2024年新质生产力系列：中国合成生物行业研究报告：从格物致知走向造物致知.pdf

400-072-5588新质生产力系列中国合成生物行业研究报告：从格物致知走向造物致知China Synthetic Biology Industry Overview中国合成生物学業界概要报告作者：何婉怡概览标签：基因测序、DNA组装、细胞免疫疗法“设计-构建-测试-学习”循环(DBTL)是合成生物学核心研发模式，可有效地筛选和优化所需的生物合成装置和系统功能。在生物制造领域，DBTL循环四个环节循环反复，不断测试、修改直到获得所需要功能的DNA构建体。合成生物学底层技术主要应用到DNA合成技术、组装技术；基因编辑技术和体内定向进化技术。其中，基因编辑技术在基因研究、基因治疗和遗传改良等方面展示出巨大潜力。基于工程设计原则利用工程可预测性控制复杂系统构建的“设计-构建-测试-学习”循环（DBTL）成为合成生物学的核心策略01 2022年全球合成生物市场规模为139.8亿美元，预计到2027年全球市场规模达387.3亿美元。其中，医疗健康是最大的细分市场，2027年市场规模将达103.0亿美元，占比达26.6%。着眼细分赛道增速，由于现有市场渗透率较低，许多细分领域正以高CAGR水平增长，上升空间广大。食品和饮料及农业预计是未来增速最快的赛道，到2027年市场规模分别为52.8美元和45.8亿美元。随应用场景增多、成本降低及技术的进步，合成生物行业快速扩容。食品和饮料及农业等细分领域增速亮眼02在医疗健康领域，合成生物学的应用涉及创新疗法、体外检测、医疗耗材、药物成分生产和制药用酶等诸多方向，合成生物学在分子层面、细胞层面、生态层面以及器官异种移植层面得到广泛应用，可以通过设计全新的细胞内代谢途径，使医药产品能通过微生物细胞利用廉价糖类等原料合成。且随着合成生物学技术带来的深度融合，将给医疗健康领域带来巨大的想象空间和市场机会。合成生物学在医疗健康领域应用广泛，包括创新治疗疗法、体外检测、医疗耗材、药物成分生产和制药用酶等诸多方向03从“格物致知”走向“造物致知”合成生物学是一门通过合成生物功能元件、装置和系统，对细胞或生命体进行遗传学设计、改造，使其拥有满足人类需求的生物功能的生物系统的学科。它把“自下而上”的“建造”理念与系统生物学“自上而下”的“分析”理念相结合，利用自然界中已有物质的多样性，构建具有可预测和可控制特性的遗传、代谢或信号网络的合成成分在全球气温上升，对于新的生产方式迫切需求的情况下，合成生物制造有望成为最优解。合成生物学在底层技术的进步和成本下降下，已取得了长足的进步，同时政府政策对于产业的鼓励不言而喻，在资本推动下合成生物学行业迎来了高速发展的时机摘要2023 LeadLeo32023 LeadL400-072-5588 中国合成生物行业综述-07定义与原理-08研发模式及应用技术-09发展历程-10市场规模11 中国合成生物行业产业链分析-12产业链图谱-13上游：关键底层技术-14中游：平台型企业-15下游：应用场景-16 中国合成生物行业政策分析-18 中国合成生物行业市场分析-20融资情况-21经济影响-23产品型企业竞争格局分析-24平台型型企业竞争格局分析-25 中国合成生物行业发展趋势-26碳中和催化行业发展-27人工智能加速研发进程-28 中国合成生物行业企业图谱-29凯赛生物-30传奇生物-31华恒生物-32 方法论-33 法律声明-34目录CONTENTS42023 LeadL400-072-5588 China Synthetic Biology Industry Overview-07Definition and Principle-08R&D Models and Applied Technologies-09History of Development-10Market Size11 Industrial Chain Analysis of China Synthetic Biology Industry-12Industry Chain Mapping-13Upstream:Key Underlying Technologies-14Midstream:Platform-based Companies-15Downstream:Application Scenario-16 Policy Analysis of China Synthetic Biology