1、合成生物学概述
根据观研报告网发布的《中国合成生物学行业发展深度研究与投资趋势分析报告(2024-2031年)》显示,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。
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
类别 |
合成生物学 |
化学工程 |
核心技术 |
生物合成途径规模化解析、元件库建设、高通量组装和优化、人造系统的调试 |
化学催化过程、生产工艺包 |
原料来源 |
淀粉、纤维素、二氧化碳等可再生碳资源,具有清洁、高效、可再生等特点 |
石油、煤等不可再生化石资源 |
反应条件 |
常温常压,反应条件温和 |
多需高温高压,反应条件严苛 |
技术壁垒 |
实验室验证阶段到产业化放大阶段技术瓶颈众多,一般需要经历漫长的研究探索和生产实践 |
技术发展相对成熟,新增技术较少,主要聚焦于现有技术的优化 |
技术特点 |
降低工业过程能耗、物耗,减少废物排放与空气、水及土壤污染,以及大幅度降低生产成本 |
能耗较高,二氧化碳、废水等污染物排放量大,对环境的影响程度更高 |
涉及学科 |
生命科学与工程学、系统科学、信息科学、合成科学等的交叉融合 |
化学、化学工程学、材料学 |
资料来源:观研天下整理
2、多国提高重视,合成生物成为国际科技竞争焦点
自2020年开始,美国、英国、德国、日本等国家分别发布或更新生物经济战略,中国在2022年发布《“十四五”生物经济发展规划》,在2024年将“生物制造”写入政府工作报告并被列为新增长引擎之一。随着多国重视程度不断加深,合成生物成为国际科技竞争焦点。
2020-2024年全球主要合成生物参与国的战略部署
发布国家 |
发布年份 |
文件名称 |
主要内容 |
美国 |
2021 |
美国创新与竞争法案2021 |
“生物技术、医疗技术、基因组学和合成生物学”列为10项重点新兴技术;提出支持国家工程生物学计划 |
2022 |
芯片与科学法案2022 |
进一步强化“国家工程生物学研究和发展计划”具体举措 |
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2022 |
“促进生物技术和生物制造创新”总统令 |
分别从11个方面提出支持生物制造的具体政策;随后发布20亿美元投资计划 |
|
美国 |
2023 |
美国生物技术和生物制造远大目标 |
提出21项主题、49项目标,包括5年内基于合成生物学和生物制造能力生产至少25%的小分子药物活性药物成分,20年内通过生物制造途径满足至少30%的化学品需求,在供应链瓶颈环节(芯片用原材料、航空和航海燃料等)开发10种新生物制造产品等 |
英国 |
2021 |
国家创新战略 |
工程生物学列为优先发展的7大技术方向之一 |
德国 |
2020 |
国家生物经济战略2020 |
将合成生物学视作开发生物质原料的重要手段 |
加拿大 |
2020 |
加拿大工程生物学白皮书 |
重视工程生物学在促进低碳制造、粮食安全、先进健康等方面的经济社会价值 |
韩国 |
2022 |
第五次科技总体规划 |
推出“国家合成生物学计划”,预期未来10年内促进30%的制造业向生物产业转型 |
中国 |
2020 |
关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长点增长极的指导意见 |
支持建设合成生物技术创新中心,促进生物技术大力发展 |
2022 |
“十四五”生物经济发展规划 |
纲领性文件。推动合成生物学关键技术创新,以及在医药、农业、环境、能源和材料领域应用 |
|
2024 |
政府工作报告 |
强调生物制造为经济增长的新引擎之一 |
资料来源:观研天下整理
3、我国合成生物学从基础研究到产业发展进入快车道
近年来,我国把生物制造列为生物产业的重要内容,突出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,是促进合成生物学动能升级的主要推动力。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:观研天下整理
4、我国合成生物学市场寒意渐浓,融资规模减少
近两年,我国合成生物学行业实现规模化收入、业绩持续增长的公司很少,大部分企业仍在数百万、数千万元量级奋斗。同时,近一年,国内B轮及之后合成生物公司获得大额融资的少之又少。据不完全统计,2024年上半年(截至7月1日),市场官宣的融资数量仅18笔,其中16起交易为A轮系列及以前。
2024年1月1日-7月1日我国合成生物公司融资表
序号 |
新近融资时间 |
公司 |
融资轮次 |
金额 |
投资机构 |
业务方向 |
1 |
2024年1月 |
伯远生物 |
A轮 |
数千万元 |
由毅达资本领投中力资本、武汉农创基金和百赢基金等联合投资 |
