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產業進入快速發展階段

合成生物產業即運用合成生物學的手段實現生產產品產業化，主要利用糖、淀粉、纖維素、二氧化碳等為原料，進行化學品、藥品、食品、生物能源、生物材料等物質加工與合成。其生產過程主要包含菌種改造、代謝調控、分離純化、聚合工藝、應用開發五個重要環節。

從產業發展看，2000年合成生物學基礎研究領域開始加速發展；2011年以來基因測序、基因合成和基因編物學技術的專利布局進入加速期；2013年CRISPR技術極大降低了基因編輯的難度和成本，徹底改變了合成生物學；2015年以來合成生物產業投資加速，產業規模迅速擴大。

根據Deep Tech 2021年的研報數據，2021年全球合成生物產業市場規模達73.7億美元，2016-2021年間合成生物產業市場規模的年復合增長率（CAGR）達到83.6%。我國合成生物學從基礎研究到產業發展進入了快車道，2022年市場規模約為102.99億元，同比增長75.81%。

SynbioBeta數據顯示，2009-2021年全球合成生物融資規模快速增長，從2011年的4億美元增長至2021年的180億美元，年復合增長率達46%。2021年以來，隨著海內外多家合成生物學企業上市和資本市場的突出表現，大量VC機構也迅速展開在該領域的密集布局。

合成生物產業不僅是以新的生物制造技術替代傳統產品生產，還將催生許多新技術新產品的創造。據麥肯錫咨詢公司預計，全球經濟活動中60%的物質產品可由生物技術進行生產，在2030年至2040年期間，合成生物學技術每年將為全球帶來2萬億至4萬億美元的直接經濟效益。

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產業鏈及產業生態構成

合成生物產業鏈可以劃分為工具層、平臺層和應用層。上游工具層提供基礎技術和原料，涉及DNA合成、測序、基因編輯、酶工程、模式生物庫等；中游平臺層提供生物體設計和自動化平臺，涉及生物設計軟件、自動化實驗設備、生物工廠等；下游應用層開發面向不同行業領域的垂直產品或服務，是產業鏈上的核心盈利環節。

合成生物學領域的公司主要分為兩類：一是平臺型商業模式，提供生物體設計與軟件開發等平臺化的集成系統，包括元件庫和菌種庫的積累以及加載信息、工程技術的研發平臺；二是產品型商業模式，借助合成生物學技術生產原料或產品，需要打通從生物改造、發酵純化到產品改性的全產業鏈。如藍晶微生物從菌種篩選、培養、優化到產品開發、生產、銷售進行全產業鏈布局，已開發生物可降解材料PHA、再生醫學材料、食品添加劑等產品。

產品型商業模式又可分為提供原料和終端產品兩類，前者如瑞德林生物依托多肽和酶催化領域的技術儲備，致力于特色原料藥、化妝品功能原料、保健品特色原料、功能性分子砌塊等領域的開發，產品包括玻色因、九肽-1、依克多因、燕窩酸等；后者如水羊股份以小分子透明質酸切入合成生物賽道，側重從護膚應用落地上加大細分領域研發，開發面膜、水乳膏霜等美妝產品。

作為合成生物領域的龍頭企業，華熙生物在產業生態方面進行了多方面探索。一是原料提供商，其玻尿酸原液銷量占全國70%、全球30%的市場；二是產品化開發，其旗下自有產品品牌18個，包括潤百顏、夸迪、Bio-MESO肌活、米蓓爾等，合作并代加工各品牌品類產品已超過200余個；三是平臺化發展，從單一活性物到活性物平臺公司，探索膠原蛋白、麥角硫因、人乳寡糖等新賽道新領域，尋求支撐企業持續成長的第二、第三曲線。

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合成生物的主要細分領域

合成生物學作為一種底層技術，為能源、醫藥、營養健康、農業、環保、新材料等多個領域帶來巨大的增長機會，近年來在化妝品、營養健康、農業食品等領域的應用更是迅猛增長。

1、可再生能源

在能源領域，主要體現在以農林廢物資源、城市有機垃圾資源、合成氣和CO2等為原料，利用人工設計的合成生物系統生產不同產品類型的能源產品。合成生物能源包括生物乙醇、生物柴油、高級醇等生物液體燃料、生物沼氣(甲烷)、生物氫氣及生物電等。目前全球至少有60多個國家開始推行生物能源，其中巴西、美國、歐盟貢獻了全球消費量的84%。

