測序技術?內(nèi)生物技術公司跟進型研發(fā)起步較晚，相關測序儀過去幾年陸續(xù)問世；在數(shù)據(jù)庫和工具等已較為普及，實現(xiàn)將基因組、化學、系統(tǒng)功能等多維信息的整合。此外，?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計。未來需要?內(nèi)企業(yè)累積自有細胞菌種庫，并通過拓展生物元件庫和代謝網(wǎng)絡等來拓展數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)深度和廣 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及成本高在測試環(huán)節(jié)，?內(nèi)以自動化機械輔助的人工測試為主，中外當前差距較大。美?合成菌株篩選。未來微流控芯片技術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)結構功能預及設計等尚未實現(xiàn)智能化，但海外在預測算法準確度、數(shù)據(jù)積累、不依海外領先企業(yè)在體內(nèi)/體外工程轉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”。?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)境污染嚴重等缺全球酶制劑行業(yè)在2023年的市場規(guī)模預估80億美元–100億美元左右，諾維信 1212?Ψ合成生物學?游?化???外?????游?????外?內(nèi)?和生物?進科技???生物scientiic????多利???測試????成?，具備?行?展數(shù)??????的能?中國企業(yè)布局相對??，在???р??自?化/???體系等關?領域?為落后體系設計能?（???-tRNA合成酶、核糖體、???起始?子等設計和優(yōu)化目標產(chǎn)物的體外高?合成路?以客戶指定產(chǎn)品為目標，基于μ有????細胞構建和???測試能?，設計目標產(chǎn)物的高?合成路?，以及?大生外???，海外已參與到???????#D%??業(yè)化????術??，?業(yè)化?程????з自然界?的???應?????，優(yōu)化酶的底物?、?化??和生產(chǎn)工藝?中外差?相對?小，但中國企業(yè)在創(chuàng)新和工?上?有提??間合成??е??х業(yè)?????細????業(yè)????展??1313?Ψ????θ?行業(yè)?應用的???????????產(chǎn)???與???物????????? 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，捕捉率達蔚藍生物在?內(nèi)酶制劑市場處于領軍地位，其酶制劑主要有三大應用領域：飼料酶，主要包括植酸酶、木聚糖酶、纖維素酶、葡萄糖纖維素酶、木聚糖酶等；食品酶，主要包括葡萄糖氧化酶、葡萄糖轉苷酶等。蔚藍生物目前，?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。隨著技術水平的不斷提高，部分技術領先的?內(nèi)酶制劑企業(yè)逐步打破跨?企業(yè)擁有的新菌種、新基因等核心技術壁壘。然而，?內(nèi)酶制劑企業(yè)與世界領先的諾維信、杜邦、帝斯曼等公司在規(guī)模表達系??際大型酶制劑公司將規(guī)模表達系統(tǒng)視為最核心的競爭力，持續(xù)投入巨資開發(fā)和保??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。許多酶產(chǎn)品通??際大型酶制劑公司經(jīng)過多年積累，發(fā)酵工藝已達到很高水平，建設了全自動化生產(chǎn)在傳統(tǒng)酶制劑領域，供給上已呈現(xiàn)同質(zhì)化嚴重、技術含量較低、市場競爭激烈、產(chǎn)能過剩的現(xiàn)象。在新型生物酶領域，跨?企業(yè)擁有的新菌種、新基因等核心技術壁壘逐步被?內(nèi)企業(yè)打破。隨著技術水平的快速發(fā)展，?內(nèi)企業(yè)陸續(xù)開發(fā)出了很多新的酶制劑產(chǎn)品并生物學龍頭企業(yè)，與?內(nèi)很多聚焦垂直行業(yè)的合成生物學公司形成鮮明對比。Ginkgo的公 著細胞工廠項目的增加，代碼庫的資產(chǎn)也相應增加，包括物理形式存在的工程化細胞和數(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用，可進行數(shù)千種生物設計和驗證。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、可靈活組裝的技術，可根據(jù)需要年時間將細胞工程成本達到與人工實驗相當，并通過技術進步持續(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?內(nèi)企業(yè)中，恩和生物逐步建立了從生物設計到中試生產(chǎn)的技術平臺，包括DBTL基礎設施、工程化菌株和中試放大、下游應用等，其下游應用涉及個護、食品和營養(yǎng)健康、合成生物學在治療藥物研發(fā)上的應用主要有細菌工程化改造、人工病細菌工程化改造和人工病毒/噬菌體當前還在概念驗證階段，部分領先管線已進入臨床，如中?