植物基因编相和遗传转化科研服务 |
2 |
2024年1月 |
中科柏易金 |
Pre-A轮 |
数千万元 |
中科院创投独家投资 |
生物基乙:二酿、1,3-丙酿1.2-丙二等 |
3 |
2024年2月 |
中合基因 |
Pre-A轮 |
数千万元 |
北洋海棠基金领投杏泽资本和联想创投跟投 |
酶促基因合成技术及仪器开发 |
4 |
2024年2月 |
麦得发 |
A+轮 |
数千万元 |
华发集团旗下投资平台领投太平创新、摩天石跟投 |
纯生物基降解材料PHA及其下游高值衍生产品 |
5 |
2024年3月 |
中科国生 |
/ |
近亿元 |
华映资本领投者股东君联资本、君盛投资限投 |
生物基材料,如呋喃二甲酸(FDCA)、四氢呋喃二甲醇(THFDM)等 |
6 |
2024年3月 |
绿色康成 |
天使+轮 |
数千万元 |
招商局创投领投中科创星、常金控、启迪之星创投等机构跟投 |
高端化学品,如1,3-丁二酌、1.4-丁二酌等 |
7 |
2024年4月 |
君跻生物 |
Pre-A轮 |
数千万元 |
明熙资本 |
一站式基因服务技术平台 |
8 |
2024年4月 |
百葵锐生物 |
A轮 |
数千万元 |
勤智资本领投、粤科金融限投 |
靶向杀菌蛋白,抗哀多肽,胶原蛋白和生物基表面活性剂 |
9 |
2024年4月 |
津合生物 |
天使轮 |
/ |
天择资本、鼎晖投资联合领投,国宏嘉信、英诺天使基金跟投 |
无细胞电促酶催化 |
10 |
2024年4月 |
武汉睿嘉康 |
A轮及A+轮融资 |
数千万元 |
A轮由凯风创投领投,华恒生物跟投;A+轮由鼎库VGC首义科创母基金共同领投 |
非粮合成大宗醇酸,如纤维素乙酿、纤维素乳酸等 |
11 |
2024年4月 |
贻如生物 |
Pre-A轮 |
数千万元 |
星空资本领投、线性资本、旦恩资本和奇绩创坛跟投 |
生物基皮革 |
12 |
2024年4月 |
朴飞生物 |
Pre-A轮 |
数千万元 |
国宏嘉信资本、光点资本、Gopher Ventures |
生物基皮革 |
13 |
2024年5月 |
虹摹生物 |
A轮融资 |
数千万元 |
茅台科创、中金启德新医 |
生物医药、绿色农业、健康食品等产品,如HMO |
14 |
2024年5月 |
脂禾生物 |
Pre-A轮 |
数千万元 |
常州高新区科技人才基金、星空资本、银杏谷资本、三泽创投、鼎心资本、乾道集团共同投资 |
油脂类化学品 |
15 |
2024年6月 |
胶之屋 |
A轮 |
2000万美元 |
由XRATRA CERFUND领投,WVV Capital,Lauxera Capital Partners跟投 |
功能活性肽、生物医药中间体、功能食品配料及营养健康产品 |
16 |
2024年6月 |
微远生物 |
天使轮 |
数千万元 |
/ |
手性化合物、功能原料开发 |
17 |
2024年6月 |
酶有科技 |
天使轮 |
数千万元 |
由线性资本领投,奇绩创坛和旦恩资本跟投 |
Al技+酶法DNA合成 |
18 |
2024年7月 |
慕恩生物 |
C+轮 |
3亿元 |
国投聚力 |
功能微生物菌剂、活菌药物、替代蛋白等生物创新产品自有商业化微生物苗种库、元件库等 |
资料来源:观研天下整理
5、政策大力支持,国家队带资下场,我国合成生物学行业仍面临挑战
好在这一年来,国家出台了一系列对生物制造相关政策支持,成为合成生物学市场的核心变量之一。例如,2023年底召开的中央经济工作会议上,“生物制造”被定义成战略性新兴行业;2024年政府工作报告中,也明确将“生物制造”与商业航天、低空经济等一起,列为新增长引擎,成为新质生产力的重要赛道。
我国合成生物学行业相关政策
时间 |
政策 |
发布机构 |
相关内容 |
2012 |
《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》 |
国务院 |
支持先进生物制造科技研发,完善微生物资源中心与基因信息库,突破生物基原材料规模化生产工艺、非粮原料转化、合成生物技术、工程菌开发等关键技术,开发适用于化工、轻工、纺织等行业的生物法生产工艺。 |
2016 |
《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》 |
国务院 |
加强合成生物技术研发与应用。突破基因组化学合成、生物体系设计再造、人工生物调控等关键技术,研究推进人工生物及人工生物器件临床应用和产业化。推动生物育种、生态保护、能源生产等领域颠覆性技术创新,构建基础原料供给、物质转化合成、民生服务新模式,培育合成生物产业链。 |
2016 |
《国家创新驱动发展战略纲要》 |
中共中央、国务院 |
发展引领产业变革的颠覆性技术。开发移动互联技术、量子信息技术、空天技术,推动增材制造装备、智能机器人、无人驾驶汽车等发展,重视基因组、干细胞、合成生物、再生医学等技术对生命科学、生物育种、工业生物领域的深刻影响。 |
