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一、合成生物：重塑将来的科学与产业

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：创新遑急抓手 原料药企快速切入

2.1合成生物学在医药畛域的应用

2.2原料药企与合成生物学一拍即合

2.3合成生物原料药阛阓遑急参与者

三、好意思护篇：助力突破原料瓶颈，国内企业放浪拓展商用

3.1合成生物学有助突破好意思护原料瓶颈

3.2生意化历程依然濒临挑战

3.3国内务策补助力度加大

3.4国内企业伸开布局

四、食物篇：监管趋于改善，应用出路遍及

4.1食物畛域应用出路具有遐想空间

4.2严慎审批减速应用落地

4.3生意化待冲突“限制-成本悖论”

五、化工篇：成本上风隆起，产业体量有巨大进步空间

5.1成本上风为遑急竞争力

5.2大限制商用仍存壁垒

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、饲料畛域进展最初

6.1农业合成生物学阛阓续延迟

6.2育种、饲料等畛域应用进展最初

6.3国内企业探索创新应用

七、能源篇：将来能源政策必争之地，产业化尚有距离

7.1全球生物能源阛阓限制逐年增长

7.2合成生物能源历经三代调动

7.3产业化仍有距离但趋势已明晰

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 合成生物畛域主要公司

9.2国内主要合成生物公司评价

正文

一、合成生物：重塑将来的科学与产业

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。它不仅波及生物学、工程学、操办机科学等畛域，更为咱们提供了再行构建生物系统和创造新人命神色的无穷可能性。

跟着合成生物时间渐渐浸透到百行万企，合成生物学在医疗、农业、能源等畛域已展现出巨大的应用后劲和阛阓价值。但合成生物学的发展远未到达巅峰，中国工程院院士杨顺利在《合成生物学阶梯图2030：驱动下一代生物制造的引擎》一书的弁言中指出，跟着合成生物时间迭代发展，赋能应用络续拓宽，合成生物学将在将来生物经济振兴中表现核心作用，为全球可持续发展提供全新处分有贪图。

1.1合成生物学的界说

按照中国粹科及前沿畛域发展政策猜测（2021—2035 ）神色组出品的《中国合成生物学2035发展政策》中给出的界说，合成生物学是在工程科学“从下到上”理念的率领下，以创建特定结构功能的工程化人命或终了人命历程的工程化为导向，概述系统、合成、定量、操办与表面科学的技巧，以“遐想-构建-测试-学习”的迭代猜测旨趣意志人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人命科学、工程学、数学、操办机科学、物理学和化学等畛域的旨趣和方法，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回想到20世纪70年代，那时科学家们启动探索基因重组时间。1973年，斯坦利·科恩与赫伯特·博耶初次终线路基因克隆，这标记着基因工程的出身。随后的几十年中，跟着基因组测序时间的络续最初，科学家们渐渐掌合手了对人命基本单元的改造才略。

进入21世纪，合成生物学迎来了迅猛发展，经历了四个遑急的发展阶段。2000-2003年是合成生物学的创建时期，猜测者们开发出多种具有畛域特征的猜测技巧和表面；2004-2007年是合成生物学的延迟和发延期，合成生物学办法赶快推行；2008 -2013年，合成生物学迎来了创新和应用涟漪期，底层时间效率的大幅进步，推动了合成生物学时间开发和应用的络续拓展；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勾通，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”轮回慢慢扩展至“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”等新理念或学科的淡薄，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往时五年经历了高速增长。把柄CBinsights的统计和预测，阛阓限制从2018年的53亿好意思元增长到2023年的卓绝170亿好意思元，平均年增长率达27%。瞻望全球合成生物阛阓在可见的将来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阛阓。

1.3合成生物学产业链梳理

合成生物学产业生态隐敝面重大，不同时间和产业落地标的多元，且都有相称的阛阓限制。基于此，可以将整个合成生物学产业链分为大致的上、中、卑劣。

上游聚焦使能时间的开发，包括读-写-编-学、自动化/高通量化和生物制造等，关怀底层时间颠覆及提效降本。

中游是对生物系统及生物体进行遐想、改造的时间平台，核心时间为旅途开发，严防合成阶梯的遴荐以实时间上跑通(如底盘细胞遴荐及改造、培养条目优化、纯化方法开发等)，与卑劣企业比较，更强调时间平台的通用性，潜在具备CRO属性。

卑劣则波及东说念主类布帛菽粟方方面面的应用开发和居品落地，核心时间在于大限制分娩的成本、批间差及良品率等的把控，与中游企业比较，更强调应用畛域的聚焦、居品的细致打磨及生意化放量。其中在大限制分娩上，潜在具备CDMO属性。

严格来说，合成生物中卑劣企业之间并无明确界限，但与中游企业比较，卑劣企业更强调应用畛域的聚焦、居品的细致打磨及生意化放量。现阶段行业合座尚处在产业发展早期，不少生物时间公司本体上为中卑劣一体化布局。

1.4合成生物学的应用

合成生物学的发展带来了一无数行业应用场景，其应用畛域涵盖了医疗、农业、能源、环境等多个方面。

据波士顿谋划在2022年发布的讲演，瞻望将来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。

就卑劣末端居品而言，医疗健康是第一大应用畛域。2021 年医疗健康畛域的合成生物学末端居品阛阓限制为 23.3 亿好意思元，占卑劣末端居品阛阓的 50%；瞻望到2026年该阛阓限制将达到53.5亿好意思元，占比为31%，跟着合成生物学时间的发展，食物饮料、农业等畛域的应用络续拓展，但医药仍有望是是第一大末端居品阛阓。

本讲演将在接下来各章，隔离探讨合成生物学各细分应用畛域的最新动态与产业出路。

二、医药篇：创新遑急抓手，原料药企快速切入

阛阓上推崇活跃的合成生物学办法股中，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间和产能上风，快速切入合成生物学赛说念。

事实上，生物医药自己亦然合成生物学的遑急应用畛域之一，并被以为是合成生物学较具出路的应用畛域之一。

“医药企业向合成生物学转型的最大能源还在于，在政策指点和外部环境变化的双重压力下，传统的利润空间曾经被压到了异常低的水平，企业只消走到创新的前方才有可能争取更多的阛阓空间和阛阓溢价。”翰森制药核心神经作事部阛阓总监杨洋此前对第一财经暗意，在这么的行业大布景之下，“无谓新时间的医药居品注定会过期，这使得合成生物等一些正在赶快发展的新时间，成为药企创新转型的必经之路。”

2.1合成生物学在医药畛域的应用主要包括两大类

第一财经在与医药行业从业东说念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邻接推出的《中国合成生物学产业白皮书2024》，合成生物学在医药畛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，在创新药畛域的应用又可以具体细分为细菌工程化改造、东说念主工病毒/噬菌体和细胞基因调治。