和度生物CBT-102已于2024年1月完成IIT臨床研究，美?AdaTherapeutics治療糖尿病足骨髓炎的產(chǎn)品APT.UTI.001進入臨床II期。構建工程菌株、噬 1414?Ψ合成生物學?生物??ε的應用創(chuàng)新??創(chuàng)新???展??е????細?工程化改造??念????，領先管?已進入???中國和度生物CBT-102（IIT??業(yè)化??大，構建工程菌?、?菌體或??同樣用于?ˉ???治療等，直????題細?（如????）或者用于?送治療??基?，體內(nèi)?成“藥物工廠”，??美國AdaptivePhageTherapeu-人工??/??體??廣，制備簡單、高?、成本低tics用于治療糖??????的?菌體藥物產(chǎn)品（??II期）?用于?巴?、白??等治療?全球首?CRISPR/Cas9基??批，用于??狀細??等?全球首?實體?TIL療法??業(yè)化????，?至2023年，~40種細?基?治療藥物獲批上市，?蓋多種?見?及??應???業(yè)化??大，有??底治???、自身В?及多種?性???????????人自體細胞改造ˉ??（??III?）點應用領域之一，覆蓋從研發(fā)到生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)。當前，人體自體細胞改造、基因治療及獲批上市（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癥，如腫瘤浸潤淋巴細胞（tumorinfiltratinglymphocytes,TIL）療法Lifileucel等。所能覆蓋的疾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，合成生物學既可用于療法改良（如可控細胞療法設計、異體細胞療法開發(fā)、衣殼蛋白工程化改造產(chǎn)優(yōu)化服務）。未來，以合成生物學為基礎的藥物市場將快速成長，并隨著人工合成細當前，治療藥物的研發(fā)同樣也面臨技術和商業(yè)上的挑戰(zhàn)。例如元件庫缺乏、基因線路與底盤細胞適配問題廣泛存在于工程化細菌和人工病毒應用中；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化工學科逐步發(fā)展成為融合化學化工、生命科學與生物技術、材料科學、皮膚醫(yī)學等的交叉學科?；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)?家藥監(jiān)局發(fā)布的《化個護是從石油基轉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?膠原蛋白功效性護膚品市表企業(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?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?際5本小節(jié)以化妝品原料為例闡述，此處的化妝品 1515?Ψ合成生物學?化??的????????全新??：???с????傳統(tǒng)路??貴，使用合成生物學可有??本?傳統(tǒng)方法獲取?難，原料??，使用合成生物學可???量?全世界產(chǎn)能高度集中，有產(chǎn)能替代的可能性??全新??：??環(huán)?主??主要針對使用過程或生產(chǎn)過程對環(huán)境有?在???全新??：如環(huán)境友好??劑、更強的??產(chǎn)品等，但難度大??/?物??物：如??、視黃醇、???、?原蛋白等?化學合成：如???、????等?其他，如?油??糖苷（?Bitop頭?斷）?????的分子設計??是?下產(chǎn)品開發(fā)的е???????和????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?食品工業(yè)協(xié)會的公開資料顯示，?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年帝斯曼在全球市場中保持領先地位，?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企業(yè)，?內(nèi)和?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)屬于多學科交叉的技術密集型行業(yè)，產(chǎn)品系列多、工藝技術路徑多樣化，技術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 ??1Ψ?????生物科技??新????的????技術和ю?甜菊糖苷為基礎開發(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-胡蘿卜素母乳低聚糖HMO傳統(tǒng)方法會導致大量高廢產(chǎn)生，帝斯曼通過生物科技開發(fā)出結構上與母乳相同的低聚糖，實傳統(tǒng)的化學合成法需要七步生產(chǎn)核黃素，帝斯曼利用微生物實現(xiàn)目前，?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在食品及營養(yǎng)領域應用的另一大方向為替代蛋白，即非動物來源的蛋白業(yè)化案例，且大豆蛋白、豌豆蛋白市場接受程度較9來源：嘉必優(yōu)年報及官網(wǎng)。 