Industry-18 Market Analysis of China Synthetic Biology Industry-20Financing Status-21Economic Impacts-23Analysis of the Competitive Landscape of Product-based Companies-24Analysis of the Competitive Landscape of Platform-based Companies-25 Trends in China Synthetic Biology Industry-26Carbon Neutral Catalysis Industry Development-27Artificial Intelligence Accelerates the R&D Process-28 Mapping of Companies in the Synthetic Biology Industry in China-29Cathay Biotech Inc.-30Legend Biotech Inc.-31Anhui Huaheng Biotechnology Co.-32 Methodology-33 Legal Statement-34目录CONTENTS52023 LeadL400-072-5588图表1：合成生物学基本逻辑及重要研究内容-08图表2：合成生物学主要工具及技术-08图表3：合成生物学核心研发模式及DNA/RNA合成主要应用技术-09图表4：合成生物学发展历程-10图表5：全球合成生物学市场规模，2017-2024E-11图表6：合成生物领域产业链图谱-13图表7：基因编辑技术对比-14图表8：合成生物平台型企业业务方向及发展状况-15图表9：合成生物学在医疗领域的应用16图表10：合成生物学终端应用展望-17图表11：中国合成生物学相关政策，-19图表12：全球合成生物学投融资金额，2017-2023Q1-21图表13：全球合成生物学投融资领域分布，2023Q1-21图表14：全球合成生物学交易额前十公司，2023Q1-21图表15：中国合成生物学投融资金额，2017-2023.05-22图表16：中国合成生物学投融资轮次,2017-2023.05-22图表17：中国部分合成生物行业公司投融资情况，截至2023.05-22图表18：合成生物学预计每年直接直接经济影响，2020-2050-23图表19：合成生物学细分领域预计每年直接经济影响，2020-2040-23图表20：医疗领域中值得关注的产品型合成生物企业及竞争格局，2023-24图表21：国内外值得关注的平台型合成生物企业及竞争格局，2023-25图表22：中国碳中和相关政策-27图表目录List of Figures and Tables62023 LeadL400-072-5588图表23：合成生物制备技术较传统制备技术在二氧化碳、能耗、成本的降低优势-27图表24：不同研发环节人工智能应用状况-28图表25：人工智能应用于合成生物学的挑战-28图表26：凯赛生物产品矩阵-30图表27：凯赛生物营业收入与净利润，2017-2022-30图表28：传奇生物技术平台-31图表29：传奇生物营业收入与净利润，2017-2022-31图表30：华恒生物产品与应用领域-32图表31：华恒生物营业收入与净利润，2017-2022-32图表目录List of Figures and Tables72023 LeadL400-072-5588第一部分：合成生物行业综述主要内容：定义与原理 研发模式及应用技术 发展历程 市场规模82023 LeadL400-072-5588中国合成生物行业综述定义与原理 合成生物学可将生物系统定向改造成高效细胞系统，进而进行规模化生产、加工，作为革命性进步技术，合成生物学全过程环境友好，助推于降低各应用领域对不可再生能源的依赖性合成生物学基本逻辑及重要研究内容来源：合生基因，头豹研究院建构组织实体基因逻辑线路组装装置集成装置合成及优化代谢网络生物大分子，如核酸和蛋白质等的合成、改造与模块化各遗传/基因回路的设计构建底盘生物(Chassis)及其基因组的合成、简化与重构细胞工厂和人工多细胞体系工程生物系统计算机模拟和功能预测DNA组装编辑方法(DNA Assembly)：常用连接酶组装法(Ligase Chain