合成生物学行业概述
合成生物学主要指使用已有的或改造过的基因模块通过工程学手段拼装、搭建一个自然界中根本没有的生命体系。因此，合成生物学是一门以工程学思想为指导、多学科结合的新兴领域，通过一系列重新设计与技术改造生物体或细胞以使其具有新的能力，在此过程中设计与构建一系列新的标准化的生物元件、组件与系统，以实现理想的生物制造能力。
合成生物学传统上分为两类，自上而下（top down）的合成生物学和自下而上（bottom up）的合成生物学。自上而下（top down）的合成生物学包括利用代谢和基因工程技术赋予活细胞新的功能。自下而上（bottom up）的合成生物学利用非天然的生物组分在体外创造新的生物系统，从而构建一个完全人工的细胞。
1990年，“人类基因组计划”在美国首先启动，中国在1999年加入该项计划，并承担相关工作，自2003年该计划宣布完成。20世纪90年代末，中国成立了遗传所人类基因组中心、北京华大基因研究中心等相关机构。进入21世纪，华大基因作为国内基因研究领域的头部企业，组织了一系列研究活动，推动中国在基因研究领域的发展，2005年，华大基因牵头中华协作组，承担的10%国际人类基因组单体型图计划（HapMap）在《Nature》发表。2008年，中国第一个合成生物学重点实验室——中国科学院合成生物学重点实验室成立，标志着中国合成生物学正式起步。2014年-2021年，基因测序快速发展，为合成生物学奠定了技术基础，2019年以来深圳合成生物学创新研究院、国家合成生物技术创新中心相继成立，中国合成生物学行业进入新阶段。2022年后，合成生物学的研究成果已逐步应用到下游领域；另一方面，随着人工智能、大数据等新兴信息技术持续向下游行业渗透，合成生物学的研究范式亦有所改变，当前，由AI赋能的数字合成生物学将会是未来发展的重要方向之一。
合成生物学行业政策
合成生物学行业政策的陆续出台助推了我国生物经济的快速发展，也推动了国内从事合成生物学领域的公司发展。“十四五”以来，合成生物学已经逐渐在天然产物合成、医学、能源、工业等多个领域应用。2024年1月，工信部等七部门印发《关于推动未来产业创新发展的实施意见》，提出要加快细胞和基因技术、合成生物、生物育种等前沿技术产业化，推动5G/6G、元宇宙、人工智能等技术赋能新型医疗服务，研发融合数字孪生、脑机交互等先进技术的高端医疗装备和健康用品。
合成生物学行业产业链
合成生物学的核心内容是生物元件、基因线路、基因组工程及代谢工程。生物技术的进步推动着合成生物学快速发展，颠覆性使能技术是支撑合成生物学发展的关键，基因测序、基因编辑、基因合成、细胞设计、高通量筛选等技术的发展对合成生物学的发展有着重要的支撑和推动作用，基因测序、DNA合成以及基因组编辑技术都是其核心使能技术。除此之外，合成生物学上游还包括葡萄糖、甘油和甲烷及其衍生物等原材料。合成生物学中游包括平台搭建和产品制造，平台型企业主要负责原料选择和底盘细胞选择及优化，产品制造企业则在各种平台基础上生产具体的产品。合成生物学下游应用广泛，目前比较成熟的应用领域包括医疗健康、工业化学品、农业、食品和能源，随着合成生物学技术的不断进步，未来其下游应用领域有望进一步扩展。
基因编辑技术在合成生物学中有着广泛的应用，并加速了合成生物学的发展。数据显示，2020至2022年，全球基因编辑技术市场规模自48.1亿美元增长到62.8亿美元，年复合增长率高达11.95%。2023年全球基因编辑技术市场规模继续扩大，达到约66.19亿美元。
合成生物学行业发展现状
在政策支持和技术进步的推动下，合成生物学市场规模维持高增速水平。数据显示，2022年中国合成生物学市场规模约9.37亿美元。随着合成生物学在理论和技术上不断取得突破，叠加其绿色环保、能耗少成本低等优势，合成生物学的应用范围不断拓宽，对医疗健康、科研、化学品、食品和饮料、环境监控及农业等领域产业深远影响。2023年中国合成生物学市场规模约为12亿美元。