但一位生物成品行业东说念主士对第一财经暗意，国内合成生物学在医药畛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形状改为生物合成，大幅诽谤成本并减少环境浑浊等问题，从而进步企业竞争力和盈利才略。

该东说念主士称，看成生物制药企业，正本即是通过基因改造等先进的生物时间进行药物分娩，尽管时间上与合成生物有所交叉，但看成生物制药企业利用合成生物学并不旨在处分高成本和高浑浊等问题。

另一家CAR-T疗法公司有关负责东说念主也暗意，并不以为该公司现存细胞调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办法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。”他暗意，跟着基因裁剪时间的发展和应用，全球范围内合成生物学在创新药畛域的应用也已渐趋老练，有一些利用合成生物学时间将肠说念菌群进行改造，再注入体内后参与部分疾病调治的疗法已有神色进入临床历练阶段。不外他同期也指出，由于国内对于合成生物学应用于食物、药品等畛域的监管依然十分严格，国内在这方面的猜测进展相对较慢。

2.2原料药企与合成生物学一拍即合

从践诺应用情况来看，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确实更早在合成生物学畛域进行布局，如川宁生物（301301.SZ）等行业代表性企业均已形成限制可不雅的合成生物学居品分娩才略。而在前端药物研发畛域，由于细菌工程化改造、东说念主工病毒/噬菌体等时间的猜测尚处于办法考证阶段，仍有待于时间的持续突破以及政策的进一步补助。

中国事全球原料药、中间体的最大供应国，在产业链中占据遑急地位。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，国内原料药企业合座盈利才略并不彊，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。

现时全球需求合座颓败，多数原料药价钱处于历史低位，使得正本不高的企业毛利率加速下滑，规章成本成为国内原料药企业通晓盈利才略的遑急技巧。华创证券暗意，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，正本原料药、中间体的制造工艺将慢慢由动植物索要、化学合成或微生物发酵向酶法工艺、细胞工程过度。一些原有合成形状下成本较高、制备难度较大，但领有较大阛阓需求的原料药品种，有望通过合成生物时间终了在分娩效率、节能减排等方面的较大进步，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遑急原因。

2.3合成生物原料药阛阓遑急参与者

目前国内主要的大批原料药品种以抗生素、维生素、氨基酸、激素类药物等为主，由于时间门槛较低，竞争强烈，毛利率也相对更较低，企业对于进一步规章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形状对合成生物学进行猜测，并率先形成限制化效应，匡助企业在细分赛说念建立了竞争上风。

与此同期，跟着连年来合成生物学办法的快速兴起，更多公司遴荐以对外合营的形状，举例引入专科平台公司或与科研机构进行合营，从而在较短时候内切入赛说念，通常取得了一定竞争上风。

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最初地位。

连年来，该公司放浪布局合成生物学，短期内已有红没药醇、5-羟基色氨酸、麦角硫因、依克多因等多个居品进入分娩、销售阶段，是国内首批终了居品寄托的合成生物学企业。

该公司暗意，接下来的中期居品已聚焦氨基酸类、维生素类等需求量大、产值高的居品畛域进行了针对性的布局。同期，将利用合成生物学时间和AI时间来对现存的抗生素中间体分娩菌种进一步改造，从而终了量入为出成本、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，亦然国内首家限制化遴选合成生物法制取甾体药物原料的分娩商，早在2011年就利用基因工程以及合成生物法终线路对雄烯二酮等甾体原料五大母核系列的隐敝，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，该公司还依靠时间上风进步了高毛利、高附加值的高端中间体销售比例，持续优化居品结构和盈利才略。中邮证券以为，跟着甾体药物行业集结度的慢慢进步，赛托生物甾体中间体业务有望终了巩固增长，在细分畛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，国内企业放浪拓展商用

原料是好意思妆个护居品的灵魂，一款好意思护居品要终了功效并取得阛阓认同，配方中必须要有大概起效的功效原料，如烟酰胺、二裂酵母、玻色因等，皆因在好意思护方面大概终了较为平衡的效果而备受消费者及各大品牌喜爱。

连年来国产好意思护品牌渐渐崛起，但居品原料的规章依然存在。耐久以来我国好意思护居品原料的80%源自入口，原土品牌在居品研发和创新上恒久处于被迫局势。“国内企业启动作念自研原料也即是最近10年傍边的事情，作念得比较多的是植物索要，合座来看，近几年好意思护居品原料阛阓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。

原料的规章使得国内好意思护居品同质化景观严重，行业竞争持续强烈，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阛阓迎来洗牌机会。

3.1合成生物学有助突破好意思护原料瓶颈

看成连年来快速发展的新兴时间，合成生物学的加持不仅可以使好意思护居品在安全性、分娩效率等方面有较大的进步，同期新的合成工艺也可以使原料终了传统时间无法达到的功效。

华熙生物（688363.SH）有关负责东说念主对第一财经暗意，合成生物学方法分娩的化妆品原料开头于可再生、自然生物资资源，主要通过基因裁剪时间获取和创造东说念主类人命健康需要的各式物资，因此安全性和生物相容性更高。特别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和气，能在表现较强功效的同期，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。

该负责东说念主还暗意，传统的好意思护居品原料分娩多依赖于动植物索要或化学合成，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，大概以安全环保的形状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，进一步进步了分娩效率，诽谤了成本。

“麦角硫因是合成生物法替代化学合成最经典的案例。”张岩峰先容说念，“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间进行分娩，价钱已着落至一万元一斤以至更低。”他以为，勾通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畛域应用最核心的推敲之一。

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间，以生物合成法代替传统的动植物索要等方法已渐渐成为行业发展趋势，同期好意思护行业也正成为合成生物遑急的应用畛域之一。

据CB Insights 和 B Capital 测算，至2028年合成生物在消费品牌畛域阛阓限制瞻望达到36亿好意思元，瞻望2023-2028年年均增长37%，占比约7.2%。

3.2生意化历程依然濒临挑战

合成生物学在好意思护居品畛域展现了巨大的应用出路，但从物资合成，到功效阐发，再到生意化分娩，诸多要津依然濒临着规章和挑战。

华熙生物上述负责东说念主暗意，合成生物学主要通过改造微生物底盘细胞终了化妆品原料的定向分娩，自然这项时间曾经在DNA合成、基因裁剪、代谢工程等方面取得了进展，但在提高合成的精准性和合奏效率方面依然濒临时间挑战，举例，怎么确保基因裁剪的精准性、怎么提高代谢路子的效率和通晓性等。该负责东说念主暗意，人命体系极其复杂，波及宽绰的基因、卵白质、代谢路子等。要都备模拟或合成一个人命系统，需要深化和会其复杂性和相互作用，这是目前科学尚未能都备达到的水平。