Reaction,LCR)和聚合酶组装法(PolymeraseCycling Assembly,PCA)，技术相对成熟基因测序(Gene Sequencing)：包括DNA的一代测序(Sanger测序)、二代测序(Next Generation Sequencing,NGS)、三代测序(Third Generation Sequencing,TGS)和四代测序（纳米孔测序），随技术迭代，成本、长度、速度呈指数级提升细胞内的逻辑门：通过链接细胞内部信号，让细胞实现功能，是合成生物学核心工具之一基因组编辑和修改(Genome Editing)：CRISPR(ClusteredRegularly Interspaced Short Palindromic Repeats)与 Cas9Protein(CRISPR-Associated Protein 9)是强大且简单的基因组编辑工具核糖开关(Riboregulators and Riboswitches)：精准的控制基因的表达，是基因工程里面一个非常重要的构成部分关键发现合成生物学(Synthetic Biology)是一门交叉学科，是指在工程学思想的指导下，对生物进行有目标的设计、改造或创造赋予其非自然功能的“人造生命”，合成生物技术可将生物系统定向改造成高效细胞系统，进而进行规模化生产、加工合成生物学主要工具包括DNA的测序技术、DNA组装技术、细胞内的逻辑门、基因组的编辑修改工具以及核糖开关，可构建两种合成生物学的系统：1.设计、构造新的生物元件、组件和系统；2.对现有的、天然的生物系统进行优化改造作为革命性进步技术，合成生物学全过程环境友好，助推于降低各应用领域对不可再生能源的依赖性123456合成生物学主要工具及技术基本逻辑重要研究内容92023 LeadL400-072-5588中国合成生物行业综述研发模式及应用技术“设计-构建-测试-学习”循环(DBTL)是合成生物学核心研发模式，可有效地筛选和优化所需的生物合成装置和系统功能，上述模式借助于基因编辑技术等主流技术实现，未来技术发展方向也将往低成本、自动化及一体化过渡来源：CNKI，头豹研究院合成生物学核心研发模式及DNA/RNA合成主要应用技术CRISPR，CRISPRi和基础编辑可编程核酸相互作用计算机辅助设计专业DNA零件库加速质粒共享设计学习构建测试低价的合成基因金门克隆工具包池化寡核苷酸合成手稿预印减少支配力实验设计机器学习声学液体处理基于 NGS 的测量无细胞系统微流体装置基于工程设计原则利用工程可预测性控制复杂系统构建的“设计-构建-测试-学习”循环（DBTL）成为合成生物学的核心策略。在生物制造领域，DBTL循环四个环节循环反复，不断测试、修改直到获得所需要功能的DNA构建体。化学合成法现今，合成生物学底层技术主要应用到DNA合成技术、组装技术；基因编辑技术和体内定向进化技术。其中，基因编辑技术在基因研究、基因治疗和遗传改良等方面展示出巨大潜力。技术的更新与迭代推动行业进步，低成本、自动化、一体化将成为未来主流发展方向。合成生物学重要技术DNA合成技术酶促合成法DNA组装技术基因编辑技术传统基因打靶技术新型的靶向基因编辑技术DNA编辑RNA编辑体内定向进化技术PAGE技术RAGE技术锌指核酸酶ZFN技术转录激活剂样效应子核酸酶TALEN技术成簇的规律间隔的短回文 重 复 序 列 CRISPR-Cas9技术RNA单碱基编辑技术通过将生物分子的实验室进化和噬菌体的生命周期结合，让蛋白在24小时内进化60轮基于RNA干扰的基因组进化方法，鉴定了3个敲除靶点，该技术能够加快基因筛选102023 LeadL400-072-5588中国合成生物行业综述发展历程 合成生物学源于基因组学的发展，经过数十年的技术进步及创新，成果逐步落地。现阶段，工程化平台的建设和生物大数据的开源应用相结合，全面推动生物技术、生物产业和生物医药多元化发展来源：东吴证券，头豹研究院合成生物学发展历程2000200120022003200420052006200720082009201020112012201320142015201620172018201920202021第一个合成开关：生物压缩和开关振荡器，以及自动调节的负反馈路线合成生物学新定义出现2002-2003发展用于转录研究的合成路线遗传网络组合合成RNA装置用于基因表达调节模块利用工程菌侵入癌细胞利用大肠杆菌中氨基酸代谢生产生物燃料用于逻辑运算的RNA装置快速、可调的合成