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一、合成生物：重塑改日的科学与产业

1.1 合成生物学的界说

1.2 合成生物学的发展历程

1.3 合成生物学产业链梳理

1.4 合成生物学的应用

二、医药篇：创新弥留抓手 原料药企快速切入

2.1合成生物学在医药领域的应用

2.2原料药企与合成生物学一拍即合

2.3合成生物原料药市集弥留参与者

三、好意思护篇：助力突破原料瓶颈，国内企业大意拓展商用

3.1合成生物学有助突破好意思护原料瓶颈

3.2营业化历程依然靠近挑战

3.3国内务策救援力度加大

3.4国内企业张开布局

四、食物篇：监管趋于改善，应用远景广大

4.1食物领域应用远景具有设想空间

4.2严慎审批减慢应用落地

4.3营业化待破碎“领域-成本悖论”

五、化工篇：成本上风凸起，产业体量有巨大擢腾飞间

5.1成本上风为弥留竞争力

5.2大领域商用仍存壁垒

5.3国内迎政策机遇期

5.4国内企业快速发展

六、农业篇：发展窗口期已至，育种、饲料领域进展率先

6.1农业合成生物学市集续扩展

6.2育种、饲料等领域应用进展率先

6.3国内企业探索创新应用

七、能源篇：改日能源策略必争之地，产业化尚有距离

7.1全球生物能源市集领域逐年增长

7.2合成生物能源历经三代革新

7.3产业化仍有距离但趋势已了了

7.4国表里持续探索应用落地

八、AI+合成生物：创新驱动，双向奔赴

8.1 AI与合成生物和会发展加速

8.2创新是AI+合成生物快速发展能源

8.3 AI+合成生物的模式和壁垒

九、合成生物投资全景图

9.1 合成生物领域主要公司

9.2国内主要合成生物公司评价

正文

一、合成生物：重塑改日的科学与产业

合成生物学（Synthetic Biology）看成一门新兴的交叉学科，正在以前所未有的速率发展。它不仅触及生物学、工程学、筹备机科学等领域，更为咱们提供了再行构建生物系统和创造重生命方法的无尽可能性。

跟着合成生物时期逐步渗入到百行万企，合成生物学在医疗、农业、能源等领域已展现出巨大的应用后劲和市集价值。但合成生物学的发展远未到达巅峰，中国工程院院士杨胜利在《合成生物学道路图2030：驱动下一代生物制造的引擎》一书的弁言中指出，跟着合成生物时期迭代发展，赋能应用持续拓宽，合成生物学将在改日生物经济振兴中阐扬核心作用，为全球可持续发展提供全新贬责决议。

1.1合成生物学的界说

按照中国粹科及前沿领域发展策略琢磨（2021—2035 ）技俩组出品的《中国合成生物学2035发展策略》中给出的界说，合成生物学是在工程科学“从下到上”理念的指挥下，以创建特定结构功能的工程化生命或竣事生命历程的工程化为导向，详细系统、合成、定量、筹备与表面科学的技能，以“遐想-构建-测试-学习”的迭代琢磨旨趣意志生命的表面架构与方法体系。

看成一门新兴的交叉学科，合成生物学通过整合生命科学、工程学、数学、筹备机科学、物理学和化学等领域的旨趣和方法，创建新的生物系统或再行遐想现存生物系统。

1.2合成生物学的发展历程

合成生物学的发展历程可以记忆到20世纪70年代，其时科学家们启动探索基因重组时期。1973年，斯坦利·科恩与赫伯特·博耶初次竣事了基因克隆，这美丽着基因工程的出生。随后的几十年中，跟着基因组测序时期的持续跳动，科学家们逐步掌合手了对生命基本单元的改造能力。

进入21世纪，合成生物学迎来了迅猛发展，经历了四个弥留的发展阶段。2000-2003年是合成生物学的创建时期，琢磨者们开发出多种具有领域特征的琢磨技能和表面；2004-2007年是合成生物学的扩展和发缓期，合成生物学宗旨赶快推行；2008 -2013年，合成生物学迎来了创新和应用震动期，底层时期效率的大幅擢升，推动了合成生物学时期开发和应用的持续拓展；自2014年以后，跟着生物大数据的开源应用与生物工程化平台相团结，合成生物学进入了一个新的发展阶段；合成生物学的“遐想-构建-测试”轮回渐渐扩展至“遐想-构建-测试-学习”轮回。同期，“半导体合成生物学”、“工程生物学”等新理念或学科的建议，为合成生物学的发展注入了新的活力。

全球合成生物学产业曩昔五年经历了高速增长。字据CBinsights的统计和预测，市集领域从2018年的53亿好意思元增长到2023年的突出170亿好意思元，平均年增长率达27%。预测全球合成生物市集在可见的改日仍将保持较快发展势头，在2028年将成长为体量达到近500亿好意思元的全球型市集。

1.3合成生物学产业链梳理

合成生物学产业生态掩饰神态杂，不同时期和产业落地宗旨多元，且都有相称的市集领域。基于此，可以将通盘合成生物学产业链分为大致的上、中、下贱。

上游聚焦使能时期的开发，包括读-写-编-学、自动化/高通量化和生物制造等，良善底层时期颠覆及提效降本。

中游是对生物系统及生物体进行遐想、改造的时期平台，核心时期为旅途开发，珍视合成道路的采纳以实时期上跑通(如底盘细胞采纳及改造、培养条目优化、纯化方法开发等)，与下贱企业比较，更强调时期平台的通用性，潜在具备CRO属性。

下贱则触及东谈主类生老病死方方面面的应用开发和产物落地，核心时期在于大领域分娩的成本、批间差及良品率等的把控，与中游企业比较，更强调应用领域的聚焦、产物的清雅打磨及营业化放量。其中在大领域分娩上，潜在具备CDMO属性。

严格来说，合成生物中下贱企业之间并无明确界限，但与中游企业比较，下贱企业更强调应用领域的聚焦、产物的清雅打磨及营业化放量。现阶段行业举座尚处在产业发展早期，不少生物时期公司本质上为中下贱一体化布局。

1.4合成生物学的应用

合成生物学的发展带来了一多数行业应用场景，其应用领域涵盖了医疗、农业、能源、环境等多个方面。

据波士顿商讨在2022年发布的叙述，预测改日10年内，医疗健康、医好意思、化工、农业、食物等各行业将陆续受到影响，临了是采矿、能源和建筑等行业。

就下贱末端产物而言，医疗健康是第一大应用领域。2021 年医疗健康领域的合成生物学末端产物市集领域为 23.3 亿好意思元，占下贱末端产物市集的 50%；预测到2026年该市集领域将达到53.5亿好意思元，占比为31%，跟着合成生物学时期的发展，食物饮料、农业等领域的应用持续拓展，但医药仍有望是是第一大末端产物市集。

本叙述将在接下来各章，分离探讨合成生物学各细分应用领域的最新动态与产业远景。

二、医药篇：创新弥留抓手，原料药企快速切入

市集上发扬活跃的合成生物学宗旨股中，有不少属于原料药制造企业。此类公司凭借在原料药、中间体分娩方面形成的时期和产能上风，快速切入合成生物学赛谈。

事实上，生物医药自身亦然合成生物学的弥留应用领域之一，并被以为是合成生物学较具远景的应用领域之一。

“医药企业向合成生物学转型的最大能源还在于，在政策指挥和外部环境变化的双重压力下，传统的利润空间照旧被压到了终点低的水平，企业独一走到创新的前哨才有可能争取更多的市集空间和市集溢价。”翰森制药核心神经工作部市集总监杨洋此前对第一财经示意，在这么的行业大配景之下，“无须新时期的医药产物注定会落伍，这使得合成生物等一些正在赶快发展的新时期，成为药企创新转型的必经之路。”

2.1合成生物学在医药领域的应用主要包括两大类

第一财经在与医药行业从业东谈主员交流历程中发现，目前部分创新药企业对合成生物学的界定与常见界说并不一致。

据BCG与B Capital联合推出的《中国合成生物学产业白皮书2024》，合成生物学在医药领域的应用主要包括创新药及创新疗法、原料药及中间体制造两大类。其中，在创新药领域的应用又可以具体细分为细菌工程化改造、东谈主工病毒/噬菌体和细胞基因诊治。

但一位生物成品行业东谈主士对第一财经示意，国内合成生物学在医药领域的应用更多是传统化药企业用于分娩工艺的升级，通过将原有化学合成为主的分娩花式改为生物合成，大幅虚组成本并减少环境浑浊等问题，从而擢升企业竞争力和盈利能力。