1616?Ψ合成生物學??е??ε的應用?業(yè)???物???Fy，推出香?和??新加?全球首個通過Eat清在多個類?的產(chǎn)品中?有使用以改造的大?蛋白、??蛋白等作為?內(nèi)：?子未來入零?階段提取出的牛?DNA添加到微生物中，通過發(fā)酵技術產(chǎn)生乳清蛋白和?蛋白?內(nèi)：新??動物的?細?培養(yǎng)組織技術??е???細??б?生物發(fā)????????讓消費者接受替代蛋白的關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)這一目標將經(jīng)歷三個用大豆、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2025年實現(xiàn)與動物蛋白價格持平；第三階段，直接由動物細胞培養(yǎng)出的替代蛋白預計于替代蛋白的全球消費量預計在2035年將達9700萬噸，屆時植物蛋白仍將占據(jù)主要體從技術視角看，植物蛋白、發(fā)酵蛋白和細胞培養(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，其在合成生物學方面的技術挑戰(zhàn)較低，主要在于需要添加合成大豆血紅蛋白來改善口感。細胞培養(yǎng)蛋白的技術難度最大，主要由于細胞衰老快、培養(yǎng)但中?企業(yè)在該領域關注度相對有限。截至2021年底，全球共有近110家專注細胞培養(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/ 1717?Ψ?е????成??測?統(tǒng)?物??或????（?????）的??成?12023?：?物?е首先實現(xiàn)與動物蛋白價?持平2025?：????的實現(xiàn)與動物蛋白價?持2032?：????物細胞????的?е???實現(xiàn)與動物蛋白價?持平 ?Ц1818?Ψ?е??全????測以??公?計6???（%）簡介?物???目前市場上的主要????計2023??實現(xiàn)與動物蛋白價?持平??期將以??市場增速的速度?定增長?????期2025??實現(xiàn)與動物蛋白價?持平?管?及技術進步將推動發(fā)酵蛋白平價后的?速增長，并在未來?來相?大的消?物細胞???設2022??入????生???，ν?????應/生?能??定??計2032??實現(xiàn)與動物蛋白價?持平??計在實現(xiàn)平價和工業(yè)化生產(chǎn)后，消費將大?增長動物細?培養(yǎng)蛋白?????????業(yè)???????成??成????????????業(yè)???????成??成??? е?? 成??海外市場：合成生物學路?已經(jīng)完全取代化學合成路?，用于??食品添加用于????成分，?用于大部分? ??完全??了重金????題??素>2000?風味?原度成，但??差?相?化學合?? ?成??海外?50%的人工合成香蘭素已?用合成生物學方法生產(chǎn)，且?例?年提??物細胞? ?θ成???差異不?素食群體?受，??定人群成本?高于??前商業(yè)化普及?差，美國首個人工合成?肉香?企業(yè)NewAgeEats于2023年批產(chǎn)????，???統(tǒng)方????技術ю?或成?ю?，ν下游???定的合成生物學應用，??能???業(yè)化成功 ?技術層面：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；其次是底盤細胞選擇，技術路線的選擇需要滿足?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，本土企業(yè)尚需長時間的積累與摸索。?監(jiān)管層面：?內(nèi)對于采用細胞工廠的基因改造食品及添加劑持保守態(tài)度，尚無該類型技術產(chǎn)品獲批；?內(nèi)食品添加劑要求較為嚴格，使用菌種必須已列入?家規(guī)定的菌種1919?Ψ??ι??????????和????體 原料藥和中間體的生產(chǎn)正在由傳統(tǒng)的植物提取、化學法和發(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)的化學法相比，酶法技術通?？蓪⒍嗖胶铣珊喕癁橐徊胶铣桑瑢⒂袡C相反應轉變?yōu)樗喾磻?，將低溫合成轉變?yōu)榻睾铣?，在提高生產(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、合成結構更復雜的成有毒性的副產(chǎn)物等問題仍帶來相關技術及2020?Ψ生物???????з?????，??然?物??，合成生物學?成?ю?，成????????（Taxol）功?????、????成、??管生成等多種藥理活性，目前??主要用于治療???和乳???有方?成?????合成???從歐洲觀???的??中提取出中間體“10-?乙??果?霉?”，?合成后成為??醇?生物 “多西??”?價?高達800元/千Б–1000元/千Б???，???創(chuàng)團隊通過構建C1C2?來完成М元環(huán)的合成，成?完成了??醇的不對稱全合成，?用21步，目前最?成?ю??可使用大??菌、?草等作為底?細?，??糖、?維Amyris?з????素??的ε??，?2005?????生???素的技術??，????100?