基因振荡器可编辑控制微生物致死的开关合成首个“人工细胞”复杂的多层级基因环路利用动态的代谢流控制生物柴油的生产CRISPR-CAS9基因编辑技术被发明扩展生物遗传密码人工合成酵母染色体人造胰岛细胞人工合成最小细菌计算设计人工蛋白人工细胞的光合引擎人工合成首例单染色体酵母菌株设计微生物联合系统在酵母中生物合成药用托烷生物碱基于群体效应的细胞间通信线路大肠杆菌中实现青蒿素前体途径工程化大肠杆菌中光传感电路设计RNA调控的可编辑的基因表达生成多细胞模式的线路Amyris构建可合成青蒿素前体酵母细胞改造噬菌体水解细菌生物膜Gibson等对DNA组装研究MAGE研究设计可计算线路边缘检测的合成、边缘检测线路工程化在大肠杆菌建立一套完整的布尔逻辑门人工合成酵母部分基因组赛诺菲利用Amyris研发的酵母菌株商业化生产青蒿素设计酵母菌合成吗啡合成人造细胞膜改写转基因微生物建立安全防护体系制造出“平稳”的半合成有机体在DNA中储存数码信息重新设计合成5条酵母染色体大肠杆菌基因组全组成设计蛋白质的基因电路改造啤酒酵母以生产大麻素工程大肠杆菌碳固定AI驱动AlphaFold2破译几乎所有人类蛋白结构设计出人工淀粉合成代谢通路技术或文化里程碑 治疗性应用 线路工程 代谢工程 全基因工程创建时期扩张和发展时期新技术和工程手段涌现时期全面提升及多元化应用时期112023 LeadL400-072-5588中国合成生物行业综述市场规模 随应用场景增多、成本降低及技术的进步，合成生物行业快速扩容，预计到2027年全球市场规模达387.3亿美元。其中，食品和饮料及农业是增速最快的赛道，到2027年市场规模分别为52.8亿美元和45.8亿美元来源：CB Insights，头豹研究院全球合成生物学市场规模，2017-2027E单位：亿美元1.61.72.73.713.517.121.727.61.01.51.92.63.54.96.122.328.436.045.80.91.32.18.110.125.832.741.652.88.59.711.114.720.328.035.037.547.660.576.812.515.114.819.827.337.747.239.650.363.981.217.019.021.129.440.555.969.950.263.881.1103.0201873.46.5101.32025E2.220194.32027E2023E41.620205.220215.920172022239.92024E2026E48.353.2139.8174.8188.8304.8387.3合成生物技术不断发展所带来的红利正逐步投射于市场层面。预计2027年总体市场体量将达近四百亿级美元：伴随应用场景的增多和技术的改善，合成生物行业快速扩容。2022年全球合成生物市场规模为139.8亿美元，预计到2027年全球市场规模达387.3亿美元。其中，医疗健康将成为最大的细分市场，2027年市场规模将达103.0亿美元，占比达26.6%。合成生物市场潜在空间巨大，多领域均反映出高增速的前景。其中，食品和饮料及农业预计是未来增速最快的赛道，因动植物选择性育种、DTC基因测试、基于微生物美容产品等带来的广泛前景应用，预计2022年至2027年的年复合增长率将分别为45.4%和56.4%。医疗健康科研工业化学品食品饮料农业消费品市场规模，2017-2027E医疗健康领域前景子孙后代的健康改善基因驱动减少媒介传播疾病基于细胞、基因、RNA的疾病预防、诊断和治疗药物开发和交付的改善食品、农业及水产养殖领域前景动植物的选择性育种植物的CRISPR基因工程化植物基蛋白质和实验室培养肉微生物数据帮助优化农业投入消费品领域前景DTC基因测试基于微生物的美容产品基因工程化的宠物基于组学数据的个性化健康、营养和健身服务科研、工业化学品、材料和能源领域前景为织物和燃料开发新的生物线路改进现有工业酶发酵工艺开发新型材料，如生物聚合物利用微生物提取原料122023 LeadL400-072-5588第二部分：合成生物产业链分析主要内容：产业链图谱 上游：关键底层技术 中游：平台型企业 下游：应用场景132023 LeadL400-072-5588 DNA元件设计软件工程设计自动处理系统合成与测试手段 高通量、自动化实验室设备 云端生物代工厂(Bio-Foundry)微流控 大数据与机器学习应用领域构建平台医疗健康中国合成生物行业产业链分析产业链图谱 合成生物学产业链由工具层、软硬件层及应用层构成，产业生态覆盖面庞大，不同技术和产业落地方向多元。