2022年，國家發改委發布《「十四五」生物經濟發展規劃》，其中，數次提及「合成生物」。在近期召開的「兩會」上，張學武、孫瑞哲等代表委員的講話中也多次提及合成生物學。據睿獸分析數據顯示，2021年至今，國內已有92家合成生物學賽道公司獲得融資，融資總額達289.78億元。其中，2023年前三個月就已有6家公司獲得總額為9.39億元的融資。
圖1：合成生物學賽道融資趨勢圖
製圖：金融界上市公司研究院；數據來源：睿獸分析
站在政策與市場大勢的風口，合成生物將是具備極大發展空間的行業賽道。所謂合成生物，就是通過技術把生命體的基因信息進行讀取、記錄，分析每一個基因信息的作用，並根據人類的需要改寫、創造、改變基因的序列，使其成為細胞工廠為人類服務。那麼，具體到實際應用中，合成生物學賽道有哪些潛力與市場應用前景？當下合成生物學的發展現狀又如何呢？
底層技術發展迅猛，成本降低推動產業變革
合成生物學廣義上是指通過構建生物功能元件、裝置和系統，對細胞或生命體進行遺傳學設計、改造，使其擁有滿足人類需求的生物功能，甚至創造新的生物系統。簡而言之，合成生物學的本質是針對特定需求，對現有自然生物體系進行改造優化或設計合成，讓細胞為人類工作生產想要的物質。
要想實現這一目的，從技術端來看主要需要應用到基因測序、編輯與合成。與眾多新興技術一樣，合成生物學從概念向產業的轉變，最主要在於底層技術的創新。近年來，基因測序、合成、編輯等前沿技術得以快速發展，有力支撐了產業疊代升級。
例如，基因合成從傳統的小片段化學合成發展到第四代酶促合成技術，合成片段的長度和效率逐步提升；基因編輯經歷了從多代技術升級，基因編輯效率和準確度都有了極大的提升。從價格上看，基因測序與基因合成的成本下降迅速，2021年每Mb的基因合成成本約為0.006美元，而每個基因組的測序成本約為562美元，更低的成本使得這些技術大規模應用成為了可能。
未來隨著第四代酶促合成技術的發展和成熟，DNA合成有望進一步降低成本，實現更大規模化生產。此外，人類基因組計劃與高通量微生物進化培養系統的出現也大幅降低了微生物細胞工廠從設計到性能測試的資金和時間成本，使得實驗室可簡便地進行大規模的菌種試驗，從中篩選出所需要的菌種特性。
因此從整體來看，合成生物學產業發展所需的技術鏈條正逐步打通，底層技術與下游培養、測試相關環節技術及設備革新已初步形成共振效應，共同驅動合成生物學由實驗室走向生產端。同時，隨著新技術的湧現和現有技術手段的疊代，未來轉化效率有望持續提高。例如運用人工智慧技術改善生物元件的鑑定和功能注釋效率，加快天然生物元件優化速度，為人類從頭設計基因原件、蛋白質元件提供可能等，合成生物學賽道已步入發展快車道。
六成化學產品可由生物製造，產業投資欣欣向榮
作為戰略性新興產業技術之一，合成生物學最大的特點就是能改變傳統生產方式，替代原來的石化基來源及動物提取、植物提取、化學提取等。根據麥肯錫研究，生物製造的產品可以覆蓋60％化學製造的產品，將顛覆農業、生物醫藥、能源與新材料的生產方式，並大幅降低生產成本、縮短產品周期，有望對未來醫藥、化工、食品、能源、材料、農業等傳統行業帶來巨大影響。
同時，合成生物製造是一種具有潛力的綠色生產方式，隨著全球變暖及各國碳中和的提出，合成生物製造無疑成為潛在的最優解。根據創新和高技術發展司報告，和石化路線相比，生物製造產品平均節能減排30％-50％，未來潛力將達到50％-70％。
以基礎化學品1,3-丙二醇合成生物製造為例，與石油路線相比，生物法製造的CO2減排63％，原料成本下降37％，能耗減少30％。在全球和國家倡導「碳中和」的背景下，合成生物學無疑提供了非常好的解決方案。
從應用領域來看，合成生物學應用領域廣泛，可應用於農業、食品、化工、醫療等眾多領域。例如，華恒生物利用合成生物學技術全球首次成功實現微生物厭氧發酵法規模化生產L-丙氨酸，與酶法工藝相比成本可降低約50％；今年2月15日剛剛獲得超4億B4輪融資的藍晶微生物利用合成生物學生產可降解生物材料PHA；華熙生物運用合成生物學技術生產透明質酸，實現成本的大幅下降及產能的躍升等。
根據麥肯錫分析表明，預計在2030-2040年，合成生物學每年帶來的經濟影響將達到1.8至3.6萬億美元，到2025年，合成生物學與生物製造的經濟影響將達到1000億美元。
2020-2040合成生物學預計每年直接經濟影響（萬億美元）
資料來源：McKinsey Global Institute analysis，東吳證券
就國內市場而言，合成生物學已經成為資本最為看好賽道之一，資金呈現出持續湧入的態勢。據睿獸分析數據顯示，2021年至今，國內已有92家合成生物學賽道公司獲得融資，融資總額達289.78億元。其中，2023年前三個月就已有6家公司獲得總額為9.39億元的融資。
國外市場，合成生物學賽道同樣火熱。據SynbioBeta數據，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，年複合增長率達46％。2021年，第四季度的28億美元融資金額相比前三季度略有下滑，但全年初創公司籌資金額來到180億美元，約為2009年-2020年籌資金額總和。2021年第四季度共發生了44筆融資，平均融資金額6330萬美元。
結語
從技術發展、頂層設計、投融資等方面綜合來看，合成生物學正處於行業成長期，憑藉其在各個領域的廣泛應用前景，未來有望推動生產製造升級，帶來新一輪產業革命。
本文源自金融界上市公司研究院