该东谈主士称，看成生物制药企业，原来即是通过基因改造等先进的生物时期进行药物分娩，尽管时期上与合成生物有所交叉，但看成生物制药企业期骗合成生物学并不旨在贬责高成本和高浑浊等问题。

另一家CAR-T疗法公司关连负责东谈主也示意，并不以为该公司现存细胞诊治业务与合成生物有较为紧密的关联，这与目前第三方对于合成生物宗旨的界说存在一定相反。

中科欣扬研发总监张岩峰则抒发了另一种不雅点，“合成生物学在新药物和新疗法的应用上依然十分具有后劲。”他示意，跟着基因剪辑时期的发展和应用，全球范围内合成生物学在创新药领域的应用也已渐趋熟识，有一些利用合成生物学时期将肠谈菌群进行改造，再注入体内后参与部分疾病诊治的疗法已有技俩进入临床检修阶段。不外他同期也指出，由于国内对于合成生物学应用于食物、药品等领域的监管依然十分严格，国内在这方面的琢磨进展相对较慢。

2.2原料药企与合成生物学一拍即合

从本质应用情况来看，国内从事化药原料药/医药中间体分娩等对降本增效诉求强烈的药企委果更早在合成生物学领域进行布局，如川宁生物（301301.SZ）等行业代表性企业均已形成领域可不雅的合成生物学产物分娩能力。而在前端药物研发领域，由于细菌工程化改造、东谈主工病毒/噬菌体等时期的琢磨尚处于宗旨考证阶段，仍有待于时期的持续突破以及政策的进一步救援。

中国事全球原料药、中间体的最大供应国，在产业链中占据弥留地位。据仿制药协会分析，中国原料药企业数目占全球48%，产能占比30%。此外，中国的中间体产量占全球总产量的80%。

但由于多数企业依然停留在上游低附加值要津，国内原料药企业举座盈利能力并不彊，加上2018年我国启动征收环境保护税，环境浑浊较为严重的化药原料药盈利空间被持续压缩。

现时全球需求举座黯然，多数原料药价钱处于历史低位，使得原来不高的企业毛利率加速下滑，顺次成本成为国内原料药企业贯通盈利能力的弥留技能。华创证券示意，尽管地缘政事对全球原料药产业链单干带来一定扰动，但成本依然是原料药行业竞争的首要因素。

在合成生物学的推动下，原来原料药、中间体的制造工艺将渐渐由动植物索求、化学合成或微生物发酵向酶法工艺、细胞工程过度。一些原有合成花式下成本较高、制备难度较大，但领有较大市集需求的原料药品种，有望通过合成生物时期竣事在分娩效率、节能减排等方面的较大擢升，从而匡助企业形成更强的成本上风，这成为目前原料药企业更热衷于布局合成生物学的弥留原因。

2.3合成生物原料药市集弥留参与者

目前国内主要的大量原料药品种以抗生素、维生素、氨基酸、激素类药物等为主，由于时期门槛较低，竞争蛮横，毛利率也相对更较低，企业对于进一步顺次成本的需求更为强烈。也因此，有一批原料药上市公司较早以前以自建花式对合成生物学进行琢磨，并率先形成领域化效应，匡助企业在细分赛谈建设了竞争上风。

与此同期，跟着比年来合成生物学宗旨的快速兴起，更多公司采纳以对外互助的花式，举例引入专科平台公司或与科研机构进行互助，从而在较短时安分切入赛谈，相通赢得了一定竞争上风。

A股公司中，川宁生物是科伦药业（002422.SZ）旗下原料药、医药中间体分娩商，主营业务为抗生素中间体，其中青霉素类中间体、头孢类中间体及硫氰酸红霉素产能处于行业率先地位。

比年来，该公司大意布局合成生物学，短期内已有红没药醇、5-羟基色氨酸、麦角硫因、依克多因等多个产物进入分娩、销售阶段，是国内首批竣事产物托福的合成生物学企业。

该公司示意，接下来的中期产物已聚焦氨基酸类、维生素类等需求量大、产值高的产物领域进行了针对性的布局。同期，将利用合成生物学时期和AI时期来对现存的抗生素中间体分娩菌种进一步改造，从而竣事量入为主成本、提质增效。

赛托生物（300583.SZ）是国内甾体药物原料的龙头供应商，亦然国内首家领域化继承合成生物法制取甾体药物原料的分娩商，早在2011年就期骗基因工程以及合成生物法竣事了对雄烯二酮等甾体原料五大母核系列的掩饰，用于开发糖皮质激素类、性激素类、孕激素类和卵白同化激素类甾体药物

凭借合成生物、菌种改造等工艺的持续发展，该公司还依靠时期上风擢升了高毛利、高附加值的高端中间体销售比例，持续优化产物结构和盈利能力。中邮证券以为，跟着甾体药物行业联合度的渐渐擢升，赛托生物甾体中间体业务有望竣事巩固增长，在细分领域的龙头地位有望持续巩固。

三、好意思护篇：助力突破原料瓶颈，国内企业大意拓展商用

原料是好意思妆个护产物的灵魂，一款好意思护产物要竣事功效并赢得市集招供，配方中必须要有大要起效的功效原料，如烟酰胺、二裂酵母、玻色因等，皆因在好意思护方面大要竣事较为平衡的效果而备受消费者及各大品牌疼爱。

比年来国产好意思护品牌逐步崛起，但产物原料的顺次依然存在。持久以来我国好意思护产物原料的80%源自入口，原土品牌在产物研发和创新上长期处于被迫场地。“国内企业启动作念自研原料也即是最近10年足下的事情，作念得比较多的是植物索求，举座来看，近几年好意思护产物原料市集依旧是外资品牌主导。”中科欣扬研发总监张岩峰告诉第一财经。

原料的顺次使得国内好意思护产物同质化景象严重，行业竞争持续蛮横，合成生物学的应用为行业创新带来更多可能，有望推动国内好意思护市集迎来洗牌机会。

3.1合成生物学有助突破好意思护原料瓶颈

看成比年来快速发展的新兴时期，合成生物学的加持不仅可以使好意思护产物在安全性、分娩效率等方面有较大的擢升，同期新的合成工艺也可以使原料竣事传统时期无法达到的功效。

华熙生物（688363.SH）关连负责东谈主对第一财经示意，合成生物学方法分娩的化妆品原料着手于可再生、自然生物资资源，主要通过基因剪辑时期获取和创造东谈主类生命健康需要的各式物资，因此安全性和生物相容性更高。荒谬是对于明锐肌肤和医好意思后创口期的消费者来说，合成生物学方法分娩的原料愈加安全温煦，能在阐扬较强功效的同期，减少传统方法可能产生的安全隐患和生物相容性差的问题。

该负责东谈主还示意，传统的好意思护产物原料分娩多依赖于动植物索求或化学合成，这些方法不仅效率低、成本高，而且可能对环境形成负面影响。合成生物学通过改造微生物底盘细胞，大要以安全环保的花式定向分娩高质地化妆品原料，使分娩历程环保和可持续的同期，进一步擢升了分娩效率，虚构了成本。

“麦角硫因是合成生物法替代化学合成最经典的案例。”张岩峰先容谈，“以往化学合成制造的麦角硫因单价约为2000万一公斤，当今使用合成生物时期进行分娩，价钱已下落至一万元一斤致使更低。”他以为，团结麦角硫因的案例来看，目前降本增效依然是合成生物学在化妆品领域应用最核心的有计划之一。

已有越来越多好意思护品牌，尤其是国内品牌启动布局合成生物时期，以生物合成法代替传统的动植物索求等方法已逐步成为行业发展趋势，同期好意思护行业也正成为合成生物弥留的应用领域之一。

据CB Insights 和 B Capital 测算，至2028年合成生物在消费品牌领域市集领域预测达到36亿好意思元，预测2023-2028年年均增长37%，占比约7.2%。

3.2营业化历程依然靠近挑战

合成生物学在好意思护产物领域展现了巨大的应用远景，但从物资合成，到功效证明，再到营业化分娩，诸多要津依然靠近着顺次和挑战。

华熙生物上述负责东谈主示意，合成生物学主要通过改造微生物底盘细胞竣事化妆品原料的定向分娩，自然这项时期照旧在DNA合成、基因剪辑、代谢工程等方面取得了进展，但在提高合成的精准性和合收效率方面依然靠近时期挑战，举例，如何确保基因剪辑的精准性、如何提高代谢门路的效率和贯通性等。该负责东谈主示意，生命体系极其复杂，触及广漠的基因、卵白质、代谢门路等。要皆备模拟或合成一个生命系统，需要长远领路其复杂性和互相作用，这是目前科学尚未能皆备达到的水平。