企业向全产业链一体化发展，通过打通全产业链降低商业风险并增强竞争力来源：头豹研究院工具层：使能技术企业软硬件层：平台类企业DNA测序应用层：产品、应用类企业合成生物领域产业链图谱2021年每Mb碱基合成平均费用由2001年的超过5,000美元下降至0.006美元，未来随着第四代酶促合成技术的发展和成熟，DNA合成有望进一步降低成本，实现更大规模化生产底层技术基因编辑服务CRISPR/CAS9作为第三代基因编辑技术，实现基因编辑能力的重大飞跃，其点突变编辑优于ZFN或TALEN，且具有更高的安全性中国CRISPR/CAS9市场规模，2017-2023E（单位：亿元）161022023E2017DNA合成 一代测序(Sanger测序)二代测序(Next GenerationSequencing,NGS)三代测序(Third GenerationSequencing,TGS)四代测序（纳米孔测序）软件服务DNA元件库模式动物库计算机辅助设计工具酶环节平台类企业是对生物系统和生物体进行设计和开发，将实验室中能够用于解决实际问题的研究转化和扩大，对多方向专业技术进行整合，建立基础设施和方法流程。由于缺乏应用层面的落地产品，盈利能力受限。许多平台型企业开始向下游延伸，对终端产品进行布局，利用高效且可复用的技术平台加速终端产品开发速度医疗健康食品、畜牧业、农业消费服务材料、化工、能源中国合成生物学应用层企业分布状况，202355.58%化工能源32.09%食品饮料4.88%农业技术6.98%信息技术0.47%142023 LeadL400-072-5588中国合成生物行业产业链分析上游：关键底层技术 2012年，CRISPR技术出现，实现基因编辑能力的重大飞跃。与ZFNs和TALENs技术相比，CRISPR/Cas9设计更为简单，成本更低且对于相同靶点具有更好的靶向效率来源：Genome Editing:Revolutionizing the Crop Improvement，头豹研究院基因编辑技术对比ZFNTALENCRISPR/Cas9原理锌指蛋白（ZFP）识别特异的碱基序列，Fok通过N端与ZFP连接，发挥切割DNA作用与ZFN相似，由特异性识别目标序列的TALE蛋白和街道切割的Fok内切酶组成CRISPR为有规律地排列的短回文重复序列，Cas9使用CRISPR序列作为指导来识别和切割与CRISPR序列互补的特定DNA链核酸酶FokFokCas9结构蛋白质蛋白质具有20个核苷酸的sgRNA尺寸1kb3kb0.1kb(sgRNA)+4.2kb(Cas9)靶向专一性ZF能识别特定的3个连续碱基对，串联zf的数量改变决定ZFN的识别特异性一个TALE基序识别一个碱基对Cas9识别与CRISPR序列互补的特定DNA链目标序列要求2个ZFN2个TALEN与Cas9蛋白互补的sgRNA基因库的建造难难可行工程化难易度难一般容易成本低低很低成功率低高高重复难易度难一般容易基因编辑即在生物体的基因组中特定位置插入、删除、修改或替换DNA。基因编辑依赖于经过基因工程改造的核酸酶，也成“分子剪刀”。基因编辑技术从1996年第一代基因编辑技术ZFN被设计出来，到2012年CRISPR技术出现，已经过三代迭代，CRISPR/Cas9编辑能力实现重大飞跃：构建方面：简单方便快捷，适用于任何分子实验室成本方面：明显低于ZFN或TALEN性能方面：用于基因组的点 突 变 编 辑 优 于 ZFN 或TALEN治疗安全性方面：精确的切口酶活性用于基因治疗安全性高于ZFN或TALEN152023 LeadL400-072-5588中国合成生物行业产业链分析中游：平台型企业 产业链中游主要为平台型企业，负责生物体构建和自动化，通过合成生物底层软件技术、硬件设备以及相应解决方案，是合成生物学发展的基础。