当前生命科学基础前沿领域持续活跃，生物技术革命浪潮席卷全球。
合成生物学是当今生物学领域的前沿研究方向，合成生物学技术正在逐步取代传统化学合成成为全球医药、食品、材料等领域“绿色合成”的重要途径。合成生物学也是我国大力发展的新兴产业方向，是新质生产力的代表。作为战略新兴产业，合成生物学近年来受到国家政策的支持。2024 年《政府工作报告》中提出打造“生物制造”新增长引擎；国家发展改革委出台《“十四五”生物经济发展规划》，科技部等九部门，农村农业部出台政策鼓励支持合成生物学产业发展。根据nova one advisor 最新数据，2023 年全球合成生物学市场规模为140.9 亿 美元,预计到 2033 年将达到约 801.7 亿美元, 2023 年至 2033 年的年复合增长率 (cagr)约为18.99%。
合成生物学是以生物技术路线替代传统化工技术路线的科技产业。通过对生物体进行有目标地设计、改造，可以实现以合成生物为工具进行物质加工与合成的新型生产制造方式。与传统生物学通过解剖生命体以研究其内在构造的方法不同，合成生物学从最基本的要素开始一步步的建立零部件。合成生物三大底层技术分别为：基因测序、基因合成和基因编辑。关键底层技术的快速进步和成本降低，显著提升了对 dna、rna、蛋白质和细胞表型的设计和改造能力，合成生物制造得到了快速发展。按照合成底层技术不同，合成生物学又可以分为基于细胞的合成生物学以及无细胞合成生物学。前者利用活体工程细菌来构建细胞工厂从而生产出所需物质；后者利用非生物系统，在体外添加dna模板以维持基因转录、蛋白质翻译或代谢过程运转，从而合成目标产品。合成生物学产业核心技术包括底盘细胞的构建和生产规模放大。底盘细胞构建主要依靠“设计(design)-构建(building)-验证(test)-学习(learning)，简称dbtl”循环持续迭代，其目的是持续提升微生物性能，以打破最终产物的生产瓶颈。而生产规模扩大的步骤是合成生物学产品是否能够实现工业化生产的关键环节，生产规模放大的过程和传统发酵工程放大的过程类似。资料来源：《合成生物学时代基于非模式细菌的工业底盘细胞研究现状与展望》随着全球变暖及各国碳中和的提出， 合成生物制造成为潜在的最优解之一。合成生物技术利用可再生生物资源为原料，可摆脱石油资源依赖，降低能耗，大幅减少二氧化碳、废水等排放。与传统的化学合成相比，合成生物学技术具备反应原材料可再生、条件温和、效率高和环境友好等多种优势。‘根据麦肯锡研究，生物制造的产品可以覆盖 60%化学制造的产品，有望对未来医药、化工、食品、能源、材料、农业等传统行业带来巨大影响。
合成生物学产品种类涉及多个行业，整体产业结构丰富。上游开发使能技术，包括dna/rna合成、测序与组学，以及数据相关的技术、产品和服务。从合成生物学设计的关键技术看，主要包括基因合成和基因组编辑等工程dna 技术。根据 startus insights 的预测，在 2024 年合成生物学领域十大创新趋势中， 基因和细胞治疗占比高达31%；合成疫苗占比为12%，两者合计占比达到 43%。合成生物学十大创新趋势：资料来源：startus insights
中游是对生物系统和生物体进行设计、开发的技术平台，合成生物学从生物的基因编辑，到产品和服务的商业化落地，这之间存在着超长的技术链条，包括从产品研发到放大生产的产品型和主攻平台搭建的合成生物学公司，合成生物平台类公司扮演“生物基凯发k8国际唯一的解决方案”设计师和开发者的角色
合成生物下游广泛应用于生物医药、生物农业、食品、消费、环保、化工、新型材料等各大领域。其中，生物医药为最大的细分市场，食品和饮料及农业有望未来增速最快的赛道。在生物医药领域，合成生物学可以通过基因工程改造微生物或细胞系，能够高效地生产目标蛋白，用于可持续地生产生物药物原料药及中间体。生物农业领域，合成生物学技术的应用价值体现在改良农作物品种，提高产量和抗病虫害能力等方面。食品和保健品领域来看，合成生物学可以变革传统的食品制造方式，并助力食物的低碳制造，同时能够提高食品蛋白转化效率。在化工领域中，合成生物学技术可以合成传统化工工艺不能合成的新材料。
合成生物学是一门典型的“汇聚”型新兴学科。存在多学科交叉、不仅包含基因工程、蛋白质工程等传统学科，同时结合了系统生物学、化学、工程学等其他学科的研究思路。行业对技术、成本控制、研发人员要求高，具有强壁垒属性。全球各大企业分别布局不同产品与方向，各有不同的成长逻辑。应用端分别有企业布局氨基酸、维生素、化工中间体、新材料中间体、蛋白质、化妆品原料等领域。国内合成生物产业链相关布局厂商有上百家，上下游部分代表厂商有华恒生物、凯赛生物、川宁生物、富祥药业、花园生物、溢多利、金城医药、浙江震元、欧康医药、嘉必优、星湖科技、蔚蓝生物、元利科技、梅花生物、圣泉集团、蓝晓科技、蔚蓝生物、东方集团、巨子生物、百济神州、嘉必优等。当前合成生物学产业的底层技术仍有较大的进步空间，产业发展阶段仍处于早期。长远来看，研发和生产一体化的平台型公司更有望成为未来的发展方向。以海外合成生物学思维构建平台的合成生物学 3.0 公司 ginkgo bioworks为例，该公司由复合计算机背景的 5 个创始人联合创立的 ginkgo bioworks 在创立之初的目标即是“使细胞更容易编程 ”， 而不是集中于某个产品的讨论, 并在技术上搭建了 “biology robots software”的技术平台。整体而言，合成生物技术的创新变革为生物工业注入新动力。
合成生物学能够完成生产过程的降本增效，生产过程更加温和，能够以大气中的二氧化碳作为原料，更加符合“双碳”要求，行业未来发展空间十分广阔。
但是需要注意的是，合成生物全链条发展仍处于初级阶段，在生物安全和生物安保方面仍存在待解决的风险问题，因此针对合成生物学的法律法规以及监管还有待加强。
来源：乐晴智库精选
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