对此，张岩峰也示意，相对于物资合成，化妆品新原料的营业化历程中可能碰到更多的贫寒。

“一些具有高价值的物资，比如紫杉醇等，可能会诱导好多琢磨者的良善，得出的合成旅途也会好多，这么利用合成生物时期去推动这一原料的营业化分娩，所需周期就很短。”他示意，在化妆品领域，对于新物资的良善度就莫得那么高，光甘草定等一些筛选出的全新物资，自然在好意思白等方面功效十分出众，但是其合成门路尚需要科研东谈主员重新去理会并细则营业化分娩工艺，最少需要五年以上的时分，“在化妆品这么一个高度内卷的赛谈，谁也无法保证五年以后这一物资是否还会受到消费者和品牌的疼爱，这时候琢磨就会堕入停滞。”

除此之外，合成生物企业还可能靠近诸如产物功效证明、行业天赋认证等一系列进入壁垒。其中，如何判断所合成物资具有的价值是一个系统性的历程，需要通过对物资进行功效评估和市集接受度两方面来进行挪动，并通过系统的实验考证、市集调研和竞品分析等一系列复杂的技能。

不外，华熙生物在这方面照旧取得了可以的扫尾。张岩峰称，华熙生物通过径直运营自有品牌，极猛进程镌汰了反馈的链条，能对客户需求作出实时反映，因此在C端市集赢得了很好的陈述，“目前来看还莫得几家企业能信得过作念到这一步。”

3.3国内务策救援力度加大

政策层面上，2021年以来，我国对于化妆品原料创新的救援力度启动持续加大。

2021年5月，国度药品监督经管局发布的《化妆品新原料注册备案贵府经管章程》启动实施，由曩昔的“审批制”变为“备案制”，仅对高风险新原料实施注册经管。

此前在2004年至2021年4月，仅14个新原料获批，况且其中6个是在2021年下半年完成备案。跟着新原料备案的放开，品牌企业在原料创新方面的积极性持续高涨，2022年至2023年累计有111个新原料完成备案，其中2023年提交备案的新原料数目达到69个。字据最新数据，落拓2024年上半年，提交备案的新原料数目已达到46个，较旧年同期增长近90%，且国内企业占比依然保管在78%以上。

地方层面对于合成生物在好意思护产物原料领域应用的救援力度也在持续加大。2023年9月，北京市商务局等9部门印发《对于救援美丽健康产业高质地发展的几许措施》，其中建议救援化妆品新原料创新研发及应用，饱读吹企业基于生物工程学、皮肤科学等科技扫尾，开发高品质生物时期、化学新原料，并将对注册备案化妆品新原料的企业、取得新功效化妆品注册证的企业，分离赐与奖励。

脱色时分，杭州市政府印发了《救援合成生物产业高质地发展的几许措施》，建议要点救援化妆品原料研发，并将对胜利注册或备案的合成生物化妆品新原料给与一定的资金奖励。

在一系列政策以及市集的双重驱动下，原土企业通过合成生物时期加速化妆品原料研发和创新的趋势有望延续，从而持续推动行业快速发展。

3.4国内企业张开布局

合成生物在好意思衬领域的乐不雅应用远景，使其越来越受到成本良善，关连企业也赢得广漠投资机构追捧。

SynBioCon统计数据自满，落拓2023年12月10日，国内共有52家合成生物学关连企业共完成了累计57起融资/募资事件，触及好意思护技俩的有近20个，其中，蓝晶微生物在B4轮赢得融资领域超4亿元。据了解，该公司主要利用合成生物时期匡助消费品、食物、医疗、农业和工业等行业的B端客户在行业内开展相反化竞争，技俩主要触及生物可降解材料PHA、再生医学材料、好意思妆新功能因素、新式食物添加剂、工程益生菌等。

上市公司中，也有越来越多企业布局合成生物在好意思衬领域的应用。

华熙生物在国内合成生物领域处于第一阵营，2018年起该公司就将合成生物看成底层时期，戮力于化妆品原料的开发。基于时期平台上风，该公司在透明质酸领域取得胜利之后，还先后推出了麦角硫因、重组III型胶原卵白等多款新原料。同期，该公司目前还建成了全球最大的中试震动平台，为新产物的营业化能力提供保险。该公司示意，改日将赓续围绕功能糖、氨基酸、卵白质、多肽、核苷酸和自然活性化合物六大类物资，全面布局生物活性物财富业体系，深耕功能性护肤品及功能性食物等消费领域。

巨子生物（02367.HK）于2009年在全球率先竣事重组胶原卵白护肤品产物的量产，目前重组胶原卵白和寥落东谈主参皂苷的年产能分离达到10880千克和630千克，均为全球最高水平。该公司旗下领有可复好意思、可丽金、欣苷等品牌，涵盖功效性护肤品、医疗器械、功能性食物及特殊医学用途配方食物三大产业宗旨。

锦波生物（832982.BJ）是国内重组东谈主源化胶原卵白的头部企业之一，该公司胜利研发了重组III型东谈主源化胶原卵白，并开发了三类医疗器械产物“重组Ⅲ型东谈主源化胶原卵白冻干纤维”，产物于2021年6月赢得国度药品监督经管局批准上市，用于面部皱纹改进。2023年，收货于重组东谈主源化胶原卵白为核心因素的植入剂产物销售额大幅增长，锦波生物全年营收和归母净利润同比分离增长99.96%和174.60%。

四、食物篇：监管趋于改善，应用远景广大

合成生物在食物领域的应用被录用厚望，不外从营业化情况来看，合成生物在食物领域的发展相对厚重。这其中有法律律例严格管控的政策因素，也有大家接受度相对较低等一些市集因素的存在。

对于行业发展远景，市集琢磨机构依然示意乐不雅。CB Insights数据预测，到2028年，食物将成为合成生物领域仅次于医疗健康的第二大应用，市集领域有望突出120亿好意思元。

合成生物在食物领域的应用后劲究竟体当今哪些方面？行业现阶段靠近的主要挑战是什么？关连企业又该如安在其中找到生活发展之谈？

4.1应用远景具有设想空间

跟着东谈主口数目的持续增长，以及可持续发展需求的擢升，合成生物时期在食物领域的应用后劲备受良善。

北京绿色康成生物时期有限公司总司理陈家琦示意，合成生物在食物领域应用的最大上风，是可以连续高效地进行分娩，更少受到环境变化、地盘条目等因素的扰乱；其次，合成生物时期分娩的食物相对传统农业及畜牧业对资源的浪掷和环境的浑浊更少，通过减少使用农药、抗生物素等生化药剂，食物分娩历程更为安全可控；临了，可以快速扩产亦然合成生物食物的一大上风，尤其在面对供应短缺致使突发灾害的情况下，工业化分娩的合成生物食物可以赶快弥补需求缺口。

合成生物学在食物领域的应用主要有两大类，一种是分娩替代卵白，即通过合成生物时期赢得非动物着手的卵白质，主要应用宗旨包括东谈主造肉等；另一种则是用于食物添加剂、食物原料等的分娩。

按照不同时期旅途和竣事难度，替代卵白分为植物卵白、发酵卵白和细胞培养卵白，其中，通过细胞培养赢得的动物卵白更具市集远景，但目前工艺尚不熟识，由于成本和口感等问题，市集接受度也较低，尚处于营业化早期阶段。业内预测，由动物细胞径直培养的替代卵白要到2032年才能与相对昌盛的牛肉形成成本平价，之后才有望启动工业化分娩。

比较之下，基于大豆卵白和豌豆卵白研发的植物基卵白在2023年就已竣事与肉类分娩成本持平，现阶段营业化应用发展较快，如全球东谈主造肉品牌Impossible Meat的素食汉堡肉关连产物已赢得FDA批准进入零卖市集。据波士顿商讨公司（BCG）分析，2025-2030年，植物卵白市集年复合增长率有望达到16%足下，到2030年，植物卵白市集消费量为5000万吨足下，

字据好意思国农业部预测，到2030年时，全球肉类消费水平将达到3.58亿吨。以植物肉为代表的合成生物替代卵白在成本下落伍，有望在东谈主类卵白供应中演出越来越弥留的变装。

比较于替代卵白，现时合成生物在食物原料、食物添加剂领域的应用落地更快，是现阶段合成生物时期在食物领域的主流应用。

食物添加剂和食物原料包括养分强化剂、抗氧化剂、甜味剂、着色剂、新食物原料、功能性配料等多种物资。在当代食物工业中，跟着全球食物饮料市集领域持续扩容，对食物添加剂的需求持续增长。