对此，张岩峰也暗意，相对于物资合成，化妆品新原料的生意化历程中可能遭逢更多的阻难。

“一些具有高价值的物资，比如紫杉醇等，可能会招引许多猜测者的关怀，得出的合成旅途也会许多，这么利用合成生物时间去推动这一原料的生意化分娩，所需周期就很短。”他暗意，在化妆品畛域，对于新物资的关怀度就莫得那么高，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，然而其合成路子尚需要科研东说念主员从新去领悟并细则生意化分娩工艺，最少需要五年以上的时候，“在化妆品这么一个高度内卷的赛说念，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喜爱，这时候猜测就会堕入停滞。”

除此之外，合成生物企业还可能濒临诸如居品功效阐发、行业禀赋认证等一系列进入壁垒。其中，怎么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阛阓继承度两方面来进行调换，并通过系统的实验考证、阛阓调研和竞品分析等一系列复杂的技巧。

不外，华熙生物在这方面曾经取得了可以的效率。张岩峰称，华熙生物通过顺利运营自有品牌，极猛进度裁减了反馈的链条，能对客户需求作出实时反映，因此在C端阛阓取得了很好的答复，“目前来看还莫得几家企业能着实作念到这一步。”

3.3国内务策补助力度加大

政策层面上，2021年以来，我国对于化妆品原料创新的补助力度启动持续加大。

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府上经管国法》启动实施，由往时的“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上升，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。把柄最新数据，松手2024年上半年，提交备案的新原料数目已达到46个，较客岁同期增长近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居品原料畛域应用的补助力度也在持续加大。2023年9月，北京市商务局等9部门印发《对于补助秀丽健康产业高质地发展的些许措施》，其中淡薄补助化妆品新原料创新研发及应用，荧惑企业基于生物工程学、皮肤科学等科技效率，开发高品质生物时间、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，隔离给以奖励。

消失时候，杭州市政府印发了《补助合成生物产业高质地发展的些许措施》，淡薄重心补助化妆品原料研发，并将对顺利注册或备案的合成生物化妆品新原料继承一定的资金奖励。

在一系列政策以及阛阓的双重驱动下，原土企业通过合成生物时间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国内企业伸开布局

合成生物在好意思衬畛域的乐不雅应用出路，使其越来越受到老本关怀，有关企业也取得宽绰投资机构追捧。

SynBioCon统计数据夸耀，松手2023年12月10日，国内共有52家合成生物学有关企业共完成了累计57起融资/募资事件，波及好意思护神色的有近20个，其中，蓝晶微生物在B4轮取得融资限制超4亿元。据了解，该公司主要利用合成生物时间匡助消费品、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，神色主要波及生物可降解材料PHA、再生医学材料、好意思妆新功能要素、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畛域的应用。

华熙生物在国内合成生物畛域处于第一阵营，2018年起该公司就将合成生物看成底层时间，致力于于化妆品原料的开发。基于时间平台上风，该公司在透明质酸畛域取得顺利之后，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涟漪平台，为新址品的生意化才略提供保险。该公司暗意，将来将不绝围绕功能糖、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金钱业体系，深耕功能性护肤品及功能性食物等消费畛域。

巨子生物（02367.HK）于2009年在全球率先终了重组胶原卵白护肤品居品的量产，目前重组胶原卵白和帮手东说念主参皂苷的年产能隔离达到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标的。

锦波生物（832982.BJ）是国内重组东说念主源化胶原卵白的头部企业之一，该公司顺利研发了重组III型东说念主源化胶原卵白，并开发了三类医疗器械居品“重组Ⅲ型东说念主源化胶原卵白冻干纤维”，居品于2021年6月取得国度药品监督经管局批准上市，用于面部皱纹校正。2023年，收货于重组东说念主源化胶原卵白为核心要素的植入剂居品销售额大幅增长，锦波生物全年营收和归母净利润同比隔离增长99.96%和174.60%。

四、食物篇：监管趋于改善，应用出路遍及

合成生物在食物畛域的应用被奉求厚望，不外从生意化情况来看，合成生物在食物畛域的发展相对缓慢。这其中有法律法例严格管控的政策因素，也有大众继承度相对较低等一些阛阓因素的存在。

对于行业发展出路，阛阓猜测机构依然暗意乐不雅。CB Insights数据瞻望，到2028年，食物将成为合成生物畛域仅次于医疗健康的第二大应用，阛阓限制有望卓绝120亿好意思元。

合成生物在食物畛域的应用后劲究竟体当今哪些方面？行业现阶段濒临的主要挑战是什么？有关企业又该如安在其中找到糊口发展之说念？

4.1应用出路具有遐想空间

跟着东说念主口数目的持续增长，以及可持续发展需求的进步，合成生物时间在食物畛域的应用后劲备受关怀。

北京绿色康成生物时间有限公司总司理陈家琦暗意，合成生物在食物畛域应用的最大上风，是可以流通高效地进行分娩，更少受到环境变化、地盘条目等因素的过问；其次，合成生物时间分娩的食物相对传统农业及畜牧业对资源的耗尽和环境的浑浊更少，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以至突发灾害的情况下，工业化分娩的合成生物食物可以赶快弥补需求缺口。

合成生物学在食物畛域的应用主要有两大类，一种是分娩替代卵白，即通过合成生物时间取得非动物开头的卵白质，主要应用标的包括东说念主造肉等；另一种则是用于食物添加剂、食物原料等的分娩。

按照不同时间旅途和终了难度，替代卵白分为植物卵白、发酵卵白和细胞培养卵白，其中，通过细胞培养取得的动物卵白更具阛阓出路，但目前工艺尚不老练，由于成本和口感等问题，阛阓继承度也较低，尚处于生意化早期阶段。业内瞻望，由动物细胞顺利培养的替代卵白要到2032年才略与相对不菲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年就已终了与肉类分娩成本持平，现阶段生意化应用发展较快，如全球东说念主造肉品牌Impossible Meat的素食汉堡肉有关居品已取得FDA批准进入零卖阛阓。据波士顿谋划公司（BCG）分析，2025-2030年，植物卵白阛阓年复合增长率有望达到16%傍边，到2030年，植物卵白阛阓消费量为5000万吨傍边，

把柄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着过期，有望在东说念主类卵白供应中饰演越来越遑急的变装。

比较于替代卵白，现时合成生物在食物原料、食物添加剂畛域的应用落地更快，是现阶段合成生物时间在食物畛域的主流应用。

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，跟着全球食物饮料阛阓限制持续扩容，对食物添加剂的需求络续增长。

泰信基金猜测员张振卓暗意，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，在分娩效率和创新址品开发方面也更具上风。

据先容，目前合成生物时间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要或化学法合成大概取得并已被应用于食物畛域的居品，也包括HMO（低聚母乳糖）、赤藓糖醇等原先无法合成的新址品，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畛域相对有后劲的探索效率之一。

陈家琦也暗意，在消费品畛域，尤其是在功能性养分品这么一个细分赛说念，消费者对于创新原料的继承度更高，而对价钱的明锐度更低。在苍劲时间的背书下，合成生物学开发的食物原料更容易得到认同。