方?的工業(yè)?，每年可生產(chǎn)1億次–1.5億次的??治療藥物，約?全球總需求的一?；然而，2013年起由于?業(yè)化?度θ???，向?????生????2023?8???????素（artemisinin）功??是?下治療??最有?最重要的手段，?有研究拓展如???、治療?動?高?、?糖?等領域運用???????ā???θ??生，且15?–30??????/??才可提?出1千Б??醇?導致治療一位????者需3–12??年以上的??з??素??，???自??人?的??下?，??成?ю?θ?，?行х業(yè)???向??成????統(tǒng)方?θ?ю?植黃花?成?，?，酵母生產(chǎn)優(yōu)??下?改?，??發(fā)生??年下?，??素行業(yè)發(fā)展進入下?期?如果生物合成達到1Б/?,成本可?至500元/千Б AMYRIS自然?????合成???環(huán)??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?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38億元，銷售毛利率和凈利率分別為25%和 農(nóng)業(yè)是合成生物學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，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?是農(nóng)業(yè)排放的大?，農(nóng)業(yè)減排道路任重道遠。在農(nóng)業(yè)領域，合成生物學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，從技術角度來看，合成生物學在農(nóng)業(yè)應用中目前主要圍繞微生物改造，植物改造并未達到嚴格意義上的系統(tǒng)性重構糧食作物領域又可分為育種、作物保護、作物營養(yǎng)等賽道，合成生物學在各細分領域以育種為例，合成生物學應用主要分為三類：通過野生植物馴化，廣闊的市場空間但尚未商業(yè)化；提高果實質(zhì)量、固氮、抗蟲泛的應用場景且進展快，已有多種產(chǎn)品上市；通過合成生物學利用，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。從技術角度，相比傳統(tǒng)育種技術，基因編輯在新作物開發(fā)、性狀開發(fā)等方面具有目標明確、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?內(nèi)生物育種技術研發(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?際公司已推出相關產(chǎn)品，后者的技術仍不成蟲效率更高，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、合成生物學在農(nóng)業(yè)上的應用還面臨市場、監(jiān)管、資金、技術四個方面的挑戰(zhàn)。在市場審批時間甚至可達十年；資金端，除部分成熟市場外，大 2121?Ψ合成生物學??業(yè)ε的應用業(yè)???Y/N方?機?е??????展????生?物????????物????????????家?院士團隊???公司（?國）?研發(fā)??及創(chuàng)新不??大部分地區(qū)?種難以集約化推廣?“轉基?作物”部分消費市場認可不?????物??????物聯(lián)合????物Щ生????生物??????Б斯e普?Б植物?種研究所（?國）?基?組發(fā)現(xiàn)處?早期，且基??植物天然性狀改造?是難題??部分成?市場外，大型農(nóng)業(yè)公司???????????И??????????分?И???（澳大利亞）??研究團隊?華?農(nóng)業(yè)大學?新??授團隊??國?拉斯哥大學—??大學合作團隊?部分地區(qū)市場對“轉基??食”認可相對不?，存在反對??中國等地區(qū)對А合作用的研究?美國相對零?化且與應用存在?節(jié)?理?研究?步推進，但應用實踐研究大多?處于?早期?3/"????物合成??ο????物?т???發(fā)?生物?????中國科學院??生物能源與過程研究所研王成?研究組及???研究組??生?原?，中國等地區(qū)生物農(nóng)藥審批難，?期最長可達8–10年?目前基?組研究不成????細?????物Ъ????????????生物?合???上海交通大學生命科學技術學院???授團隊??Б斯e普?Б分子植物生理學研究所??斯大學研究團隊（美國）?基?構建存在“卡?子”?題?長鏈步?中的?速和相?調(diào)?相關??核心酶的活性提?工藝?完???應用И?б生物??生產(chǎn)?????物生??т業(yè)產(chǎn)??т業(yè)合成?Ζ?????際市場上涌現(xiàn)出一批生物農(nóng)業(yè)科技的領先選手。在農(nóng)藥方面，代表性的公司有于2006年成立于美?特拉華州，該公司致力于開發(fā)基于生物技術的蟲害蓋茨基金會等。PivotBio是第一家在商業(yè)領域采用微生物固氮的公司，其利用合成生物學在?內(nèi)市場，一批領軍企業(yè)也在引領技術創(chuàng)新在商業(yè)領域的應用。慕恩生物成立于合成生物固氮技術的產(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、機 ?