泰信基金琢磨员张振卓示意，比较传统的化学法和发酵法，生物法食物添加剂在食物安全方面更有保险，在分娩效率和创新产物开发方面也更具上风。

据先容，目前合成生物时期分娩的食物添加物资，既有L-丙氨酸、维生素E、番茄红素等依靠动植物索求或化学法合成大要赢得并已被应用于食物领域的产物，也包括HMO（低聚母乳糖）、赤藓糖醇等原先无法合成的新产物，其中，HMO看成创新的养分强化配料，是现时合成生物学在食物领域相对有后劲的探索扫尾之一。

陈家琦也示意，在消费品领域，尤其是在功能性养分品这么一个细分赛谈，消费者对于创新原料的接受度更高，而对价钱的明锐度更低。在强项时期的背书下，合成生物学开发的食物原料更容易得到招供。

目前在全球范围内，帝斯曼是从传统化学合成向生物合成转型最胜利的龙头企业。2021年以来，生物基分娩或从自然界索求的养分添加剂占该公司收入突出50%以上。

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跟着帝斯曼等龙头的多个食物添加剂专利陆续到期，国内合成生物企业比年来逐步在ARA（花生四烯酸）、苹果酸、1.3丙二醇等领域竣事突破，华恒生物（688639.SH）、嘉必优（688089.SH）为首的上市公司，以及绿色康成等初创企业迎来了重要发展机遇。

对于这一赛谈的需求远景，陈家琦示意，2017年发布的国民养分计划（2017-2030年）明确抒发了对于保健食物、养分强化食物等新式养分健康食物的招供和救援。目前国内功能性食物的市集领域已突破6000亿元，以合成生物学为基础的功能性食物、养分强化食物改日的需求空间还口舌常广大的。

4.2严慎审批减慢应用落地

我国对于食物安全高度选藏，对于食物添加剂等产物审批严格，张振卓以为，这在客不雅上减慢了合成生物学在食物领域的应用速率。

“在食物应用领域，触及基因修饰微生物分娩工艺的合成生物学产物，需要经过农业部、卫健委等不同部委的安全认证和审批之后，才大要进入市集。” 陈家琦向第一财经先容称，这个历程中需要经过大批的安全测试和审查，时分周期粗略在1-2年。

此外合成生物食物在国内还阑珊相匹配的质地轨范和分娩工艺认证，陈家琦示意，“如果要赢得食物及食物添加剂的分娩许可证，企业就一定要遵循国度颁布的质地轨范以及合适章程的分娩工艺，但对于合成生物食物来说，其新式的分娩工艺尚莫得相应的轨范可匹配，这就对分娩许可证的央求形成了巨大的繁重。”

频繁国度关连轨范制定需要征询业界浅显的意见，对合成生物食物行业而言，要想破碎发展瓶颈可能还需要一定时分的恭候。不外陈家琦也清楚，针对现时行业近况，已有关连机构在积极推动行业轨范的更新责任，况且照旧形成了明确的责任计划，“目前合成生物在新食物添加剂领域的审批旅途照旧买通，后续其他细分领域的关连责任也在加速鼓吹，有望为合成生物食物推向市集奠定基础。”

据悉，2023年10月7日，国度卫生健康委员会批准了2'-岩藻糖基乳糖和乳糖-N-新四糖看成食物添加剂新品种，用于婴幼儿配方奶粉、调制乳粉（儿童用）以及特殊医学婴儿食物。同期，还有两种HMOs正在征求意见中。

对此张振卓乐不雅示意：“HMOs的获批美丽着我国合成生物学食物原料监管政策正在鼓吹，改日合成生物学在食物领域将得到更浅显的招供和应用 。”

4.3营业化待破碎“领域-成本悖论”

基于更为严格的安全监管，国内合成生物食物原料及添加剂在营业化分娩方面仍靠近挑战。

字据国度关连律例要求，应用于食物领域的关连原材料必须单独建设更高安全轨范的分娩线，不可与其他工业品共线分娩。这意味着合成生物企业在对市集各样性需求快速反应的同期，还需要针对脱色类原料建设不同轨范的分娩线。陈家琦示意，这对于合成生物企业，尤其是初创企业而言，是一笔不小的开支，对企业拓展产物应用形成了一定的拦阻。

除了产能诱导，品牌诱导、销售团队搭建等方面也需要企业参加大批资源。据先容，目前合成生物企业在市集销售方面的参加普遍要达到举座运营资金的20%-25%足下，一些To C的企业可能比例会更高。

具体到不同合成生物食物的营业化历程，部分新产物还靠近特殊问题。“营业化是掀开下贱应用场景的核心，对大多数以产物为主的合成生物学公司来说，主要问题是‘领域-成本悖论’。” 张振卓示意，对于新产物而言，更低的价钱和贯通的供应是下旅客户跋扈尝试的基础，但领域起量需要弥散的营业化看成救援，也即是说必须有弥散的需求来接济大领域的工业化分娩。

不外他也示意，由于食物添加剂和养分品等领域市集空间弥散大，况且消费者在价钱方面相对不解锐，有益于合成生物学企业破碎“领域-成本悖论”。“如果有合适的合成生物学时期或者新产物，况且有贯通、成本相对低的供应，合成生物学在食物领域可能会有很大的发展空间。”

五、化工篇：成本上风凸起，产业体量有巨大擢腾飞间

由于分娩历程更为环保，且对石油等自然资源依赖较少，用生物法替代化学法制造大量化工品原料，一直是合成生物学应用的要点领域之一。CB Insights预测，2023年全球合成生物市集中，化学工业市集领域达到34亿好意思元，占比近20%。

比较于传统的化工法，以合成生物为基础的生物法使用可再生原料，酶法或发酵法等生物制造工艺的反应条目更为温煦，因此研发及后期制造历程中的二氧化碳、废水等浑浊物排放大幅减少，同期也虚构了对于石油等石化资源的依赖和浪掷。采纳生物制造的化工品，正成为企业草率区域环保准初学槛时的弥留策略之一。

值得留神的是，目前合成生物可合成的大量化工品数目仍相对有限，产业体量相对于举座化学品仍有巨大擢腾飞间。凯赛生物（688065.SH）董秘臧慧卿示意，目前合成生物的应用还处于相对早期，尤其在大量化工原料分娩的应用举座领域依然较小，因此所产生的节能减排等正向影响还未在社会经济发展中明白体现，改日跟着合成生物在各方面应用的持续铺开，以及大领域产能的渐渐落地，它在环保方面的价值才会逐步显现。“什么时候合成生物工场的产值可以和一家差未几领域的真金不怕火油厂达到同等水平，才信得过意味着合成生物法在生物制造领域所展现出的价值，可以与化学法相抗衡。”

5.1成本上风为弥留竞争力

化学原料成本顺次一直是化工产业链中，企业擢升产物竞争力的弥留技能，而降本增效恰正是合成生物学的另一个弥留上风。比较一些化工法动辄数十谈合成工艺，只须培育出合适的菌群，合成生物法仅需绵薄的几步就可以竣事有计划原料的合成与分娩，因此在工艺难度和成本上具有较为权臣的上风。

长链二元酸市集的易主，是生物法替代化学法的一个绝佳案例。该物资看成长链尼龙、涂料、润滑剂、增塑剂以及农药等领域的弥留原材料，全球主要市集份额原先一直掌合手在杜邦、英威达等企业手中。凯赛生物策略发展总监郑倩先容，依托合成生物等工艺上风，凯赛生物凭借更低的成本竣事对化学法同类产物的市集替代成为全球化工品领域以生物法替代化学法弥留的胜利案例。

不外她也指出，在化工品领域，合成生物法对化学法的替代依然受到诸多因素顺次。一些通过石油绵薄裂解后即可赢得的化工品，举例乙烯、丙烯等，其自身的工艺难度和成本均已处于极低水平，现阶段的合成生物工艺并莫得办法把成本作念得更低，因此无法对传统工艺形成替代。另一方面，一些小品种即使可以通过生物法竣事更低成本，但有限的市集空间也注定鲜有合成生物企业跋扈涉足这一领域。

“咱们仍在持续的摸索，寻找具有巨大后劲的品种，但这是一个持久的历程，需要持续的时期迭代和研发。”郑倩示意。

5.2大领域商用仍存壁垒

推动产物放量，目前仍是合成生物企业所需要面对的最弥留的问题。

合成生物法在分娩成本、分娩效率以及环境保护等方面的上风千真万确，但在大量化工品领域，从原材预料末端产成品，中间触及要津较多，而合成生物企业一般只演出上游原材料供应商的变装，要完成对原有化学法产物的替代并参加大领域营业化分娩并不是一蹴而就的事。