作为中国合成生物第一股的凯赛生物在研发和商业化方面均具有领先地位来源：各公司官网，头豹研究院合成生物平台型企业业务方向及发展状况代表公司应用领域核心技术平台业务/产品Ginkgo Bio国际企业食 品、工业、农业、医疗等软件、硬件、生物设计平台DNA合成、测序、基因编辑等；设计合成生物元件和集成系统Zymergen化 工、医疗、农业生物设计平台聚酰亚胺薄膜、粘合剂、涂料等电子产品材料；害虫管理Amyris健康领域、香精香料、清洁洗护自动化菌株改造平台运用发酵甘蔗汁工程酵母生产青蒿素、维生素E、药物、角鲨烷产品等恩和生物中国企业化 工、食品、制 药和农业等标准化、高通量、自动化实验平台通过生物催化、生物转化和生物合成提供化工、食品、制药和农业等技术解决方案凯赛生物工业新型生物基平台长链二元酸、生物基戊二胺、生物基聚酰胺蓝晶微生物工 业、生物 医 药、食品数字化原生平台、数字化生物反应器平台化工原材料、消费品材料、医用材料，生物基新分子和生物基新材料等森瑞斯生物CBD、CBG、液体橡胶、医药等生物设计平台农业纳米材料、生物护肤品、小分子药物、航空航天材料等012345相关覆盖领域专利数量累计融资金额服务/产品数量凯赛生物恩和生物蓝晶微生物森瑞斯生物合成生物平台型企业主要通过合成生物底层软件技术、硬件设备以及相应解决方案，是合成生物学发展的基础。以Ginkgo Bioworks、Zymergen为代表的国际企业下游涉及应用领域广泛，包括化工、食品、农业和医疗等；中国平台型企业以恩和生物、凯赛生物和蓝晶微生物为代表，凯赛生物作为合成生物第一股，专注于工业领域应用，处于行业领先地位，并在产品数量及专利数量方面具有较强优势。恩和生物和蓝晶微生物涉及领域相对广泛，具有稳定的资本支持。162023 LeadL400-072-5588中国合成生物行业产业链分析下游：应用场景（1/2）在医疗健康领域，合成生物学的应用涉及创新疗法、体外检测、医疗耗材、药物成分生产和制药用酶等诸多方向，且随着合成生物学技术带来的深度融合，将给医疗健康领域带来巨大的想象空间和市场机会来源：东吴证券，头豹研究院合成生物学在医疗领域的应用内容实例层面方向分子层面细胞层面人体生态层面器官异种移植疾病机制的认识 为病原体的分析、疾病机制的研究提供了全新的视角H1N1 病毒基因组以重组的形式重建原发性无丙种球蛋白血症模型建立合成疫苗通过合成生物的生物设计，直接设计mRNA、DNA疫苗，通过重编程基因以产生减毒病毒辉瑞生物科技mRNA疫苗基因治疗改造递送载体，降低载体免疫原性、增强靶向递送作为基因治疗的疗法本身，合成基因回路，默、激活和调整所需基因表达的能力 腺相关病毒（AAV）载体的改造工程噬菌体/病毒疗法使用噬菌体来对抗细菌病原体。通过工程化改造，来使其靶向特定的病原体和病理机制工程化改造大肠杆菌特异性噬菌体 T7 来增强其杀菌能力疾病诊断通过在细胞中设计传感电路，在发生疾病时，对体内相关的生理分子波动的检测与感应胃肠出血检测器工程微生物疗法 伴随诊断，工程化改造微生物用于活体生物疗法苯丙酮尿症管线改造大肠杆菌Nissle1917表达相关酶来帮助机体代谢苯丙氨酸细胞疗法工程化改造 CAR 分子进入 T 细胞使其具有额外的抗原特异性来重新定向靶细胞CAR-T药物发现与生产药物发现设计基因回路，筛选特异药物药物生产改造细胞生物合成小分子药物、单克隆抗体等新型抗结核化合物 2-苯乙基丁酸酯抗疟疾药物青蒿素前体的生物合成微生物群落疗法 合成微生物群落，实现复杂生理功能治疗疾病改善艰难梭菌感染、自身免疫病、炎症性肠病治疗和辅助癌症免疫治疗器官异种移植通过合成生物学技术，克服排斥反应等，实现器官的异种移植一位 57 岁的男性患者在马里兰大学医学中心接受了基因编辑猪心脏的移植手术合成生物学在医疗健康领域应用广泛，包括创新治疗疗法（细胞免疫疗法、RNA药物、微生态疗法、基因编辑相关应用）、体外检测、医疗耗材、药物成分生产和制药用酶等诸多方向。合成生物学在分子层面、细胞层面、生态层面以及器官异种移植层面得到广泛应用，可以通过设计全新的细胞内代谢途径，使医药产品能通过微生物细胞利用廉价糖类等原料合成。且可根据不同病种和致病机制，通过人工设计构建合适的治疗性基因回路，在载体帮助下植入人体，进行实现治疗目的。随着合成生物学技术带来的深度融合，将给医疗健康领域带来巨大的想象空间和市场机会172023 LeadL400-072-5588中国合成生物行业产业链分析下游：应用场景（2/2）不同领域合成生物相关技术的采用速度和应用发展不同。