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顺利的龙头企业。2021年以来，生物基分娩或从自然界索要的养分添加剂占该公司收入卓绝50%以上。

跟着帝斯曼等龙头的多个食物添加剂专利陆续到期，国内合成生物企业连年来渐渐在ARA（花生四烯酸）、苹果酸、1.3丙二醇等畛域终了突破，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紧要发展机遇。

对于这一赛说念的需求出路，陈家琦暗意，2017年发布的国民养分贪图（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认同和补助。目前国内功能性食物的阛阓限制已突破6000亿元，以合成生物学为基础的功能性食物、养分强化食物将来的需求空间还口舌常遍及的。

4.2严慎审批减速应用落地

我国对于食物安全高度瞩目，对于食物添加剂等居品审批严格，张振卓以为，这在客不雅上减速了合成生物学在食物畛域的应用速率。

“在食物应用畛域，波及基因修饰微生物分娩工艺的合成生物学居品，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，才略够进入阛阓。” 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，时候周期约莫在1-2年。

此外合成生物食物在国内还短缺相匹配的质地表率和分娩工艺认证，陈家琦暗意，“如果要取得食物及食物添加剂的分娩许可证，企业就一定要恪守国度颁布的质地表率以及合适国法的分娩工艺，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表率可匹配，这就对分娩许可证的央求形成了巨大的穷苦。”

频繁国度有关表率制定需要征询业界鄙俚的意见，对合成生物食物行业而言，要想冲突发展瓶颈可能还需要一定时候的恭候。不外陈家琦也涌现，针对现时行业近况，已有有关机构在积极推动行业表率的更新责任，况且曾经形成了明确的责任贪图，“目前合成生物在新食物添加剂畛域的审批旅途曾经买通，后续其他细分畛域的有关责任也在加速鼓动，有望为合成生物食物推向阛阓奠定基础。”

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。

对此张振卓乐不雅暗意：“HMOs的获批标记着我国合成生物学食物原料监管政策正在鼓动，将来合成生物学在食物畛域将得到更鄙俚的认同和应用 。”

4.3生意化待冲突“限制-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生意化分娩方面仍濒临挑战。

把柄国度有关法例要求，应用于食物畛域的有关原材料必须单独建立更高安全表率的分娩线，不成与其他工业品共线分娩。这意味着合成生物企业在对阛阓各样性需求快速反应的同期，还需要针对消失类原料建立不同表率的分娩线。陈家琦暗意，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，对企业拓展居品应用形成了一定的抑遏。

除了产能确立，品牌确立、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阛阓销售方面的参加普遍要达到合座运营资金的20%-25%傍边，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生意化历程，部分新址品还濒临特殊问题。“生意化是掀开卑劣应用场景的核心，对大多数以居品为主的合成生物学公司来说，主要问题是‘限制-成本悖论’。” 张振卓暗意，对于新址品而言，更低的价钱和通晓的供应是下搭客户快意尝试的基础，但限制起量需要填塞的生意化看成补助，也即是说必须有填塞的需求来补助大限制的工业化分娩。

不外他也暗意，由于食物添加剂和养分品等畛域阛阓空间填塞大，况且消费者在价钱方面相对不解锐，有意于合成生物学企业冲突“限制-成本悖论”。“如果有合适的合成生物学时间或者新址品，况且有通晓、成本相对低的供应，合成生物学在食物畛域可能会有很大的发展空间。”

五、化工篇：成本上风隆起，产业体量有巨大进步空间

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批化工品原料，一直是合成生物学应用的重心畛域之一。CB Insights瞻望，2023年全球合成生物阛阓中，化学工业阛阓限制达到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和气，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，同期也诽谤了对于石油等石化资源的依赖和耗尽。遴荐生物制造的化工品，正成为企业冒失区域环保准初学槛时的遑急策略之一。

值得提神的是，目前合成生物可合成的大批化工品数目仍相对有限，产业体量相对于合座化学品仍有巨大进步空间。凯赛生物（688065.SH）董秘臧慧卿暗意，目前合成生物的应用还处于相对早期，尤其在大批化工原料分娩的应用合座限制依然较小，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显明体现，将来跟着合成生物在各方面应用的持续铺开，以及大限制产能的慢慢落地，它在环保方面的价值才会渐渐显现。“什么时候合成生物工场的产值可以和一家差未几限制的真金不怕火油厂达到同等水平，才着实意味着合成生物法在生物制造畛域所展现出的价值，可以与化学法相抗衡。”

5.1成本上风为遑急竞争力

化学原料成本规章一直是化工产业链中，企业进步居品竞争力的遑急技巧，而降本增效恰正是合成生物学的另一个遑急上风。比较一些化工法动辄数十说念合成工艺，只消培育出合适的菌群，合成生物法仅需简便的几步就可以终了推敲原料的合成与分娩，因此在工艺难度和成本上具有较为显贵的上风。

长链二元酸阛阓的易主，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、增塑剂以及农药等畛域的遑急原材料，全球主要阛阓份额原先一直掌合手在杜邦、英威达等企业手中。凯赛生物政策发展总监郑倩先容，依托合成生物等工艺上风，凯赛生物凭借更低的成本终了对化学法同类居品的阛阓替代成为全球化工品畛域以生物法替代化学法遑急的顺利案例。

不外她也指出，在化工品畛域，合成生物法对化学法的替代依然受到诸多因素规章。一些通过石油简便裂解后即可取得的化工品，举例乙烯、丙烯等，其自己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主义把成本作念得更低，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终了更低成本，但有限的阛阓空间也注定鲜有合成生物企业快意涉足这一畛域。

“咱们仍在握住的摸索，寻找具有巨大后劲的品种，但这是一个耐久的历程，需要络续的时间迭代和研发。”郑倩暗意。

5.2大限制商用仍存壁垒

推动居品放量，目前仍是合成生物企业所需要面对的最遑急的问题。

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颠扑不破，但在大批化工品畛域，从原材预料末端产成品，中间波及要津较多，而合成生物企业一般只饰演上游原材料供应商的变装，要完成对原有化学法居品的替代并参加大限制生意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，大限制生意化分娩的后期加工历程中，需要从分娩征战、分娩工艺、时间参数等各个要津进行匹配，这将显贵加多企业的替换成本。臧慧卿暗意，生物基材料要完成替代，产业链上每一个要津都需要对居品形成调和的意志，但现时来看，下搭客户对于大批原材料的应用创新才略仍显不及，这导致生物制造原材料的推行需要大批阛阓西宾，“只是是尼龙56在纺织服装畛域的应用推行，咱们就参加了大批的元气心灵进行应用开发和阛阓西宾，但产业链各要津的鄙俚继承需要一个历程，到目前为止卑劣应用还未都备跑通。”