据先容，生物法分娩的材料并不是单纯复制化学法分娩材料的性能，两者存在一定的相反性、各有上风。因此，大领域营业化分娩的后期加工历程中，需要从分娩设备、分娩工艺、时期参数等各个要津进行匹配，这将权臣加多企业的替换成本。臧慧卿示意，生物基材料要完成替代，产业链上每一个要津都需要对产物形成和洽的意志，但现时来看，下旅客户对于大量原材料的应用创新能力仍显不及，这导致生物制造原材料的推行需要大批市集教师，“只是是尼龙56在纺织服装领域的应用推行，咱们就参加了大批的元气心灵进行应用开发和市集教师，但产业链各要津的浅显接受需要一个历程，APP开发资讯到目前为止下贱应用还未皆备跑通。”

除了产业链要津的调换，合成生物化工品在部分领域的应用还触及到较为严格的天赋认证，举例在乘用车及全球交通设备、光伏风电等新能源设备等领域，合成生物材料要进入关连市集还需要通过诸多阅历认证。“在乘用车领域，如果要进入关连供应链体系，平均周期可能是两年，自然公正是一朝进入这个体系就会形成比较强的客户粘性和较高的进入壁垒，并给通盘材料带来终点强的背书作用。”郑倩先容谈。

因此目前来看，至少在化工品领域，合成生物时期要竣事大领域推行应用，不仅在选品时需要找到需求浅显，且具有权臣成本上风的产物，也需要在产业链要津上得到险阻游的一致招供，可以意象仍将需要相称长的时分周期和巨额参加，这对于目前国内合成生物领域的民营企业而言，无疑是一项巨大的挑战。

5.3国内迎政策机遇期

跟着国度政策逐步向生物制造产业歪斜，我国合成生物产业正迎来新的发展能源。

我国对于合成生物学产业发展的救援起步较晚，直到《十三五计划》中，才明确建议要加速发展合成生物学时期，推动创新以及行业应用，之后在《“十四五”生物经济发展计划》中，进一步高频率说起合成生物学，要求将该时期看成环节时期创新领域，促进其在医药、农业、化工、能源等领域的应用震动。

从落地情况来看，央企有望看成关连救援政策的践诺方，成为我国合成生物产业发展的弥留推手。事实上，现时经济环境下，不少国有企业正在积极寻求转型，试图开脱原先以金融、地产为主要收入的操办模式，而在我国大意鼓吹新质分娩力发展确当下，合成生物自然成为这些企业转型的弥留抓手。目前有不少央企正通过竖立投资基金、提供融资救援等花式，越来越多参与到了合成生物产业的发展中。

凯赛生物于2023年败露定增预案，拟定增66亿元引入招商集团看成曲折股东，通事后者提供的资金和资源上风，联合布局生物基复合材料诱导基地。该公司示意，达成互助后，公司的合成生物成品可应用于招商局集团下属多个实业板块，可以见这一互助模式将有助于合成生物企业赶快掀开市集，对推动产物放量带来积极影响。

5.4国内企业快速发展

外洋合成生物产业发展较早，并出生了一系列行业头部公司，其中AMYRIS被视为全球合成生物产业的始祖，2007年便以甘蔗为原料，胜仗利用合成生物法合成了法尼烯。法尼烯被以为在好意思妆、食物、能源以及材料等领域均有浅显应用远景。

Genomatica是一家专注于利用生物时期和代谢工程，将可再生原材料震动为各式化学产物的合成生物公司。2008年，该公司率先使用合成生物时期产出1.4-丁二醇,始创了生物时期在石化产物领域替代传统化工时期的前例。

此外，一些化工巨头也较早在合成生物领域进行了尝试，并先后在工业化分娩方面取得突破。杜邦自2013年以来先后利用生物基工艺胜利竣事了1.4丁二醇、1.3-丙二醇等化工原料的工业化分娩；巴斯夫看成化学中间体的弥留分娩商之一，通过开发可恰当不同原料的专利菌种，分离于2014年和2017年胜仗利用合成生物法竣事了琥珀酸和1.4-丁二醇、Γ-丁内酯等产物的工业化分娩。

比较之下，国内合成生物企业在大量化工品的分娩领域起步较晚，但发展赶快。华恒生物（688639.SH）是全球首个用微生物厌氧发酵律例模化分娩L-丙氨酸产物的企业，据该公司招股讲明书，至2023年，公司L-丙氨酸的全球市集份额已跃居首位。

凯赛生物是国内合成生物领域的另一代表性企业，分离于2003年和2014年竣事生物法长链二元酸、生物基戊二胺和生物基聚酰胺的产业化时期突破，目前已成为全球长链二元酸市集的主导供应商。

六、农业篇：发展窗口期已至，育种、饲料领域进展率先

此前东谈主们通过大领域开发合成和自然肥料、优化育种等策略，大意改善植物结构和提高植物光互助用利用率，以赢得更高的产量。但传统的农业策略更侧重于个体因素的调控，难以竣事擢升养分的有计划，且导致农业排放中的甲烷及氮氧化物占比较高，不利于环境保护。

跟着合成生物学在农业领域的逐步推行，它在减少肥料使用、减少碳排放、强化病害防控、提高滋长效率等方面的上风日益突显。

6.1农业合成生物学市集持续扩展

字据BCG（波士顿商讨）与B Capital（波士顿投资）联合推出的《中国合成生物学产业白皮书2024》，国际上建议了农业合成生物学三大要点发展时期，即推动东谈主工光合体系、固氮体系及生物抗逆体系方面的时期发展应用。这三大时期发展宗旨相通是中国在时期跨越阶段（2020年-2025年）的首要有计划。

中国还计划在2026年-2030年进入产业跨越阶段，东谈主工固氮和部分抗逆品种、新一代酶制剂与农药等竣事产业化，农业合成生物时期研发水平置身世界先进行列。在2031年-2035年进入举座跨越阶段，中国农业合成生物时期琢磨开发与产业化举座达到世界先进水平。

改日农业工作平台35斗发布的《2023合成生物农业食物应用白皮书》预测，在 2025-2030年间，合成生物农业食物各细分领域市集领域均超百亿元。其中，创新食物和添加剂领域市集领域最大，预测2025年将超3000亿元；动植物育种领域种子基因剪辑的市集领域也达到400亿元；动植物养分、动植物健康、创新材料、农业舍弃物资源化等领域在2025年市集领域均达到百亿级别；而食物安全检测和绿色保鲜领域目前开发尚不充分，但在时期突破及政策和成本的加持下，预测将快速壮大。

字据CB insights的预测数据，跟着合成生物学在各领域应用愈加广大以实时期改善，合成生物学行业市集领域有望快速扩容，预测到2027年将达到387亿好意思元。因动植物采纳性育种、DTC基因测试、基于微生物好意思容产物等带来的浅显远景应用，食物饮料和农业将是增速最快的赛谈，预测2022年至2027年的年复合增长率将达到45.4%和56.4%。

6.2育种、饲料等领域应用进展率先

从时期角度来看，合成生物学在农业中的应用目前主要围绕微生物改造、植物改造方面，在育种、肥料、饲料添加剂、农药等细分领域已竣事营业化。

以育种为例，合成生物学应用主要分为三类：一是通过野生植物驯化，擢升产量和质地；二是提高果本质地、固氮、抗虫抗药等性能改造；三是通过合成生物学来促进羧化反应，提高光能利用，虚构光呼吸亏空。

比较传统育种时期，期骗合成生物时期通过高精度的基因剪辑技能改造种子，在新作物开发、性状开发等方面具有有计划明确、成本更低、耗时更短等明白上风。相较于转基因时期，基因剪辑时期的门槛更低，况且基因剪辑时期的育种速率更快，参加成本更低，在育种端可以开发的产物更多。

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在全球范围内，基因剪辑照旧在水稻、玉米、大豆、小麦和番茄等农作物中浅显应用，糯玉米、高油酸大豆、抗褐变马铃薯、高GABA番茄、抗褐变蘑菇等基因剪辑产物已陆续在好意思国、日本、英国等国度上市推行。

第一财经整理公开贵府发现，目前多家育种企业如大败农（002385.SZ）、隆平高科（000998.SZ）均已布局基因剪辑育种。某育种企业关连东谈主士示意，我国基因剪辑育种企业已蓄势待发，在时期端照旧处于率先水平。自然目前国内关连政策还莫得认真放开，但2022年1月，我国发布了《农业用基因剪辑植物安全评价指南（试行）》，对基因剪辑植物的安全评价经管进行了范例，农业农村部也密集就基因剪辑时期征求意见，为下一步全面放开基因剪辑市集打盛开谈奠定了政策基础。