2016 |
《关于促进医药产业健康发展的指导意见》 |
国务院办公厅 |
实施绿色改造升级。利用现代生物技术改进传统生产工艺,大力推广基因工程、生物催化等生物替代技术,积极采用生物发酵方法生产药用活性物质。 |
2017 |
《“十三五”生物技术创新专项规划》 |
科技部 |
将合成生物技术列为“构建具有国际竞争力的现代产业技术体系”所需的“发展引领产业变革的颠覆性技术”之一。 |
2019 |
《关于支持建设国家合成生物技术创新中心的函》 |
科技部 |
建设国家合成生物技术创新中心,聚焦于合成生物关键核心技术和重大应用方向,重点突破工业酶和核心菌种自主构建与工程化应用的技术瓶颈制约,引领构建未来生物制造新的技术路径,形成重大关键技术源头供给。 |
2020 |
《关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长点增长极的指导意见》 |
国家发展改革委 |
系统规划国家生物安全风险防控和治理体系建设,加大生物安全与应急领域投资,加强国家生物制品检验检定创新平台建设,支持遗传细胞与遗传育种技术研发中心、合成生物技术创新中心、生物药技术创新中心建设,促进生物技术健康发展。 |
2021 |
《关于推动原料药产业高质量发展实施方案的通知》 |
国家发展改革委、工业和信息化部 |
推动生产技术创新升级。顺应原料药技术革新趋势,加快合成生物技术、连续流微反应、连续结晶和晶型控制等先进技术开发与应用,利用现代技术改造传统生产过程。 |
2022 |
《“十四五”生物经济发展规划》 |
国家发展改革委 |
开展前沿生物技术创新。推动合成生物学技术创新,突破生物制造菌种计算设计、高通量筛选、高效表达、精准调控等关键技术,有序推动在新药开发、疾病治疗、农业生产、物质合成、环境保护、能源供应和新材料开发等领域应用。 |
2024 |
《2024年国务院政府工作报告》 |
国务院 |
加快发展新质生产力,积极打造生物制造、商业航天、低空经济等新增长引擎。 |
资料来源:观研天下整理
同时,以招商局、国投集团、国药集团、中粮集团等央企均已领支持生物制造等战略新兴产业发展的任务。多个省市地方也已经募集合成生物产业基金:深圳合成生物专项基金规模15亿元、常州市基金矩阵规模20亿元、河南首支基金目标规模15亿元、盐城合成生物创投基金10亿等等。除了专项基金,不少地方政府引导基金也将生物制造列为重点投资方向。目前,国资已经成为合成生物学市场投资主力。
我国合成生物代表性产业集群
地区 |
产业集群生态 |
深圳 |
•4家研究院所,科研实力雄厚;•以华大基因为核心,吸引国内过半数合成生物初创企业;•以深圳先进院和合成院为基础,投资7亿元建设中国首个合成生物研究重大科技基础设施 |
天津 |
•2家研究院所:国家合成生物技术创新中心(投资近20亿)和天津合成生物学海河实验室;•与大型中央企业合作设立健康糖产业园区 |
上海 |
•3家研究院所,包括国内第一所合成生物重点实验室;•聚集凯赛生物、蓝晶微生物、依柯莱生物、等头部公司;•建立南大智慧城、张江、北科创生物技术产业园 |
北京 |
•清华大学、北京大学、北京化工大学等国内头部合成生物学院校,北京市合成生物制造技术创新中心•聚集博雅辑因、微元合成、镁伽生物等头部公司•打造中关村合成生物制造产业集聚区 |
资料来源:观研天下整理
不过,不同类型投资方选择被投的标准和估值接受度存在着巨大差异,所以拿到政府融资也绝非易事。“你只有一次机会,(公司/工厂)搬到了A城市,就不可能再搬出来,但A政府能给的钱其实有限,单个项目给到一亿人民币就已经很高。但如果企业迟迟没找到合适的商业化出路,这笔钱不足以救命。”马睿认为。
根据业内人士表示:“地方通常偏好投资几千万元招商,但投资几亿元的案例比较少。(这类决策)是终身追责,所以不会轻易投资。特别像深圳、北京等地的国资做了多年,早已练就火眼金睛,选公司的标准比较高,尽调也非常严格。大家越来越谨慎,不会只看技术就给你撒钱,公司还是要证明自己能赚钱。”
6、砍掉枝节业务,合成生物学行业发展道路漫长
那么在上述情况下,有部分企业选择精益创业,砍掉枝节业务,或者将农业、营养保健等方向的管线装入新公司,单独孵化融资;对于技术能力较强的合成生物公司,输出科研服务来补充现金流;创业者还会调整工艺,适应租借工厂、改造过剩产能产线的需求。
作为一个新赛道,合成生物学行业兴起时间不长。现阶段,全球每年生产的化工产品总量约23亿吨,而生物基产品仅1.8亿吨,其中生物基聚合物的总产量仅490万吨,约是化石基聚合物总量的1%,要实现“60%替代”,仍有很漫长的道路要走,有很多技术难点要克服。但是,不可否定的是,合成生物学行业仍然有较大的发展前景。(WYD)
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