除医疗健康外，合成生物在食品追踪、消费级体外检测、化工材料和能源等领域也展现出巨大潜力来源：McKinsey Global Institute，头豹研究院合成生物学终端应用展望生命健康农业畜牧业食品消费服务病原体筛查无创产前检查材料化工能源辅助育种安全性和真实性的遗传追踪DTC消费级基因检测，在没有医护人员帮助下体外检测产品材料/能源生产的新型生物路线人造基因改造生物燃料，降低成本，提高环境友好程度液态肿瘤CAR-T细胞疗法液体活体组织检查合成生物燃料合成生物新材料优化化工生产过程植物蛋白作物微生物组诊断和益生菌治疗基于基因和微生物组的个性化餐食服务DTC基因测试：关于健康和生活方式的特殊处理基因驱动预防媒介传播疾病实体瘤的CAR-T细胞疗法治疗目的性改造已有天然聚合物创造生物聚合物（如PLA和PET）培养肉基因工程动物（缩短动物生长周期）用来监控个人健康、营养等数据的生物传感器由干细胞培育可移植器官胚胎基因编辑治疗遗传疾病生物太阳能生物电池通过增强光合作用加快生长的基因工程作物基因治疗代替医美治疗抗衰老2020年以前2020-2030年2030-2040年2040年以后当前合成生物学主要应用在产前检查、疫苗研发、食品追踪、消费级体外检测、化工材料和能源方面，尚未在日常的食品、饮料和消费品方面进行普遍传播。未来，合成生物在以下领域发挥重要作用，体现在：医疗方面：通过细胞疗法延长癌症患者生存时间、通过干细胞培育可移植器官以拯救器官衰竭患者，对于遗传疾病进行基因编辑治疗；农业和食品方面：有望通过合成生物手段缩短生长周期创造更多价值；化工方面：通过基因编辑技术优化生产过程；能源方面：创造环境友好、低成本且可再生能源182023 LeadL400-072-5588第三部分：合成生物政策分析主要内容：政策分析192023 LeadL400-072-5588中国合成生物行业政策分析 从“十二五”提出对生物制造技术的支持，到“十四五”强调合成生物的应用，国家颁布多项政策鼓励合成生物创新，上海市、北京市、深圳市和天津市等多省市多次提及合成生物学，希望促进当地合成生物学产业发展来源：科技部，发改委，头豹研究院中国合成生物学相关政策政策名称颁布日期颁布主体政策要点“十四五”生物经济发展规划 2022/05国家发改委开展前沿生物技术创新。推动合成生物学技术创新，突破生物制造菌种计算设计、高通量筛选、高效表达、精准调控等关键技术，有序推动在新药开发、疾病治疗、农业生产、物质合成、环境保护、能源供应和新材料开发等领域应用关于推动原料药产业高质量发展实施方案的通知2021/10国家发改委工业和信息化部推动生产技术创新升级，顺应原料药技术革新趋势，加快合成生物技术、连续流微反应、连续结晶和晶型控制等先进技术开发与应用，利用现代技术改造传统生产过程“十四五”规划和2035年远景目标纲要2021/03中共中央构筑产业体系新支柱，推动生物技术和信息技术融合创新，加快发展生物医药、生物育种、生物材料、生物能源等产业，做大做强生物经济关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长点增长极的指导意见2020/09国家发改委等4部委系统规划国家生物安全风险防控和治理体系建设，加大生物安全与应急领域投资，加强国家生物制品检验检定创新平台建设，支持遗传细胞与遗传育种技术研发中心、合成生物技术创新中心、生物药技术创新中心建设，促进生物技术健康发展关于支持建设国家合成生物技术创新中心的函2019/11科技部建设国家合成生物技术创新中心，聚焦于合成生物关键核心技术和重大应用方向，重点突破工业酶和核心菌种自主构建和工程化应用的技术瓶颈制约，引领构建未来生物制造新的技术路径，形成重大关键技术源头供给“十三五”生物技术创新专项规划2017/05科技部将合成生物技术列为“构建具有国际竞争力的现代产业技术体系”所需的“发展引领产业变革的颠覆性技术”之一关键发现中国合成生物行业处于高速发展时期，国家持续出台政策助力行业发展。从“十二五”国家提出对生物制造技术的支持，到“十三五”国家将合成生物技术列为引领产业变革的颠覆性技术之一，并出台一系列政策支持合成生物的发展。“十四五”更是强调合成生物的应用，鼓励合成生物技术的创新。同时，欧美国家高度重视合成生物学领域的科学研究，通过一系列科技发展计划和研究项目，从基础研究到产品研发应用全链条布局：美国：2006 年由美国国家科学基金会(NSF)向新成立的合成生物学研究中心提供为期十年共3900万美元资助，为美国合成生物学研究领域奠定基础。欧洲：顶层设计布局始于 2009 年，英国、德国、法国研究学院分别发表在合成生物学行业研究报告或设立研发中心202023 LeadL400-072-5588第四部分：合成生物市场分析主要内容：融资情况 经济影响 产品型企业竞争格局分析 平台型企业竞争格局分析212023 LeadL400-072-5588中国合成生物行业市场分析融资情况（1/2）2020年和2021年，合成生物成为全球资本市场追捧热点，到达投融资高峰，2022年投融资金额下降至103亿美元，回归商业理性。