合成生物重塑传统行业边界，农业食品正当时

 

核心观点

相较于传统化工技术，合成生物学通过融合生物科学、化学、工程学和信息科学等学科技术进行系统化工程改造，将数个至数十个生物酶按照特定顺序组装成生物合成途径，并将该合成途径（按序排列的生物酶）以基因编码的形式置于底盘细胞中，构建成一个能够按照经设计的反应路径进行目标产物合成的微生物细胞工厂，最终通过细胞的发酵实现目标产物的量产。

合成生物的发展历史主要分为5个阶段

• 19-20世纪，理论建立：基于物理和化学方法，早期实践与探索。

• 2000-2003 ，创建时期：基因线路在代谢工程领域的应用是这一时期的代表；青蒿素前体在大肠杆菌中的合成。

• 2004-2008，扩张和发展期：基础研究快速发展，工程化理念日渐深入，使能技术平台得到重视，方法以及工具不断开发，“工程生物学”开始早期发展。

• 2008-2013，创新和应用转化：基因组编辑效率大幅提升，技术开发和应用不断拓展，技术的应用从生物基化学品、生物能源拓展至疾病诊断、药物和疫苗开发、作物育种、环境监测、生物新材料等诸多领域。

• 2014-现在，新阶段：以IT技术为主的前沿理念赋能，技术效率全面提升，技术外溢到多个行业

在政策、技术迭代以及溢出效应的多重作用下，合成生物学的热度显著上升。2021年在合成生物学一级市场，全球投资总额接近180亿美元，在中国共有30+起融资事件。多方加持下，现在是关注合成生物学非常重要的时机。

• 国内各地也相继推出政策指导文件。政策横跨不同区域、不同行业。其中，围绕医药、材料相关的政策较多。出现地区以一线城市&新一线城市为主。

• 城市区域其中比较突出的有，深圳的研究中心和产业集群规划，深圳在产学研的布局设计走在前沿。

• 法规政策方面，和产业成熟度有一定关系，医药、材料领域的政策会日趋完善，后续政策会逐渐覆盖到其他领域。在某些重大领域，例如育种方向，政策的态度会更明朗

2. 需求场景拓宽

合成生物技术 + 应用场景 = 新的解决方案

• 合成生物学作为底层技术，可赋能多领域应用，多场景应用。

• 过去二十年，细胞编程所需的三大主要技术都取得了巨大进展，即读（DNA测序）、改（DNA编辑）、写（DNA合成）技术。这些进展，加之人工智能的进步，使得DBTL循环成本大大降低；

• 基因测序技术的提升带来的成本降低，使得大量合成生物学公司能够负担基因测序成本从而推进各项研发进程，极大拓宽了基因测序技术的应用范围；

• 基因编辑技术的进步，特别是获诺贝尔奖的CRISPR/Cas技术，是一个成本低、操作简便、效率高、功能多样的编辑工具技术；

• 基因合成技术的发展帮助体外人工合成双链DNA分子，实现人工构建细胞。

• 合成生物学的上游和中游是全新的产业链条，下游的产品应用端多为市场中的大企业。我们建议重点关注中游的平台型公司和全产业链型公司。

• 上游使能技术中，大部分都是通用性技术，也可应用在其他产业中。其中，DNA编辑与合成、蛋白质优化与设计能看到不少初创公司涌入。

• 中游为合成生物学生物制造中最主要的一环，包含生物体设计平台类型公司（涉及研发）以及全产业链型公司（涉及研发、生产、产品应用）。两个方向都有优秀的初创公司出现，全产业链公司的数量多于平台型公司。

• 下游为原料购买方，主要为各行业的大型企业居多，通常从中游的公司采购原料或者共同开发相关产品。

• 根据CB Insights预测，全球合成生物市场规模在2019年达到53.19亿美元，预计在2024年达到188.85亿美元，年复合增长率28.8%。2021年中国市场达到64亿美元，年复合增长率高于全球，达到36.7%。

• 从细分赛道增速方面来看，医疗占据总市场规模的40%，紧随其后的为科研的化工产品；未来增长较快的将会是食品和饮料以及消费品，2024年市场规模分别为25.75亿美元和13.46亿美元

• 解决的痛点：合成生物学的发展能够帮助发掘动、植物的营养以及功能成分，在现有的原料存量市场上去创造新的增量市场。
• 发展方向：前期会有比较多的现有原料替代，后期会有新型原料的出现（例如：甜蛋白）
  

• 解决的痛点：合成生物学的发展能够帮助提高农业生产力、改良作物、降低生产成本以及实现可持续发展，同时能够改造植物光合作用增加农业产量、利用微生物或代谢工程手段减少农业化肥使用以及重塑代谢通路改良作物等，带来农产品产能与营养价值的突破性增长。
• 发展方向：主要是基础科研带领的迭代，在农药、育种等比较重要的主题上会有较多的解决方案