除了产业链要津的调换，合成生物化工品在部分畛域的应用还波及到较为严格的禀赋认证，举例在乘用车及大众交通征战、光伏风电等新能源征战等畛域，合成生物材料要进入有关阛阓还需要通过诸多履历认证。“在乘用车畛域，如果要进入有关供应链体系，平均周期可能是两年，自然刚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，并给整个材料带来异常强的背书作用。”郑倩先容说念。

因此目前来看，至少在化工品畛域，合成生物时间要终了大限制推行应用，不仅在选品时需要找到需求鄙俚，且具有显贵成本上风的居品，也需要在产业链要津上得到高卑劣的一致认同，可以预料仍将需要相称长的时候周期和巨额参加，这对于目前国内合成生物畛域的民营企业而言，无疑是一项巨大的挑战。

5.3国内迎政策机遇期

跟着国度政策渐渐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补助起步较晚，直到《十三五贪图》中，才明确淡薄要加速发展合成生物学时间，推动创新以及行业应用，之后在《“十四五”生物经济发展贪图》中，进一步高频率说起合成生物学，要求将该时间看成要害时间创新畛域，促进其在医药、农业、化工、能源等畛域的应用涟漪。

从落地情况来看，央企有望看成有关补助政策的施行方，成为我国合成生物产业发展的遑急推手。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、地产为主要收入的经营模式，而在我国放浪鼓动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遑急抓手。目前有不少央企正通过竖立投资基金、提供融资补助等形状，越来越多参与到了合成生物产业的发展中。

凯赛生物于2023年清晰定增预案，拟定增66亿元引入招商集团看成蜿蜒股东，通事后者提供的资金和资源上风，邻接布局生物基复合材料确立基地。该公司暗意，达成合营后，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，可以见这一合营模式将有助于合成生物企业赶快掀开阛阓，对推动居品放量带来积极影响。

5.4国内企业快速发展

国外合成生物产业发展较早，并出身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，取得手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、能源以及材料等畛域均有鄙俚应用出路。

Genomatica是一家专注于利用生物时间和代谢工程，将可再生原材料涟漪为各式化学居品的合成生物公司。2008年，该公司率先使用合成生物时间产出1.4-丁二醇，创举了生物时间在石化居品畛域替代传统化工时间的前例。

此外，一些化工巨头也较早在合成生物畛域进行了尝试，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顺利终线路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遑急分娩商之一，通过开发可适合不同原料的专利菌种，隔离于2014年和2017年取得手用合成生物法终线路琥珀酸和1.4-丁二醇、Γ-丁内酯等居品的工业化分娩。

比较之下，国内合成生物企业在大批化工品的分娩畛域起步较晚，但发展赶快。华恒生物（688639.SH）是全球首个用微生物厌氧发酵法例模化分娩L-丙氨酸居品的企业，据该公司招股讲明书，至2023年，公司L-丙氨酸的全球阛阓份额已跃居首位。

凯赛生物是国内合成生物畛域的另一代表性企业，隔离于2003年和2014年终了生物法长链二元酸、生物基戊二胺和生物基聚酰胺的产业化时间突破，目前已成为全球长链二元酸阛阓的主导供应商。

六、农业篇：发展窗口期已至，育种、饲料畛域进展最初

此前东说念主们通过大限制开发合成和自然肥料、优化育种等策略，放浪改善植物结构和提高植物光合营用利用率，以取得更高的产量。但传统的农业策略更侧重于个体要素的调控，难以终了进步养分的推敲，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畛域的渐渐推行，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农业合成生物学阛阓持续延迟

把柄BCG（波士顿谋划）与B Capital（波士顿投资）邻接推出的《中国合成生物学产业白皮书2024》，国际上淡薄了农业合成生物学三大重心发展时间，即推动东说念主工光合体系、固氮体系及生物抗逆体系方面的时间发展应用。这三大时间发展标的通常是中国在时间跨越阶段（2020年-2025年）的首要推敲。

中国还贪图在2026年-2030年进入产业跨越阶段，东说念主工固氮和部分抗逆品种、新一代酶制剂与农药等终了产业化，农业合成生物时间研发水平踏进世界先进行列。在2031年-2035年进入合座跨越阶段，中国农业合成生物时间猜测开发与产业化合座达到世界先进水平。

将来农业干事平台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畛域阛阓限制均超百亿元。其中，创新食物和添加剂畛域阛阓限制最大，瞻望2025年将超3000亿元；动植物育种畛域种子基因裁剪的阛阓限制也达到400亿元；动植物养分、动植物健康、创新材料、农业放手物资源化等畛域在2025年阛阓限制均达到百亿级别；而食物安全检测和绿色保鲜畛域目前开发尚不充分，但在时间突破及政策和老本的加持下，瞻望将快速壮大。

把柄CB insights的预测数据，跟着合成生物学在各畛域应用愈加遍及以实时间改善，合成生物学行业阛阓限制有望快速扩容，瞻望到2027年将达到387亿好意思元。因动植物遴荐性育种、DTC基因测试、基于微生物好意思容居品等带来的鄙俚出路应用，食物饮料和农业将是增速最快的赛说念，瞻望2022年至2027年的年复合增长率将达到45.4%和56.4%。

6.2育种、饲料等畛域应用进展最初

从时间角度来看，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、农药等细分畛域已终了生意化。

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，进步产量和质地；二是提高果本体量、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，诽谤光呼吸亏本。

比较传统育种时间，利用合成生物时间通过高精度的基因裁剪技巧改造种子，在新作物开发、性状开发等方面具有推敲明确、成本更低、耗时更短等显明上风。相较于转基因时间，基因裁剪时间的门槛更低，况且基因裁剪时间的育种速率更快，参加成本更低，在育种端可以开发的居品更多。

在全球范围内，基因裁剪曾经在水稻、玉米、大豆、小麦和番茄等农作物中鄙俚应用，糯玉米、高油酸大豆、抗褐变马铃薯、高GABA番茄、抗褐变蘑菇等基因裁剪居品已陆续在好意思国、日本、英国等国度上市推行。

第一财经整理公开府上发现，目前多家育种企业如大败农（002385.SZ）、隆平高科（000998.SZ）均已布局基因裁剪育种。某育种企业有关东说念主士暗意，我国基因裁剪育种企业已蓄势待发，在时间端曾经处于最初水平。自然目前国内有关政策还莫得雅致放开，但2022年1月，我国发布了《农业用基因裁剪植物安全评价指南（试行）》，对基因裁剪植物的安全评价经管进行了表率，农业农村部也密集就基因裁剪时间征求意见，为下一步全面放开基因裁剪阛阓打通畅说念奠定了政策基础。

肥料方面，农业分娩的产量很猛进度上依赖于化肥的大批使用，在提高招物产量的同期，也严重挟制着农业的可持续发展。连年来，国表里的猜测学者将推敲转向了生物固氮路子，通过构建东说念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，创举了固氮合成生物学的新畛域。