肥料方面，农业分娩的产量很猛进程上依赖于化肥的大批使用，在提高招物产量的同期，也严重恫吓着农业的可持续发展。比年来，国表里的琢磨学者将有计划转向了生物固氮门路，通过构建东谈主工高效固氮植株体系为农作物提供氮源，部分替代或大幅度减少化学氮肥的使用，始创了固氮合成生物学的新领域。

以固氮菌为例，据北京绿氮生物关连负责东谈主先容，原始土著固氮菌株存在自然残障，固氮效率低，且对环境恰当性差，对泥土氮明锐，固氮功能得不到灵验阐扬，导致大田测试效果不贯通，通过合成生物学（基因剪辑）的改造，可以突破固氮菌的固氮顺次，加多其环境恰当性，保证其功能阐扬的贯通性。

饲料添加剂方面，据华西证券农林牧渔行业首席分析师周莎先容，从生息业来看，卵白为弥留的饲料原料，豆粕为现时饲料工业中的主流卵白原料，由于我国大豆持久依赖入口，饲料中豆粕添加受影响较大。国度前期出台多项政策推动我国大豆产量擢升，并出台《饲用豆粕减量替代三年行动决议》以减少饲料中豆粕的添加，改日低成本合成卵白替代是贬责饲料中卵白添加的弥留门路，且有望进一步虚构生息成本。

农药方面，合成生物时期可赋能绿色生物农药制造，在突破绿色农药新靶标和分子遐想、植物免疫诱抗剂创制、生物农药合成生物学等核心时期的同期，利用合成生物智能制造平台，建设绿色农药产业化环节时期和高效化应用时期、开展新式生物源农药研制照旧形成趋势。此外，还可利用合成生物学来搭建光自养平台，能掩饰诸多产业，设想空间巨大。

6.3国内企业探索创新应用

对于产业而言，合成生物所带来的是“造物更正”，将颠覆传统分娩花式，同期降粗劣耗、减少碳排放。而对于企业而言，这种“造物”花式，有望进一步放大企业成本上风。在国内市集，一批领军企业正聚焦动植物健康、养分，利用合成生物学搭建时期平台，并持续探索时期创新在营业领域的应用。

2023年4月，山东舜丰生物科技有限公司赢得我国第一张农业用基因剪辑生物安全文凭（高油酸大豆安全文凭），迈出洋内植物基因剪辑由实验室向产业化发展的弥留一步。2024年1月，舜丰生物研发的长童期大豆再获植物基因剪辑安全文凭。

北京绿氮生物科技有限公司围绕国度农业分娩需求，戮力于推动合成生物固氮时期的产业化。据绿氮生物关连负责东谈主先容，公司基于高通量筛选、合成生物学、机器学习和筹备建模时期，独创定向微生态表面（Directed Micro-Ecology/DME）偏执应用体系，推出固氮菌便携式培菌箱（DME-05）、固氮菌专用培菌机，竣事当场一步发酵培养，在20小时内分离可竣事＞5亿及10-20亿CFU/mL的扩培。目前该培菌产物正在与高校院所、种子企业开展试点，进行田间效果测试，改日将积极参与固氮菌的政采技俩，计划两年内完成市集布局，预测可竣事千万元级以上的营业收入。

在A股市集中，亦有多家公司探索合成生物学在农业领域的应用。

瑞普生物（300119.SZ）2023年投资2000万元与中国科学院天津工业生物时期琢磨所等企工作单元联合成立天津国度合成生物时期创新中心有限公司，旨在通过应用生物合成学时期，攻关研发核酸疫苗、重组卵白疫苗等兽用疫苗，酶制剂、益生元等生物制剂，以及兽用抗生素、饲料添加剂等。据该公司在互动平台示意，与中科院天津所联合研发的动物饲料维生素新产物已进入考证阶段。

据华西证券研报，2023年宇宙工业饲料总产量突出3亿吨，饲用卵白空间巨大；另外合成生物合成的卵白也可以用于食物加工，应用场景浅显。改日瑞普生物“微生物卵白领域化制造”技俩落地卵白批量分娩之后，有望为该公司孝敬新的收入和利润。

播恩集团（001366.SZ）此前在互动平台示意，2023年度，该公司获授农业农村部饲料合成生物时期要点实验室。饲用氨基酸维生素合成生物时期是其要点研发宗旨之一，通过这些研发责任，公司领有OEN着力养分、播恩双酸清洁生息模式、SFF（部分生物发酵时期）、播恩补钙时期等特殊时期，并深耕幼小动物养分，开发出SFF怡悦套餐（播恩TTT+SFF保育料）、播恩蛋鸡料等产物。数据自满，2023年度，该公司继承生物发酵时期的产物收入约占公司营业收入的六成。

富邦股份（300387.SZ）已在生物肥料与禾本科固氮、生物农药与根结线虫防治、单产擢升、绿色素养等领域布局。改日，公司将积极期骗CRISPR基因剪辑时期、同源重组等时期，利用分子生物学、合成生物学等方法，在生物农业领域持续张开研发与时期创新，为竣事绿色环保、低碳降碳、降本增效、提质增产的有计划而努力。

在L-草铵膦分娩制造方面，利民股份（002734.SZ）以合成生物学时期为核心，利用细胞偏执组分介导物资加工，并和会工程学、化学、物理学等表面和方法，可竣事近100％震动率，且无中间物残留，信得过作念到了竣事农药的增效减量和分娩历程减碳。该公司示意，合成生物学为新式生物农药的研发提供了无尽可能，公司时期团队可以通过基因剪辑时期创造新的生物活性物资或者改良现存的杀虫基因，隐形基因簇的抒发能发现新的候选化合物，从而开发出更灵验、更安全的生物农药。

湛蓝生物（603739.SH）也照旧竖立了合成生物时期创新实验室，主要用于研发饲料发愤能性卵白、食物用甜味剂等。据该公司里面东谈主士清楚，该实验室储备的研发技俩较少，目前仍处于前期菌种实验室研发阶段，距离领域化放大还有较大差距，尚不具备产业化条目。

七、能源篇：改日能源策略必争之地，产业化尚有距离

合成生物能源是以农林废料资源、城市有机垃圾资源，致使合成气和CO2等为原料，利用东谈主工遐想的合成生物分娩赢得的能源产物，合适低碳环保的发展要求。

合成生物能源包括生物酒精、生物柴油、高档醇、生物沼气（甲烷）、生物氢气及生物电等不同产物类型。

与化石能源比较，合成生物能源因分娩原料主要来自可再生的生物资资源，消除产生CO2不仅不会加多排放，致使可以虚构温室气体的净排量。发展合成生物能源对于保险能源安全、改善生态环境、助力“双碳”有计划竣事等具有弥留深嗜深嗜，已成为全球“改日能源”的策略必争领域。

7.1全球生物能源市集领域逐年增长

在19世纪中后期，生物沼气和生物酒精竣事了工业化分娩。之后19 世纪70 年代爆发的石油危急导致生物能源发展被浅显良善，客不雅上加速了各样生物能源研发及产业应用。

2000年以来，跟着全球对可持续发展的良善近似合成生物学渐渐兴起和发展，包括纤维素酒精、高档醇、脂肪烃、生物沼气、生物氢和生物电在内的新一代合成生物能源时期渐渐发展，为生物能源市集空间的拓展注入了新能源。

字据国际可再生能源机构（IRENA）发布的数据，全球生物资能源市集领域2014年至2019年年均增长率约4.6%，预测2025年将达到5000亿好意思元，其中，生物资电力将成为主导，生物燃料市集预测增速最高。另据国金证券征引statista数据，预测到2024年，全球生物燃料市集领域突出1200亿好意思元，2021至2030年行业年均增长率可达5.4%。

7.2合成生物能源历经三代革新

从时期迭代的角度来看，合成生物能源历经三代革新。第一代主要以植物油、舍弃食用油等为原料来合成生物燃料；第二代原料发展为非食粮类生物资，包括谷物秸秆、甘蔗渣等；第三代以大气中的CO2为原料进行微生物利用，分娩燃料与化学品。目前，第三代生物合成照旧取得了初步进展。

以生物酒精为例，第一代生物酒精以糖/淀粉作物为原料，已在全球范围内竣事大领域营业化分娩，好意思国（以玉米分娩为主）和巴西（以甘蔗分娩为主）是最主要的两大分娩国，产量领域揣摸占全球80%足下。第二代生物酒精以农业舍弃物和木质纤维素材料为原料，在合成生物学等先进生物时期推动下正趋于熟识，全球列国陆续诱导了纤维素燃料酒精分娩示范技俩。第三代生物酒精则以微藻为原料，尚处培育阶段，多个能源公司正加速鼓吹研发布局，如能源巨头谈达尔能源与威立雅会团（Veolia）正联手鼓吹二氧化碳培养微藻的时期琢磨。

