合成生物学行业深度报告：以生物造万物，跨越多尺度寻求最优解.pdf

合成生物学行业深度报告：以生物造万物，跨越多尺度寻求最优解。合成生物学：打破传统发酵的局限性，绿色制造与可持续发展新引擎，变“黑金经济” 为“绿金经济”。合成生物学本质是利用工程化设计理念，从基因层面对生物体进行有 目标的设计、改造乃至重新合成，通过构建基于人工基因线路的定制化细胞，实现目标 化合物、药物或功能材料的大规模生产及应用。生物制造顺应时代“绿色、低碳、循 环”的发展要求，是我国破解化石原料瓶颈、变革传统制造工艺的重要方向。据世界经 合组织（OECD）预测，到 2030 年将有 35%的化学品和其它工业产品来自生物制造， 生物制造在生物经济中的贡献率将达到 39%，且将有 25%有机化学品和 20%的化石燃 料由生物基化产品取代，基于可再生资源的生物经济形态终将形成。

从技术突破—高效、稳定量产—商业化放量，合成生物学的成功商业化需要在多尺度上 寻求最优解。合成生物学属于典型的交叉学科，从实验室再到最终产品的商业化，将经 历分子尺度、电路/网络尺度、细胞尺度、生物群落尺度乃至社会尺度的多重放大发展。 1）在分子尺度上，基于 AI、基因等技术量身定制并合成对应的酶蛋白；2）在电路/网 络尺度上，设计精简高效的代谢路径，考虑酶在代谢过程中的协同工作，并尽可能减少 有毒中间体和副反应；3）在细胞尺度上，为代谢路径寻找适合的宿主（底盘细胞）， 优化宿主对于环境的耐受性；4）在生物群落尺度上，生产规模的不断放大，细胞群在 复杂的生物反应器环境中相互作用，营养物质的可用性和运输，以及反应器内部环境条 件控制（如温度、湿度、氧气、pH 值等）将变得举足轻重；5）在社会尺度上，作为一 款商业化产品，经济效益、社会效益等方面是主要考量，需要兼顾产品质量、成本控 制、ESG标准等问题。

生物制造产业获得全球广泛认可，产业链涌现出许多优秀企业，短期产品型公司发展更好。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：1）上游：底层技术赋能，以销售工具、试剂、材料产品为主；2）中 游：聚焦技术突破，以协助研究开发，提供技术服务为主；3）下游：专注产品落地，以 生产销售合成生物学产品为主。全球范围看，海外典型的合成生物学企业主要是聚焦技 术赋能、技术服务的平台型公司，国内典型的合成生物学企业则主要是专注产品落地的 产品型公司，此外生物制造来势汹汹，诸如美国的巴斯夫、杜邦、埃克森美孚，德国的 拜尔，法国的道达尔能源，荷兰的DSM，日本的三井、日本化药、三菱，韩国的LG化 工等传统化工企业也纷纷开展合成生物学的布局。