際上提出了農(nóng)業(yè)合成生物學三個發(fā)展階段的戰(zhàn)略目標，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發(fā)展應用，這三大技術發(fā)展方向同樣是中?在技術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)合成生物技術研發(fā)水2222?Ψ?業(yè)合成生物學???展???體?越??技術?越???А合作用、生物??、生物??、生物?化等相關的人工元器件和?能模?在底?生物中的?????新型高?智能產(chǎn)品的設計與?配方面實現(xiàn)技術???農(nóng)業(yè)合成生物技術整體研發(fā)?平處于發(fā)展中國家??人工??和??設計以及?????細?創(chuàng)制新一代高?根際??微生物產(chǎn)品，在?間示范?件下?е化學??25%??合???30%?，生物??20%??農(nóng)作物?受中度??化、????15%?開發(fā)非常規(guī)蛋白資源，主要霉菌?素的生物?????90%зε?人造??完成中試試驗、人造肉?規(guī)模化生產(chǎn)工藝基本成??2030年建?????能設計ι定向?化?技術??，開發(fā)新一代生物農(nóng)藥、飼用?生素替代品等產(chǎn)品?擴大根?菌?主范?，構建非?科作物結???的新體系，??化學????合???????，???10%??農(nóng)作物?受中度??化??5%–10%?????20%?建立人造??工廠化?間模式、人造肉?實現(xiàn)商品化生產(chǎn)?2035年??化學??和??用?30%зε，?合???50%?，????е??80%зε?打通以??化?和???????合成??和??的??生物???人造??實現(xiàn)商品化生產(chǎn)，?物和?生物?????е?人工??和部分??品種、新一代酶制劑與農(nóng)藥等???業(yè)化?農(nóng)業(yè)合成生物技術研發(fā)?平?身世界??行?????中國階段特點相關目標展望?業(yè)?越???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、生物基化學品、新型發(fā)酵產(chǎn)品等的規(guī)模化生產(chǎn)與應用，構建大宗化工產(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?，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，實現(xiàn)化工原料和過程的生 物技術替代，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?，2022年中?生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)主要產(chǎn)品總產(chǎn)??生物?合成的??能??合成生物學在高性能材料上的應用在多種場景中具備商業(yè)化潛力，但多數(shù)仍處于初期23?Ψ合成生物學???能??的應用?????細分?細分??發(fā)展??發(fā)展???表?產(chǎn)?表?產(chǎn)????分?????業(yè)化，例如部分細菌的有天然微生物代謝??合成的聚合有天然微生物代謝??合成的聚合聚?分?物性質(zhì)類?于?塑性塑料，在聚?分?物性質(zhì)類?于?塑性塑料，在???合??生產(chǎn)成本與傳統(tǒng)方法??的情況下，可生產(chǎn)成本與傳統(tǒng)方法??的情況下，可??低碳排獲得商業(yè)化優(yōu)勢?國外實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)：?天然微生物代謝??合成的聚合?天然微生物代謝??合成的聚合???分??兩??合成?業(yè)化???（?通過合成生物學生產(chǎn)聚合物中間體，г化學聚合），但成本相?傳統(tǒng)酵母發(fā)酵優(yōu)勢不明????????????維材料類，具備強機械性能和?維材料類，具備強機械性能和/???體????????????，??其優(yōu)異機械性能，?計將在???天、特種服?領域前?廣泛???蛋白、??蛋白等???蛋白、??蛋白等????????構設計技術????，?性，如??、?菌等性，如??、?菌等期內(nèi)?法替代傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品期內(nèi)?法替代傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品?菌蛋白等?菌蛋白等其中，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 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，目前研究單體種類只有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，為PHB、PHBHHx/PHBH、PHBV、P34HB。PHA的高生產(chǎn)成本和不穩(wěn)定性阻礙了其商?