以固氮菌为例，据北京绿氮生物有关负责东说念主先容，原始土著固氮菌株存在自然弱势，固氮效率低，且对环境适合性差，对泥土氮明锐，固氮功能得不到灵验表现，导致大田测试效果不通晓，通过合成生物学（基因裁剪）的改造，可以突破固氮菌的固氮规章，加多其环境适合性，保证其功能表现的通晓性。

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，从繁衍业来看，卵白为遑急的饲料原料，豆粕为现时饲料工业中的主流卵白原料，由于我国大豆耐久依赖入口，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进步，并出台《饲用豆粕减量替代三年行为有贪图》以减少饲料中豆粕的添加，将来低成本合成卵白替代是处分饲料中卵白添加的遑急路子，且有望进一步诽谤繁衍成本。

农药方面，合成生物时间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间的同期，利用合成生物智能制造平台，建立绿色农药产业化要害时间和高效化应用时间、开展新式生物源农药研制曾经形成趋势。此外，还可利用合成生物学来搭建光自养平台，能隐敝诸多产业，遐想空间巨大。

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“造物创新”，将颠覆传统分娩形状，同期降沉着耗、减少碳排放。而对于企业而言，这种“造物”形状，有望进一步放大企业成本上风。在国内阛阓，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间平台，并络续探索时间创新在生意畛域的应用。

2023年4月，山东舜丰生物科技有限公司取得我国第一张农业用基因裁剪生物安全文凭（高油酸大豆安全文凭），迈出洋内植物基因裁剪由实验室向产业化发展的遑急一步。2024年1月，舜丰生物研发的长童期大豆再获植物基因裁剪安全文凭。

北京绿氮生物科技有限公司围绕国度农业分娩需求，致力于于推动合成生物固氮时间的产业化。据绿氮生物有关负责东说念主先容，公司基于高通量筛选、合成生物学、机器学习和操办建模时间，创举定向微生态表面（Directed Micro-Ecology/DME）异常应用体系，推出固氮菌便携式培菌箱（DME-05）、固氮菌专用培菌机，终了马上一步发酵培养，在20小时内隔离可终了＞5亿及10-20亿CFU/mL的扩培。目前该培菌居品正在与高校院所、种子企业开展试点，进行田间效果测试，将来将积极参与固氮菌的政采神色，贪图两年内完成阛阓布局，瞻望可终了千万元级以上的营业收入。

在A股阛阓中，亦有多家公司探索合成生物学在农业畛域的应用。

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间猜测所等企作事单元合伙成立天津国度合成生物时间创新中心有限公司，旨在通过应用生物合成学时间，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暗意，与中科院天津所邻接研发的动物饲料维生素新址品已进入考证阶段。

据华西证券研报，2023年宇宙工业饲料总产量卓绝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，应用场景鄙俚。将来瑞普生物“微生物卵白限制化制造”神色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）此前在互动平台暗意，2023年度，该公司获授农业农村部饲料合成生物时间重心实验室。饲用氨基酸维生素合成生物时间是其重心研发标的之一，通过这些研发责任，公司领有OEN效用养分、播恩双酸清洁繁衍模式、SFF（部分生物发酵时间）、播恩补钙时间等特偶而间，并深耕幼小动物养分，开发出SFF欣喜套餐（播恩TTT+SFF保育料）、播恩蛋鸡料等居品。数据夸耀，2023年度，该公司遴选生物发酵时间的居品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、单产进步、绿色培育等畛域布局。将来，公司将积极利用CRISPR基因裁剪时间、同源重组等时间，利用分子生物学、合成生物学等方法，在生物农业畛域络续伸开研发与时间创新，为终了绿色环保、低碳降碳、降本增效、提质增产的推敲而努力。

在L-草铵膦分娩制造方面，利民股份（002734.SZ）以合成生物学时间为核心，利用细胞异常组分介导物资加工，并和会工程学、化学、物理学等表面和方法，可终了近100％涟漪率，且无中间物残留，着实作念到了终了农药的增效减量和分娩历程减碳。该公司暗意，合成生物学为新式生物农药的研发提供了无穷可能，公司时间团队可以通过基因裁剪时间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）曾经经竖立了合成生物时间创新实验室，主要用于研发饲料远程能性卵白、食物用甜味剂等。据该公司里面东说念主士涌现，该实验室储备的研发神色较少，目前仍处于前期菌种实验室研发阶段，距离限制化放大还有较大差距，尚不具备产业化条目。

七、能源篇：将来能源政策必争之地，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，以至合成气和CO2等为原料，利用东说念主工遐想的合成生物分娩取得的能源居品，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居品类型。

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，烧毁产生CO2不仅不会加多排放，以至可以诽谤温室气体的净排量。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”推敲终了等具有遑急意思意思，已成为全球“将来能源”的政策必争畛域。

7.1全球生物能源阛阓限制逐年增长

在19世纪中后期，生物沼气和生物酒精终线路工业化分娩。之后19 世纪70 年代爆发的石油危境导致生物能源发展被鄙俚关怀，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关怀重迭合成生物学慢慢兴起和发展，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间慢慢发展，为生物能源阛阓空间的拓展注入了新能源。

把柄国际可再生能源机构（IRENA）发布的数据，全球生物资能源阛阓限制2014年至2019年年均增长率约4.6%，瞻望2025年将达到5000亿好意思元，其中，生物资电力将成为主导，生物燃料阛阓瞻望增速最高。另据国金证券征引statista数据，瞻望到2024年，全球生物燃料阛阓限制卓绝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调动

从时间迭代的角度来看，合成生物能源历经三代调动。第一代主要以植物油、放手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，第三代生物合成曾经取得了初步进展。

以生物酒精为例，第一代生物酒精以糖/淀粉作物为原料，已在全球范围内终了大限制生意化分娩，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，产量限制系数占全球80%傍边。第二代生物酒精以农业放手物和木质纤维素材料为原料，在合成生物学等先进生物时间推动下正趋于老练，全球列国陆续确立了纤维素燃料酒精分娩示范神色。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动研发布局，如能源巨头说念达尔能源与威立雅会团（Veolia）正联手鼓动二氧化碳培养微藻的时间猜测。

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，东说念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和气，环境友好，易于分离副产物甘油等，是绿色化工的发展趋势。连年来，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，除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络续进步。

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招引力。据悉，印度国度科学猜测所（INRS）的猜测东说念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，可以将分娩成本诽谤至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，微生物细胞从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，以至木质纤维素生物资。

氢能方面，在绿色能源转型与“双碳”推敲布景下，化石燃料制氢、工业副产物制氢等传统制氢形状因不可持续性只可看成氢气制备的过渡性时间技巧，以生物制氢为代表的“绿氢”时间被视为将来发展绿色氢能的最好形状之一。通过合成生物时间改造工程菌、优化历程调控等，生物制氢效率得以大幅进步。