2、生物基材料

在生物基材料領域，主要生產生物基丁二酸、長鏈二元酸、1,4-丁二醇、異丁醇、1,3-丙二醇、異丁烯、戊二胺、聚乳酸（PLA）、聚羥基脂肪酸酯（PHA）等生物基聚合物和單體，取代傳統化工生產的各種日化用品，如尼龍、塑料、橡膠等。研究發現，約有85%的塑料可以被生物基塑料替代。如凱賽生物的生物基聚酰胺產品已經應用在民用絲、工業絲、工程塑料、復合材料等領域。

3、化妝品及營養品

在化妝品和營養品領域，利用合成生物技術實現功能糖、蛋白質、多肽、氨基酸、核苷酸等生物活性物開發和產業化應用，為新興企業發展提供了巨大機遇。如華熙生物的透明質酸、巨子生物的重組膠原蛋白、嘉必優的功能性營養化學品等。植物免疫蛋白（螺旋藻蛋白、免疫球蛋白、活性肽等）、植物提取物（人參皂苷、紅景天苷、雪蓮素等）、益生菌（工程益生菌）等，都是市場追捧的熱點產品。

4、農業和食品工業

在農業和食品工業領域，合成生物技術應用包含基因農業、蛋白飼料、肉類和乳制品、飲品、食品安全、調味劑和添加劑等多個方向，代表企業有梅花生物、星湖科技、三元生物等。利用基因編輯技術改良農作物，通過生物發酵生產蛋白飼料，通過動植物細胞工廠培養人造肉、人造蛋白和人造油脂等，通過微生物細胞工廠生產人工合成淀粉、蛋白質等，將是未來產業發展的常態。

5、生物醫藥產業

在生物醫藥領域，合成生物技術可以用于藥物生產、醫學診斷和治療方法開發等，涉及體外檢測、RNA疫苗、藥物、抗生素、細胞免疫療法、微生態療法、基因治療、藥物成分生產和制藥用酶等諸多方向。以微生物、植物、動物細胞為反應器，進行天然活性物質的生產和加工，將是中藥現代化的一種新策略。代表企業有蔚藍生物、金城醫藥、普利制藥、凱萊英、中科碳元、合生基因等。

6、環境保護產業

合成生物技術在環境保護領域的利用，一是體現在處理廢水、廢氣等環境污染物，實現資源化利用；二是通過細胞工廠生產各類生物基材料，替代過去傳統動植物提取、石化基來源的材料，可以極大降低資源消耗和碳排放；三是將二氧化碳資源化，來生產合成淀粉、葡萄糖等產品。

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雙輪驅動的產業布局模式

合成生物學是匯集生物學、基因組學、工程學和信息學等多種學科的交叉學科，合成生物產業具有明顯的創新驅動屬性，科技資源密集、生物產業發達的地區是合成生物企業的主要策源地。目前，國內最多的合成生物企業匯聚于長三角、京津冀、粵港澳等地區，不少企業已經發展成為細分領域行業龍頭。

龍頭企業的產業鏈布局，為各地發展合成生物產業提供了廣泛的機會。如梅花生物目前已完成河北廊坊、內蒙通遼、新疆烏魯木齊、吉林白城等多區域布局；華熙生物從濟南研發生產基地，逐步形成上海研發中心、北京國際創新產業基地、天津生產基地、湘潭生產基地、海南科技產業園等產業布局；凱賽生物總部和研發中心位于上海張江科學城，3個生產基地分別位于山東濟寧市、新疆烏蘇市和山西太原市。

伴隨龍頭企業的不斷壯大、創業企業的大量涌入，合成生物產業進入到龍頭企業裂變與創業企業孵化雙輪驅動的發展局面。合成生物產業大多具有新材料屬性，天然具有向應用延伸的特點，十分適合“1+N”產業共同體模式。依托龍頭企業的核心技術和產品優勢，一方面建立基于生物活性材料等的垂直孵化器，招引應用產品創新研發企業，持續快速開發新產品；一方面招引行業品牌銷售企業，合資合作開發運營新的品牌產品，最終形成“核心材料研發-行業產品創新-品牌合作分銷”的產業共同體。

從區域經濟視角來看，伴隨合成生物產業的大發展，合成生物產業集群或專業園區將形成多種發展模式，比如龍頭企業引領的產業共同體、創新創業企業集聚區、依賴資源和成本優勢的制造業集聚等等。而真正構建合成生物產業集群，有賴于平臺、科技、人才團隊、產業園、資本等產業生態的支撐，典型如深圳光明區構建的合成生物產業生態，包括教育（深理工合成生物學院）、平臺（合成生物研究重大科技基礎設施）、科研（深圳合成生物學創新研究院）、產業（深圳市工程生物產業創新中心、合成生物產業園）和資本（合成生物產業基金）。