我国合成生物学行业发展进入快车道 市场“百家争鸣” 未来有望带来新一轮产业革命

一、行业基本概述

合成生物学即利用可再生的生物质资源为原料生产各种产品。具体而言，合成生物学通过构建高效的细胞工厂，利用淀粉、葡萄糖、纤维素等可再生碳资源甚至 CO2 为原料生产氨基酸、有机酸、抗生素、维生素、微生物多糖、可再生化学品、精细与医疗化学品等。我们所更加关注的合成生物学产业应用以微生物细胞工厂为核心，建立“原料输入—菌株培育—发酵控制—提取纯化—产品输出”的工艺路线，从而实现利用生物技术生产化学品的技术变革，并持续推进生物制造技术工艺的升级和迭代。

合成生物学相较于化学工程优势显著。与化学工程相比，合成生物学以可再生生物资源替代不可再生化石资源，以绿色清洁的生物制造工艺替代高能耗高污染的石化、煤化工艺，从而可以摆脱对石油、煤等不可再生资源的依赖，解决化学工程过程中的高耗能和高污染问题，生产过程更为安全、绿色、环保，并大幅度降低生产成本，对于促进国民经济的可持续发展至关重要。

合成生物学与化学工程对比

资料来源：观研天下数据中心整理

作为战略性新兴产业技术之一，合成生物学已展现出巨大的应用潜力。合成生物学不仅使人类对于生命本质的认知从“格物致知”上升至“建物致知”，同时也为医疗健康、农业、化工、食品和消费品等领域的重大问题解决提供了新途径，展现出前沿性、颠覆现有工业生产流程、有应用市场及能创造新的经济增长点等鲜明特征。例如，将细胞传感器用于临床医学、环境和食品监测；通过细菌、细胞来治疗疾病和帮助作物增产；利用微生物细胞工厂生产化学品、材料、燃料、植物天然成分和替代蛋白等。

二、行业市场规模

生物制造是我国建设科技强国的重点发展产业之一。近年来，我国把生物制造列为生物产业的重要内容，突出了生物制造的战略性新兴产业属性；《“十三五”战略性新兴产业发展规划》则进一步明确生物制造是国家重点发展的产业之一，是我国战略性新兴产业的主攻方向，对于我国抢占新一轮科技革命和产业革命制高点，加快壮大新产业、发展新经济、培育新动能具有重要意义，是促进合成生物学动能升级的主要推动力。

合成生物技术发展成为传统技术的充分补充和替代，广泛用于医疗、化工、食品、农业、消费品等终端领域。在政策和技术的双重驱动下，我国合成生物学从基础研究到产业发展进入了快车道，2022年市场规模约为102.99亿元，同比增长75.81%。

数据来源：观研天下数据中心整理

目前医疗领域是合成生物学行业最大的细分市场，截至2022年合成生物学行业在医疗领域的市场规模达到41.20亿元，近年来保持快速增长。

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同时近年随着相关化工产品需求增长，合成生物学在化工领域的市场规模快速增长，市场占比不断提升，2022年市场规模为22.38亿元。

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三、行业竞争格局

大批合成生物学相关公司相继成立，商业模式可分为产品型及平台型。截至目前，国外从事合成生物学领域的公司已多达 500 家，国内公司也近数十家。总体来看，合成生物学领域的公司主要分为两类：一是产品型商业模式，即借助合成生物学手段生产面向市场各领域的合成生物产品；二是平台型商业模式，旨在提供生物体设计与软件开发等平台化的集成系统。

现阶段，平台型企业由于缺乏应用层面的落地产品，盈利能力受限；相比之下，产品型企业打通了从生物改造、发酵纯化到产品改性的全产业链，近年来得到快速发展，盈利水平不断提升，部分平台型企业也演化出向产品型公司转变的趋势。产品型公司的代表性公司包括华恒生物等细分领域龙头企业；平台型代表性公司包括GinkgoBioworks、Zymergen、凯赛生物等。

根据观研报告网发布的《中国合成生物行业现状深度研究与未来前景分析报告（2023-2030年）》显示，目前我国合成生物学行业处于“百家争鸣”的市场竞争状态，在产品型、平台型细分的基础上，可继续细分为生物体设计与自动化平台型公司、提供赋能技术型公司、产品应用层公司，其细分领域都有实力强劲的龙头企业，但缺乏综合性的龙头企业，未来我国合成生物学行业将长期处于多企业竞争的状态下。下表为我国合成生物学行业细分领域的主要企业。

细分领域的主要合成生物学企业

资料来源：观研天下数据中心整理

四、未来发展趋势

综合来看，合成生物学正处于行业成长期，凭借其在各个领域的广泛应用前景，未来有望推动生产制造升级，带来新一轮产业革命。

近年来全球范围内合成生物学学科迅猛发展，我国在此领域人才储备不断扩大，技术能力不断提升，在整体发展水平上保持了与国际同步水平，在合成生物学学科技术的推动下，我国生物制造产业快速发展。氨基酸、维生素等传统产品的技术升级不断推进，一些重要产品上已经能部分突破专利封锁。在新产品开发上，国外拥有 1,3-丙二醇、聚乳酸等一系列产品的生物制造技术，而我国在长链二元酸等产品的生物制造技术上实现世界领先。在新合成途径设计、基因编辑这些最前沿、决定未来产业布局的研究方向上，总体保持了与国际并行。

合成生物学现有的发展多是基于自然界中已有生物合成途径实现生物制造。然而，部分物质并无现成的天然生物合成途径，这为今后生物制造产业的发展带来很大的挑战，但这也正是合成生物学真正展现其颠覆性价值之处，包括该等产品在内的高附加值、高性能产品将成为生物制造未来主攻方向。目前，能从零创建物质的全新生物合成途径报道较少，有诸多因素，比如瓶颈之一为微生物设计能力。此外，生物制造虽然对解决可持续发展等问题有积极作用，但所涉及学科众多，技术要求跨越生物、化学、工程等多个领域，如何实现学科交叉利用，有效降低生产成本，是生物制造未来发展的重要挑战。（WWTQ）