此外，在合成生物学推动下，BPV（biophotovoltaics，生物光伏）开发取得紧要突破性进展。猜测东说念主员通过在遗传﹑环境和安设层面的遐想﹑改造和优化，构建出合成微生物组（双菌、四菌等），灵验进步了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，可通晓产电40天以上；四菌BPV系统最大功率密度最高可达1700mW/m2，冲突了耐久以来BPV效率低、寿命短的时间瓶颈，为进一步推动BPV开发利用奠定了遑急基础。

朱华伟等在猜测论文中称，合成生物学在微生物组和材料学标的的拓展有望助力开发出更多元的高效BPV 系统，特别是合成微生物组生物光伏曾经在功率密度和系统通晓性方面夸耀出较大的发展后劲。表面上，只消低级能量载体大概持续再生，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才略不及等问题。将来应强化能量载体的合成速率，处分因细胞生理调控激发的代谢停滞问题，突破能量载体持续合成要害时间。

总体来说，合成生物时间已在生物资的涟漪与利用、细胞工场与生物催化剂的开发与优化、全新能量涟漪阶梯的遐想与构建等方面终了变革性突破，为生物能源的高效制备与分娩提供了灵验技巧。

7.3产业化仍有距离但趋势已明晰

从原预料时间再到居品，任何一环都不可能孑然存在。因此，判断一个产业老练的要害，主若是看其“是否买通了供应链高卑劣，是否形成了好意思满的产业链”。而在目前的生物能源供应链中，不管是上端原料资源的供应、如故下端的产业需求都尚未老练。

《中国合成生物学2035发展政策》中淡薄，合成生物能源濒临隆盛分娩成本和便宜居品价值之间的矛盾、巨大阛阓需乞降较低时间老练度之间的矛盾，这两种矛盾是现时合成生物能源时间发展及产业应用的要害瓶颈。因此，需要猜测生物发酵工艺优化、智能发酵规章、发酵居品分离纯化等，终了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间猜测所副长处王钦宏建议，将来需要优先发展以下5个标的：纤维素生物燃料整合生物真金不怕火制系统遐想构建、利用含碳气体东说念主工生物涟漪系统制备生物燃料、生物甲烷高效涟漪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，将来要终了生物资源产业化发展，一方面需要加强生物能源的原料时间猜测、提高涟漪效率并形成限制化产业上风；另一方面，还需要建立生物资资源从网罗、储存、运载到往来的全场地生意模式。

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整个行业中起落最大的类别，有过早期的明后，也经历过行业泡沫幻灭、大批公司“物化”的时刻。

这里，不得不拿起合成生物始祖Amyris的教学。Amyris于2003年景立，总部位于好意思国加州。在取得手用微生物合成青蒿酸之后，这家公司就把眼神转向了利用基因工程细菌将糖涟漪为石油的实践。

Amyris的推敲是遐想一种细菌，将甘蔗汁涟漪为法尼烯（Farnesene， C15H24）。经过简便的化学表率（氢化），法尼烯就大概变成高度可燃的燃料，特点与柴油险些一样，况且这和化石燃料不同，烧毁不会排放出浑浊环境的废气，是实打实的绿色能源。这项时间取得了盖茨基金会的补助，并招引了硅谷风投的关怀。2010年，Amyris顺利登录纳斯达克。

关联词，从实验室到限制化分娩的跨越充满挑战。Amyris在巴西建立了工场，但量产历程中遭逢酵母细胞物化和涟漪率不及的问题。尽管Amyris的生物燃料在时间上可行，但2011年后，好意思国页岩油创新，油价着落，对比之下，生物燃料的高成本使其生意化之路变得远程，最终，也未能终了产量推敲。随后尽管Amyris在居品方朝上络续谋求转型，但依然未能援助颓势，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）涟漪为燃料和化学物资。在国内，LanzaTech与首钢集团合伙成立首钢朗泽，将自主研发的合成生物与CCUS有机勾通时间，可将含碳工业尾气顺利涟漪为生物酒精及微生物卵白等高价值居品。首钢朗泽是全世界第一个终了以钢铁工业尾气制饲料卵白和燃料酒精的企业，目前已投产运行神色4个，形成酒精产能21万吨/年、饲料卵白产能2.5万吨/年。

与工业尾气顺利烧毁比较，首钢朗泽一代时间可终了二氧化碳减排33%以上，氮氧化物减排90%以上；二代时间可终了二氧化碳零排放，且每吨酒精顺利耗尽二氧化碳0.5吨。与烧毁发电比，通常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年年报夸耀，该公司已构建了以玉米燃料酒精为主，无邪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间储备。

与酒精比较，高档醇可以以更高的体积搀杂，但多数生物醇的工业化分娩仍有待开发。其中Butamax（BP和杜邦的合伙企业）和Gevo曾经启动入辖下手终了异丁醇生物分娩的生意化。

自然，在合成生物能源猜测及应用探索方面，高校/猜测所仍然是第一主力。

举例，中国工程院任南琪院士团队创举“发酵法生物制氢时间”，通过培养高效产氢新菌属、开展分娩限制历练等加速生物制氢降本增效，慢慢推动暗发酵生物制氢时间进入中试放大阶段。依托于其团队最新科研效率，国内首个生物制氢及发电一体化神色于2023年2月在哈尔滨市启动试运行。该神色以秸秆、厨余、有机废水等为发酵底物，以高效厌氧产氢菌为分娩者，终线路在处理放手物的同期回收大批的清洁能源氢，有劲推动了生物制氢时间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

合成生物学产业连年来快速发展，时间创新和生意模式的探索纪律也持续加速。其中，合成生物与AI时间的和会渐渐成为一种新趋势。从全球头部公司Ginkgo到国内领军企业凯赛生物，引入AI时间正成为越来越多合成生物企业的新议题。

AI+合成生物，两大前沿学科的相互奔赴将碰撞出什么样火花？AI时间又将怎么赋能合成生物企业，以至创造全新业态？

8.1AI与合成生物和会发展加速

通常是高速发展的前沿畛域，AI时间与合成生物学和会发展的趋势日趋显明。

2024年2月，全球合成生物畛域的头部企业之一Ginkgo晓示收购两家AI驱动的药物发现初创公司 Reverie Labs 和 Patch Biosciences。此时，Ginkgo正因为“莫得核心时间”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间缺结怨居品不及的遑急技巧之一。

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等合成生物最初企业均有访佛布局。

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，并在尔后伸开了一系列合营。凯赛生物创始东说念主刘修才屡次暗意，AI时间将在合成生物畛域表现积极作用。