生物柴油是一类长链脂肪酸甲酯（FAMEs）/乙酯（FAEEs），由植物、动物或微生物源油脂与短链醇（甲醇和酒精）通过酯交换反应生成。早在20世纪30年代，东谈主们就尝试利用植物油来制备生物柴油。与化学催化比较，酶法酯交换反应条目温煦，环境友好，易于分离副产物甘油等，是绿色化工的发展趋势。比年来，基于大肠杆菌和酵母分娩生物柴油的代谢工程也取得了一定进展，之外源添加或内源合成的脂肪酸、酒精为原料合成生物柴油的效率持续擢升。

从成本效益的角度来看，微生物全细胞介导的生物柴油分娩也更具诱导力。据悉，印度国度科学琢磨所（INRS）的琢磨东谈主员开发了一种利用微生物、浑水污泥和生物燃料副产物的生物柴油分娩新方法，可以将分娩成本虚构至0.72好意思元 / L（传统分娩工艺价钱约为6.78 好意思元/ L）。此外，微生物细胞重新合成生物柴油可以利用多种原料，包括葡萄糖碳源、甘油、木糖、稻草水解物、废油，致使木质纤维素生物资。

氢能方面，在绿色能源转型与“双碳”有计划配景下，化石燃料制氢、工业副产物制氢等传统制氢花式因不可持续性只可看成氢气制备的过渡性时期技能，以生物制氢为代表的“绿氢”时期被视为改日发展绿色氢能的最好花式之一。通过合成生物时期改造工程菌、优化历程调控等，生物制氢效率得以大幅擢升。

此外，在合成生物学推动下，BPV（biophotovoltaics，生物光伏）开发取得重要突破性进展。琢磨东谈主员通过在遗传﹑环境和装配层面的遐想﹑改造和优化，构建出合成微生物组（双菌、四菌等），灵验擢升了BPV系统的电能输出。

举例，中国科学院微生物所朱华伟、李寅团队构建的双菌BPV系统最大功率密度比单菌BPV系统提高10倍以上，可贯通产电40天以上；四菌BPV系统最大功率密度最高可达1700mW/m2，破碎了持久以来BPV效率低、寿命短的时期瓶颈，为进一步推动BPV开发利用奠定了弥留基础。

朱华伟等在计论说文中称，合成生物学在微生物组和材料学宗旨的拓展有望助力开发出更多元的高效BPV 系统，荒谬是合成微生物组生物光伏照旧在功率密度和系统贯通性方面自满出较大的发展后劲。表面上，只须低级能量载体大要持续再生，合成微生物组就可以持续产电，能量载体通量越大，输出功率越高。目前，合成微生物组还存在能量载体通量低和持续合成能力不及等问题。改日应强化能量载体的合成速率，贬责因细胞生理调控激励的代谢停滞问题，突破能量载体持续合成环节时期。

总体来说，合成生物时期已在生物资的震动与利用、细胞工场与生物催化剂的开发与优化、全新能量震动道路的遐想与构建等方面竣事变革性突破，为生物能源的高效制备与分娩提供了灵验技能。

7.3产业化仍有距离但趋势已了了

从原预料时期再到产物，任何一环都不可能孤独存在。因此，判断一个产业熟识的环节，主如若看其“是否买通了供应链险阻游，是否形成了齐全的产业链”。而在目前的生物能源供应链中，岂论是上端原料资源的供应、照旧下端的产业需求都尚未熟识。

《中国合成生物学2035发展策略》中建议，合成生物能源靠近奋发分娩成本和便宜产物价值之间的矛盾、巨大市集需乞降较低时期熟识度之间的矛盾，这两种矛盾是现时合成生物能源时期发展及产业应用的环节瓶颈。因此，需要琢磨生物发酵工艺优化、智能发酵顺次、发酵产物分离纯化等，竣事合成生物能源的高效低成本分娩，从而在与石化能源的竞争中取得上风。

中国科学院天津工业生物时期琢磨所副长处王钦宏建议，改日需要优先发展以下5个宗旨：纤维素生物燃料整合生物真金不怕火制系统遐想构建、利用含碳气体东谈主工生物震动系统制备生物燃料、生物甲烷高效震动的多细胞体系遐想构建、高效生物产氢体系的遐想拼装、便携式与植入式生物燃料电板系统创制。

 

王钦宏以为，改日要竣事生物资源产业化发展，一方面需要加强生物能源的原料时期琢磨、提高震动效率并形成领域化产业上风；另一方面，还需要建设生物资资源从齐集、储存、运载到交往的全地点营业模式。

7.4国表里持续探索应用落地

能源类的合成生物学公司可谓通盘行业中起落最大的类别，有过早期的色泽，也经历过行业泡沫粉碎、大批公司“弃世”的时刻。

这里，不得不拿起合成生物始祖Amyris的训诫。Amyris于2003年景立，总部位于好意思国加州。在胜仗利用微生物合成青蒿酸之后，这家公司就把目力转向了利用基因工程细菌将糖震动为石油的实践。

Amyris的有计划是遐想一种细菌，将甘蔗汁震动为法尼烯（Farnesene, C15H24）。经过绵薄的化学法子（氢化），法尼烯就大要变成高度可燃的燃料，特色与柴油真的一样，况且这和化石燃料不同，消除不会排放出浑浊环境的废气，是实打实的绿色能源。这项时期赢得了盖茨基金会的救援，并诱导了硅谷风投的良善。2010年，Amyris胜利登录纳斯达克。

然则，从实验室到领域化分娩的跨越充满挑战。Amyris在巴西建设了工场，但量产历程中碰到酵母细胞弃世和震动率不及的问题。尽管Amyris的生物燃料在时期上可行，但2011年后，好意思国页岩油更正，油价下落，对比之下，生物燃料的高成本使其营业化之路变得艰苦，最终，也未能竣事产量有计划。随后尽管Amyris在产物方朝上持续谋求转型，但依然未能救助颓势，于2023年8月央求歇业。

在利用藻类分娩生物能源方面，代表公司是好意思国的LanzaTech。该公司主要利用微生物将废气（如二氧化碳或甲烷）震动为燃料和化学物资。在国内，LanzaTech与首钢集团联合成立首钢朗泽，将自主研发的合成生物与CCUS有机团结时期，可将含碳工业尾气径直震动为生物酒精及微生物卵白等高价值产物。首钢朗泽是全世界第一个竣事以钢铁工业尾气制饲料卵白和燃料酒精的企业，目前已投产运行技俩4个，形成酒精产能21万吨/年、饲料卵白产能2.5万吨/年。

与工业尾气径直消除比较，首钢朗泽一代时期可竣事二氧化碳减排33%以上，氮氧化物减排90%以上；二代时期可竣事二氧化碳零排放，且每吨酒精径直浪掷二氧化碳0.5吨。与消除发电比，相通的原料气产生的经济价值是发电的2倍以上。

中粮科技（000930.SZ）2023年年报自满，该公司已构建了以玉米燃料酒精为主，天真使用木薯和不宜食用的水稻、小麦等原料的燃料酒精分娩线，已建成并持续优化纤维素燃料酒精中试线，具备非粮生物资酒精分娩时期储备。

与酒精比较，高档醇可以以更高的体积夹杂，但多数生物醇的工业化分娩仍有待开发。其中Butamax（BP和杜邦的联合企业）和Gevo照旧启动入辖下手竣事异丁醇生物分娩的营业化。

自然，在合成生物能源琢磨及应用探索方面，高校/琢磨所仍然是第一主力。

举例，中国工程院任南琪院士团队独创“发酵法生物制氢时期”，通过培养高效产氢新菌属、开展分娩领域检修等加速生物制氢降本增效，渐渐推动暗发酵生物制氢时期进入中试放大阶段。依托于其团队最新科研扫尾，国内首个生物制氢及发电一体化技俩于2023年2月在哈尔滨市启动试运行。该技俩以秸秆、厨余、有机废水等为发酵底物，以高效厌氧产氢菌为分娩者，竣事了在处理舍弃物的同期回收大批的清洁能源氢，有劲推动了生物制氢时期的示范推行和产业化应用。

八、合成生物+AI：创新驱动，双向奔赴

合成生物学产业比年来快速发展，时期创新和营业模式的探索要领也持续加速。其中，合成生物与AI时期的和会逐步成为一种新趋势。从全球头部公司Ginkgo到国内领军企业凯赛生物，引入AI时期正成为越来越多合成生物企业的新议题。