2023年全球合成生物学方面投融资持续呈下降趋势，投资走向理性、精准化来源：SynBioBeta，头豹研究院全球合成生物学投融资金额，2017-2023Q1单位：亿美元335756136218103282023Q1201920222021202020182017全球合成生物学投融资领域分布，2023Q1单位：%食品与营养（3.04%）多领域应用（4.43%）消费品（1.70%）健康与医药（79.53%）能源与环境（0.37%）太空（0.07%）材料（7.88%）农业（2.57%）化学品（0.36%）R&D服务（0.07%）全球合成生物学交易额前十公司，2023Q1公司领域交易金额（百万美元）Resilience生物制药制造和开发解决方案CureVac基于mRNA技术开发新型药物PacBio开发和制造用于基因测序和实时生物观察系统Asimov聚焦哺乳类动物合成生物学Vera Therapeutic严重免疫性疾病患者开发变革性的治疗方法Bluebird Bio严重遗传病的潜在治愈基因疗法Metagenomi基因编辑技术服务Ambrx研究和开发创新生物偶联物Generation Bio创新遗传药物公司Precigen合成生物学解决方案关键发现2022年合成生物学领域投融资金额大幅下降，回归商业理性。2022年，全球合成生物领域筹集资金103亿美元，比2021年下降115亿美元。2023年第一季度，筹集资金28亿美元，是过去三年同期最少，整体呈下降趋势，投资走向理性、精准化。随着合成生物学发展，越来越多的早期实验成果正在成为产品走向市场。2023年第一季度，应用领域投融资金额达18亿美元，占全季度64.3%。应用领域仍然以健康医药领域为主导，材料领域排在第二位。同时，药物、诊断、生物能源和消费品等在筹集风险资本的能力优势明显，开始占据市场地位。410250175175115114100787675222023 LeadL400-072-5588公司最新融资时间轮次金额投资方面向领域花沐医疗2023-01-03C轮数千万元人民币领投机构：深圳高新投跟投机构：山蓝资本可吸收可降解产品柏垠生物2023-01-12Pre-A轮1亿人民币领投机构：云启资本，新沃资本，富华资本跟投机构：基石资本，雅亿资本，云飞三期加强研发平台升级及产能扩充微构工场2023-02-02A+轮3.59亿人民币领投机构：中国石油跟投机构：上海自贸区基金，鸣渠私募基金，临港蓝湾资本，众海投资，红杉中国，混改基金，中农高科投，富华资本，基晟私募，爱力克投资，义翘神州加速万吨级合成生物学生产线与多管线产品建设蓝晶微生物2023-02-14B+轮超4亿人民币领投机构：中平资本跟投机构：江苏黄海金控集团生物材料PHA继续开发士泽生物2023-04-18A+轮约千万元人民币华泰紫金胞药治疗以帕金森病为代表的重大神经系统疾病中国合成生物行业市场分析融资情况（2/2）中国不断加大合成生物学的顶层布局、技术投入和政策支持，目前已有18个省（市）将“合成生物”写进“十四五”规划。中国合成生物投融资经历了2021年激增后，2022年呈下降趋势，逐渐回归商业理性来源：企查查，头豹研究院中国合成生物学投融资金额，2017-2023.05单位：起；亿元人民币中国部分合成生物行业公司投融资情况，截至2023.05中国合成生物学投融资轮次,2017-2023.05关键发现目前，中国有18个省（市）将“合成生物”写进“十四五”规划，分别从平台建设、技术突破、产业应用等方面，规划了合成生物学的发展路径。中国不断加大合成生物学的顶层布局、技术投入和政策支持。中国合成生物投融资经历了2021年激增后，2022年呈下降趋势，逐渐回归商业理性。2022年中国投融资事件共13起，总金额26.1亿元，相比2021年的22起共融资24.8亿元，2022年的投融资呈现精准化。从Amyris、凯赛生物等企业发展历程可见，合成生物公司要跨越从细胞工厂到规模化量产的“死亡谷”，周期长，投入重。2017年-2023年5月，合成生物投融资轮次主要集中于天使轮和A轮，分别为14和13起事件。17661327.121.624.826.10102030010203020192022202120170.020184.020209.02023.05225融资总金额融资