近年来，合成生物制造发展迅速，并相继在各个领域取得了令人瞩目的重大成果，这些进展的取得离不开合成生物关键科学问题的深入研究与突破。预计未来十年，石油化工、煤化工产品的35%可被生物制造产品替代，成为可再生产品，对能源、材料、化工等领域产生广泛影响；包括牛奶、食糖、油脂、天然产物等农业产品一旦实现工业生物制造将产生巨大的颠覆性影响，其全球经济规模也十分可观，可以达到数十万亿美元。目前，通过合成生物制造，已经成功实现了一批大宗发酵产品、可再生化学与聚合材料、精细与医药化学品、天然产物、未来农产品等重大产品的生物制造，一氧化碳、甲醇以及二氧化碳等一碳原料利用方面也不断取得进展。
合成生物学产业可以划分为上、中、下游三个部分，分别代表工具型、平台型和产品型三个类别，对应三种商业模式。分别是以销售工具、试剂、材料产品为主的工具型模式；以协助研究开发，提供技术服务的平台型模式；以生产销售合成生物学产品的产品型模式。针对不同商业模式，梳理代表性企业如下，其中华大智造是工具型企业的领军企业，主要提供高通量基因测序仪产品；产品型企业类型较多，目前上市企业包括凯赛生物、华恒生物等，部分企业也已经递交上市申报书。
合成生物学行业企业格局和重点企业分析
1、企业格局
从中国合成生物学重点企业布局来看，目前企业的业务类型包括合成生物学研究成果生产、合成生物学研究服务、合成生物学相关配套产品（如基因测序仪）的生产；从营收规模来看，目前行业整体的营收规模较小，上市企业营收在数亿至数十亿人民币规模，更多企业未上市。
2、重点企业
上海凯赛生物技术股份有限公司（以下简称“凯赛生物”）是一家以合成生物学等学科为基础，利用生物制造技术，从事新型生物基材料的研发、生产及销售的高新技术企业，经过多年发展，公司已成为全球领先的利用生物制造规模化生产新材料的企业之一。2023年，公司围绕年初制定的发展目标，公司始终秉持“持续创新、求真务实”的价值观，进一步提升公司经营管理水平，继续加大研发投入优化生产工艺，稳步推进生产建设，积极拓展市场下游应用，在所有员工的坚持和努力下，公司提质增效工作进一步深入，在研发、生产、销售和战略布局等方面均取得了显著成效。数据统计，2023年凯赛生物合成生物材料行业营收为20.67亿元。
华熙生物科技股份有限公司（以下简称“华熙生物”）是全球知名的生物科技公司和生物活性材料公司，是集研发、生产和销售于一体的透明质酸全产业链平台企业，微生物发酵生产透明质酸技术处于全球领先。公司凭借微生物发酵和交联两大技术平台，以及中试转化平台、配方工艺研发平台、合成生物学研发平台、应用机理研发平台在内的六大研发平台，建立了生物活性材料从原料到医疗终端产品、功能性护肤品、功能性食品的全产业链业务体系，服务于全球的医药、化妆品、食品等领域的制造企业、医疗机构及终端用户。数据显示，2023年华熙生物医药制造营收为60.75亿元。
合成生物学行业发展趋势
1、下游应用场景拓展驱动合成生物学行业发展
合成生物学在医药、农业、能源、环境等多个领域都有广泛的应用。在医药领域，合成生物学可用于药物研发、疾病诊断和治疗等；在农业领域，可用于提高作物产量、改善作物品质等；在能源领域，可用于生产生物燃料等。下游应用场景的拓展为合成生物学行业的发展提供了重要的驱动力。随着科技的不断进步和应用领域的不断拓宽，合成生物学行业将会迎来更加广阔的发展前景。
2、技术创新驱动合成生物学行业发展
技术创新是驱动合成生物学发展的重要动力。通过CRISPR-Cas9等基因编辑技术，研究人员可以精确地切割、插入或替换DNA片段，从而实现对生物体遗传信息的精确操控。这种能力使得合成生物学能够创造出具有特定功能和性质的生物体，为医药、农业、能源等领域提供新的解决方案。随着基因编辑、合成DNA等技术的不断突破和进步，合成生物学领域正在经历前所未有的发展机遇。
3、细分应用领域全面发展
我国合成生物学在医药、化工领域具有较好的发展基础。因此，未来医药、化工领域仍将引领行业发展，此赛道也将涌现出更多的产品出现；受政策指引，企业将资源适当性倾斜至农业、食品合成生物学领域，该领域有望成为行业增长的新生力量，除了医药、化工、农业、食品领域之外，其他消费品领域、能源领域等细分领域有望随着行业的发展而进一步扩张，产品亦将不断更新迭代。
●以上数据及信息可参考智研咨询（www.chyxx.com）发布的《中国合成生物学行业市场运营态势及投资前景研判报告》。
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