AI+合成生物，两大前沿学科的互相奔赴将碰撞出什么样火花？AI时期又将如何赋能合成生物企业，致使创造全新业态？

8.1AI与合成生物和会发展加速

相通是高速发展的前沿领域，AI时期与合成生物学和会发展的趋势日趋明白。

2024年2月，全球合成生物领域的头部企业之一Ginkgo书记收购两家AI驱动的药物发现初创公司 Reverie Labs 和 Patch Biosciences。此时，Ginkgo正因为“莫得核心时期”的质疑市值大幅缩水，较巅峰时期跌落近90%。经过一系列尝试之后，并购AI公司被其视为弥补核心时期缺结怨产物不及的弥留技能之一。

Ginkgo并不是第一家并购AI公司的合成生物学公司，在此之前，Amyris、Twist Bioscience等合成生物率先企业均有类似布局。

国内企业中，凯赛生物于2023年头投资了AI 卵白质遐想平台公司分子之心，并在尔后张开了一系列互助。凯赛生物创始东谈主刘修才屡次示意，AI时期将在合成生物领域阐扬积极作用。

除了投资并购，合成生物企业与AI公司的互助也持续加多。全球范围内，特种矿物和材料公司ICL与农业科技公司Lavie Bio 7月书记，两边在生物刺激素上的互助取得了弥留里程碑，将进一步利用AI时期推动合成生物产物开发。国内市集上，川宁生物本年签署了与金珵科技的策略互助契约，两边拟利用AI辅助合成生物学研发并互助开发新产物；朗坤环境7月书记与华为云、软通能源签署三方互助契约，共同鼓吹生物智造与东谈主工智能、数字孪生等领域的互助。

“从合成生物产业自身开赴，对AI时期产生需求是势必的扫尾。”元星智药董事长王梅杰接受第一财经采访时示意，AI时期与合成生物的团结是势在必行，“只须稀有据产生，任何行业最终都会需要AI时期的救援，合成生物的底层逻辑是通过基因剪辑等时期去寻找新的原材料以及新的分娩工艺，在持续尝试的历程中会产生大批实验数据，而对海量数据的处理就势必会催生对AI时期的需求。” 元星智药是一家专注于将AI与生命科学相团结的代谢药物研发商。

通过AI时期对所遐想卵白结构进行功能预测，可以大大擢升卵白质遐想效率，虚构研发成本，而这只是AI时期在合成生物领域所阐扬广漠作用中的一种。王梅杰先容，目前在匡助合成生物企业遐想新的分子结构或者新的研发决议、匡助领路靶点作用机制、进行酶等催化剂的遐想、匡助完成基因剪辑或者菌群筛选责任等方面，AI时期都有较大的阐扬空间，“用于卵白质结构预测的Alphafold已更新至第三代，该项时期平台的发展径直驱动了卵白遐想的跳动，尤其是酶的遐想得到优化，进一步改善了合成生物分娩发酵的工艺，这是AI时期驱动合成生物产业的发展最直不雅案例。”

另一方面，合成生物大批检修所赢得的检修数据，大要进一步促进垂直领域AI模子的升级迭代，从而进一步加深对合成生物时期的领路，“持久来看，AI时期在通盘合成生物领域一定会得到浅显且深度的应用。”王梅杰如是示意。

8.2创新是AI+合成生物快速发展能源

现阶段AI时期在合成生物领域的应用更多是擢升研发效率、虚组成本，以持续压低合成生物产物价钱，擢升市集竞争力，但在材料结构创新方面的扫尾还相称有限。

王梅杰以为，导致这个景象的主要原因，是以往合成生物企业的产物研发念念路都是从上游时期端向下贱应用端线性鼓吹，产物研发完成后才去寻找市集，而这与合成生物企业原有的发展有计划背向而驰，“从贬责下贱应用端需求开赴主导上游时期创新宗旨，才是合成生物企业应有的研发念念路。”

她示意，之是以无法从贬责下贱应用需求的角度开赴，是因为依靠东谈主类念念维逻辑和创新能力无法遐想出雀跃需求的材料结构，而这正是AI时期可以切入的痛点。“通过海量的数据、更强的筹备能力，AI时期可以为贬责难题创造更多可能性，这才是AI时期在合成生物领域最主要的应用场景。”

较早引入AI时期的凯赛生物，对于AI在合成生物创新领域的作用录用厚望。“尽管基因剪辑时期在持续发展，但合成生物学举座的研发范式莫得重要突破。咱们但愿借助AI时期的预测扫尾对卵白质结构进行改造，从而极猛进程突破原有研发模式，竣事更好的产物效果以及更高的震动率。” 该公司策略发展总监郑倩示意，改日凯赛生物将在AI时期领域加大尝试力度，“最联想的情况是但愿通过AI时期对卵白质结构的预测，按照本质需求反向定制所需要的卵白质结构。”

从具体应用来看，在目前合成生物广漠应用领域中，化妆品行业对于原材料的创新需求更为强烈，给AI+合成生物时期的发展提供了更好的发展泥土。

跟着客户消费能力和消费不雅念的持续升级，对好意思妆产物质能的个性化需求持续增长，“但在与客户的互助历程中咱们发现，岂论是品牌端照旧合成生物企业，对于用户需求的贯通依然不及，同期对一些合成生物原料自身也阑珊深度生物学琢磨，类似痤疮、脱发、头皮屑等，好多本质问题并莫得很好的产物去贬责。”

持续反馈的需求正倒逼上游合成生物企业加大对化妆品原材料的研发创新力度，这也给AI时期的介入创造了巨大的机会。

“现阶段合成生物企业的研发要点更多在于工艺的创新，但是对于原材料的功能、功效、作用机制等方面的领路并不清楚。”王梅杰示意，通过与AI时期企业互助，可以匡助合成生物公司更好地进行新原料的发现、作用机制的领路以及产物筛选，从而抵消费者需求作念出更实时的反应。

8.3AI+合成生物的模式和壁垒

目前AI+合成生物的团结模式有两种，一种是以合成生物企业为主导，类似于Ginkgo或者国内凯赛生物等，头部合成生物企业在研发历程中，通过互助或并购的花式引入AI时期。此类公司更多良善的是利用AI时期来贬责合成生物研发创新历程中碰到的一系列本质问题。

另一种是以AI时期公司为主导，类似分子之心、元星智药等一些以AI为底层驱动的时期型企业，这些公司戮力于在合成生物领域依托自身AI时期驱动研发效率和产物质能的擢升，并对外提供工作互助。同期，借助专科经验、时期以及数据蕴蓄等多方面上风，竣事在合成生物材料方面的重要创新。

王梅杰示意，相对于传统的合成生物企业，AI驱动的公司在生物机制的琢磨和领路方面更具上风，“跨学科的专科常识蕴蓄，在持续研发历程中累积的研发经验和研发数据，尤其是诸如卵白遐想领域持续蕴蓄的时期专利，是AI企业在合成生物应用领域的弥留护城河，基于此开发的一系列产物则组成了AI企业最主要的竞争力。

不外，与在生物制药领域的应用一样，AI时期在合成生物领域的应用也靠近一个问题，即是其扫尾的灵验性阑珊大领域考证。到目前为止，尚未有企业败露通过AI时期遐想的新材料参加营业化分娩和销售。

“在与AI企业的互助历程中，有些扫尾照旧很让咱们目下一亮的，但是在这其中AI时期究竟阐扬了多大的作用，是否有一些偶发性因素存在，还需要通过持续尝检修证才能最终细则。”郑倩示意，在引入AI时期的历程中，凯赛生物自身亦然在摸石头过河，“咱们知谈AI时期有用，但究竟多有用还需要持续的不雅察。”

九、合成生物产业投资全景图

9.1国内合成生物领域主要公司

9.2国内主要合成生物公司评价

本叙述参考文件

[1] 中国粹科及前沿领域发展策略琢磨（2021—2035 ）技俩组，《中国合成生物学2035发展策略》

[2] 中国生物工程学会合成生物学分会 合成生物学发展策略琢磨组，《合成生物学道路图2030：驱动下一代生物制造的引擎》

[3] BCG、B Capital，《中国合成生物学产业白皮书2024》

[4] 35斗，《2023合成生物农业食物应用白皮书》

[5]《合成生物能源的发展气象与趋势》(张媛媛、王钦宏)

[6]《生物光伏:环境友好的新式太阳能利用时期》(朱华伟、李寅)

数据讲明

数据｜案例｜不雅点着手

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