內(nèi)企業(yè)仍以千噸級別為主，其中藍晶微生物和微構工場產(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)生物技術以克服當前工業(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胞。例如，藍晶微生物在油田土壤中發(fā)現(xiàn)的一種耐油菌，利用合成生物學技術對其進行工程化改造，使PHA的生產(chǎn)成本大幅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（合成生物學生產(chǎn)聚TPU等聚合材料在?內(nèi)外均已實現(xiàn)合成生物學路徑的商業(yè)化生產(chǎn)，但PE和PLA目前僅?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、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)品和技術獲得多個傳統(tǒng)大規(guī)模行業(yè)龍頭的認可，并與這些龍頭企 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/或生物相容毫克級研究階段?？紤]其優(yōu)異機械性能，預計在航空航天、特種服飾領域前景廣泛。此外但因其蛋白結構復雜、相關技術尚未突破，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)化應用的必要條件。例如，當前尼龍相關產(chǎn)品的合成已實現(xiàn)商業(yè)化，但用合成生物學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)化底盤細胞的營養(yǎng)利用路徑，進一步開發(fā) ??生物?的大?化學??生物能?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。合成生物學在2424?Ψ合成生物學?大???ε的應用生物能??合成生物學主要將通過ю化??（如用?維素代替?食作物）、??新生物能???兩方面作用?生物能源面???成?和??с?的??，一?單位?值成本與化石?料持平，其??生??將??行業(yè)??成?合成生物學?????е：乙醇、ˉ二醇等??ю化：?維素乙醇、生物?油、?質(zhì)蛋白生產(chǎn)??新生物能???：生物???、生物?、生物?技術???，?業(yè)化??：3-?基ˉ?、ˉ??等??生物：ˉ??市場全球?有?超過50%Amyris：?斷全球法尼?，且甜菊糖市場?有?????生?下的成?ю?，????с?的大????業(yè)化成功的關鍵大?化學??合成生物學可合成的大宗化學品С???，在整體基礎化學品中的?????有?，未來提???大宗化學品合成生物學?????（約20%–40%?此一?技術取得??，????х業(yè)????大???у?LanzaTech：全球第一家上市的合成生物學能源企業(yè)，已經(jīng)實現(xiàn)基于?廢?環(huán)使用合碳??技術的低成本??生物?料制備，同時工業(yè)廢?制造?天?油和?油技術?在研發(fā)中合成生物學???業(yè)化/??成?ю?：乙二?、е?х業(yè)????????合成生物學可合成的大宗化學品僅幾十種，在整體基礎化學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%。當前，乙醇、丙二醇等基礎化工品已基本實現(xiàn)合成生物學生產(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，合成生物學展示同時獲得Genomatica的許可，應用合成生物學方法生產(chǎn)1,4-丁二醇及下游的四氫呋喃， 2013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)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。住友化學則建立SynBioHub，利用合成生物學技術，與Zymergen公司合作共同生產(chǎn)聚酰亞胺薄膜?內(nèi)化工企業(yè)在該領域起步相對較晚。梅花集團在2011年與?內(nèi)科研機構合作開展合成生物高性能菌種開發(fā)工作，重新設計系列氨基酸菌種，大幅提升谷氨酸、賴氨酸和蘇氨乙醇梭菌，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%的世生物合成技術升級及關聯(lián)技術研發(fā)。中?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202共同推進以合成生物技術為基礎的開發(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)使用合碳捕捉技術的低成本液態(tài)生物燃料制備，同時工業(yè) 全球各?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，推動合成生物學應美?的合成生物學研究領域奠定了基礎。2011年，美??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??立衛(wèi)生研究院、?家科學基金會和能源部等也積極部署醫(yī)藥健康、能源環(huán)境、材料化工等領域的合成生物學的規(guī)劃和研究，連續(xù)三年發(fā)布了工程生物學、微生物組工程、工程生物學與材料科學等相關領域路線?