除了投资并购，合成生物企业与AI公司的合营也络续加多。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月晓示，两边在生物刺激素上的合营取得了遑急里程碑，将进一步利用AI时间推动合成生物居品开发。国内阛阓上，川宁生物本年签署了与金珵科技的政策合营契约，两边拟利用AI辅助合成生物学研发并合营开发新址品；朗坤环境7月晓示与华为云、软通能源签署三方合营契约，共同鼓动生物智造与东说念主工智能、数字孪生等畛域的合营。

“从合成生物产业自己起程，对AI时间产生需求是势必的扫尾。”元星智药董事长王梅杰继承第一财经采访时暗意，AI时间与合成生物的勾通是势在必行，“只消非常据产生，任何行业最终都会需要AI时间的补助，合成生物的底层逻辑是通过基因裁剪等时间去寻找新的原材料以及新的分娩工艺，在络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时间的需求。” 元星智药是一家专注于将AI与人命科学相勾通的代谢药物研发商。

通过AI时间对所遐想卵白结构进行功能预测，可以大大进步卵白质遐想效率，诽谤研发成本，而这只是AI时间在合成生物畛域所表现宽绰作用中的一种。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有贪图、匡助和会靶点作用机制、进行酶等催化剂的遐想、匡助完成基因裁剪或者菌群筛选责任等方面，AI时间都有较大的表现空间，“用于卵白质结构预测的Alphafold已更新至第三代，该项时间平台的发展顺利驱动了卵白遐想的最初，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时间驱动合成生物产业的发展最直不雅案例。”

另一方面，合成生物大批历练所取得的历练数据，大概进一步促进垂直畛域AI模子的升级迭代，从而进一步加深对合成生物时间的和会，“耐久来看，AI时间在整个合成生物畛域一定会得到鄙俚且深度的应用。”王梅杰如是暗意。

8.2创新是AI+合成生物快速发展能源

现阶段AI时间在合成生物畛域的应用更多是进步研发效率、诽谤成本，以持续压低合成生物居品价钱，进步阛阓竞争力，但在材料结构创新方面的效率还相称有限。

王梅杰以为，导致这个景观的主要原因，是以往合成生物企业的居品研发念念路都是从上游时间端向卑劣应用端线性鼓动，居品研发完成后才去寻找阛阓，而这与合成生物企业原有的发展推敲背向而驰，“从处分卑劣应用端需求起程主导上游时间创新标的，才是合成生物企业应有的研发念念路。”

她暗意，之是以无法从处分卑劣应用需求的角度起程，是因为依靠东说念主类念念维逻辑和创新才略无法遐想出知足需求的材料结构，而这正是AI时间可以切入的痛点。“通过海量的数据、更强的操办才略，AI时间可以为处分问题创造更多可能性，这才是AI时间在合成生物畛域最主要的应用场景。”

较早引入AI时间的凯赛生物，对于AI在合成生物创新畛域的作用奉求厚望。“尽管基因裁剪时间在络续发展，但合成生物学合座的研发范式莫得紧要突破。咱们但愿借助AI时间的预测扫尾对卵白质结构进行改造，从而极猛进度突破原有研发模式，终了更好的居品效果以及更高的涟漪率。” 该公司政策发展总监郑倩暗意，将来凯赛生物将在AI时间畛域加大尝试力度，“最理想的情况是但愿通过AI时间对卵白质结构的预测，按照践诺需求反向定制所需要的卵白质结构。”

从具体应用来看，在目前合成生物宽绰应用畛域中，化妆品行业对于原材料的创新需求更为强烈，给AI+合成生物时间的发展提供了更好的发展泥土。

跟着客户消费才略和消费不雅念的络续升级，对好意思妆居品质能的个性化需求络续增长，“但在与客户的合营历程中咱们发现，不管是品牌端如故合成生物企业，对于用户需求的默契依然不及，同期对一些合成生物原料自己也短缺深度生物学猜测，访佛痤疮、脱发、头皮屑等，许多践诺问题并莫得很好的居品去处分。”

络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时间的介入创造了巨大的机会。

“现阶段合成生物企业的研发重心更多在于工艺的创新，然而对于原材料的功能、功效、作用机制等方面的和会并不线路。”王梅杰暗意，通过与AI时间企业合营，可以匡助合成生物公司更好地进行新原料的发现、作用机制的和会以及居品筛选，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+合成生物的勾通模式有两种，一种是以合成生物企业为主导，访佛于Ginkgo或者国内凯赛生物等，头部合成生物企业在研发历程中，通过合营或并购的形状引入AI时间。此类公司更多关怀的是利用AI时间来处分合成生物研发创新历程中遭逢的一系列践诺问题。

另一种是以AI时间公司为主导，访佛分子之心、元星智药等一些以AI为底层驱动的时间型企业，这些公司致力于于在合成生物畛域依托自身AI时间驱动研发效率和居品质能的进步，并对外提供干事合营。同期，借助专科经验、时间以及数据集会等多方面上风，终了在合成生物材料方面的紧要创新。

王梅杰暗意，相对于传统的合成生物企业，AI驱动的公司在生物机制的猜测和和会方面更具上风，“跨学科的专科常识集会，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畛域络续集会的时间专利，是AI企业在合成生物应用畛域的遑急护城河，基于此开发的一系列居品则组成了AI企业最主要的竞争力。

不外，与在生物制药畛域的应用一样，AI时间在合成生物畛域的应用也濒临一个问题，即是其扫尾的灵验性短缺大限制考证。到目前为止，尚未有企业清晰通过AI时间遐想的新材料参加生意化分娩和销售。

“在与AI企业的合营历程中，有些扫尾如故很让咱们目前一亮的，然而在这其中AI时间究竟表现了多大的作用，是否有一些偶发性因素存在，还需要通过络续尝历练证才略最终细则。”郑倩暗意，在引入AI时间的历程中，凯赛生物自己亦然在摸石头过河，“咱们知说念AI时间有用，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国内合成生物畛域主要公司

9.2国内主要合成生物公司评价

本讲演参考文件

[1] 中国粹科及前沿畛域发展政策猜测（2021—2035 ）神色组，《中国合成生物学2035发展政策》

[2] 中国生物工程学会合成生物学分会 合成生物学发展政策猜测组，《合成生物学阶梯图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景色与趋势》(张媛媛、王钦宏)

[6]《生物光伏:环境友好的新式太阳能利用时间》(朱华伟、李寅)

数据讲明

数据｜案例｜不雅点开头

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俞晟麒

王莹

符乐乐

现时我国先进生物制造产业总限制约1万亿元，跟着基因检测、基因裁剪、合成生物制造等要害时间的加速普及应用，传统行业大概低成本优化或重塑分娩历程，新式材料、居品持续涌现，生物制造产业限制有望迎来跨越式增长。

7月14日，国度生物制造产业创新中心（简称“国创中心”）在深圳光明启动确立，标记着我国生物制造畛域首个国度级产业创新平台雅致落地深圳。

看成十分追求创新的行业，国内化妆品行业对合成生物学的应用更早，也更为老练。

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