，從多維路徑推動美?第六研究框架計劃起歐盟一直積極資助合成生物學的研發(fā)。英?、德?、法?研究學院分別發(fā)表合成生物學行業(yè)研究報告或設立研發(fā)中心，旨在提升行業(yè)發(fā)展優(yōu)先級以及指明本?中、長期路線?。中國政策起步晚，但近年來支持力度增大。?家科技部最早于“十二五”期間，在《“十三五”生物技術創(chuàng)新專項規(guī)劃》中，將合成生物技術列為“構建具有?際競爭力的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術體系”和“發(fā)展引領產(chǎn)業(yè)變革的顛覆性技術”之一。202均明確提出了合成生物學方向的規(guī)劃和布局，陸續(xù)出臺支持合成生物學產(chǎn)業(yè)發(fā)展的落地政技術，構建現(xiàn)代化生物育種技術體系，培育一批重大動植物新品種，為保障?家糧食安全和食品安全提供品種與技術儲備。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，天津目標成為全成生物學產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略高地。上海自2022年起密集發(fā)布了合成生物學產(chǎn)業(yè)相關政策，《上海 2525?Ψ?內(nèi)主要??合成生物學?關??2021年9月發(fā)布的《省“???”科技創(chuàng)新規(guī)劃》中多次提到合成生物學，包括建設合成生物學????з?將??入??和應用?????合?展??方向“???”規(guī)劃（2021-2025年）》??展?業(yè)??合成生物學技術?2021年9月發(fā)布的《?北省科技創(chuàng)新“???”?與類?研究、合成生物學、?約?核聚變等變個性技術方向，布局前沿交?基礎研究，推進??性技術2021年11月發(fā)布的《貴?省“???”科技創(chuàng)新規(guī)劃》中合成生物學相關的領域包括：?合生物?功能???關鍵技術?化學?物??生物合成技術?然?物??生物合成技術?2022年4月發(fā)布《?建省加?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?領域列入。??合成生物學?工程???工程?技術??????2021年11月，發(fā)布《北京市 “???”時期國際科技創(chuàng)新中心建設規(guī)劃》，重?研發(fā)一批高??傳轉化、精準基???、合成生物技術等關?技術，構建?е化生物??技術體系，?????大??物新??，????????全和???全????ι技術?2021年8月發(fā)布的《天?市科技創(chuàng)新“???”規(guī)劃》中17次提到合成生物學，???成?全?合成生物技術的??創(chuàng)新???з?合成生物?業(yè)的????《??省“???”科技創(chuàng)新?題之一，并強調(diào)重?發(fā)展農(nóng)??、常?等地??推出支持加?合成生物創(chuàng)新策源打造高?生物制造產(chǎn)業(yè)集群行動方案（2023-2025年）》，提出到2030年建設合成生物全?創(chuàng)新???????成??化??和?????造?，???建成?有全????的??生物?造?業(yè)??2021年發(fā)布《廣?省科技創(chuàng)新“???”規(guī)劃》，提出將合成生物學??????技術和???技術??ā????μ?，以及加?建設合成生物研究重大科技基礎設施等；深?市更是從2021年起，陸續(xù)持續(xù)推出多?支持合成生物學產(chǎn)業(yè) 動計劃》，培??造合成生?物產(chǎn)業(yè)鏈，?造????全????的合成生物新???業(yè)??，推動西省合成生物新材料產(chǎn)業(yè)向高?化、智???廣τ?建??2030年建設合成生物全球創(chuàng)新策源高地、?際成果轉化高地和?際高端智造高地，基本建成具有全球影響力的高端生物制造產(chǎn)業(yè)集群的目標。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領域作為“前沿技術和顛覆性技術研究”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?超半數(shù)的合成生物學企業(yè)，其中包括Amyris、Zymergen、TwistBioscience、 中國合成生物學開始快速追趕，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?內(nèi)超一半合成生物初創(chuàng)企業(yè)。截至2023年10月，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，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，在天津設上海則聚集了藍晶微生物、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”的合成生物學美?合成生物學科研以加州的斯坦福大學、加州大學伯克利分校等和馬薩諸塞州的哈當前中?的合成生物學尚處于起步階段，除了?家層面的頂