合成生物学市场现状、发展意义及产业链如何？

合成生物学具有广阔市场，上游与下游产值占比高。

1. 合成生物学行业正在经历高速成长，五年复合增速约 28%

合成生物学市场潜力较大，正在经历高速成长。根据 BCC Research 统计， 2021 年全球合成生物学市场规模约为 95 亿美元，预计 2026 年达到 332 亿美元， 对应 2021-2026 年五年复合增速约为 28%，技术革新与政策支持促进合成生物学 行业发展，行业前景广阔。合成生物学可以应用于医疗健康、食品饮料、化工产 业等多个领域，其中医疗健康是第一大应用市场。2021 年医疗健康合成生物学市 场规模为 32.2 亿美元，预计 2026 将达到 69 亿美元，对应 5 年复合增速约为 16%， 龙头公司具有先发优势，增速有望超过行业平均。

目前合成生物学市场主要由欧美主导，从市场规模来看，首先是北美市场、 其次是欧洲市场，亚太则是全球第三大市场。2021 年北美、欧洲、亚太地区和世 界主要其他地区（ROW）合成生物学市场规模为 56.8 亿美元、23.4 亿美元、12.1 亿美元和 2.9 亿美元，分别占比 60%、25%、13%和 3%。

2. 发展合成生物学具有重要战略意义，多国纷纷出台政策支持

发展合成生物学具有节能减排、有利于保障供应链安全、颠覆全球供给格局 等重要战略和商业意义。首先，发展合成生物学可以促进替代化石原料，达到节 能减排的效果。根据世界资源研究所的统计，全球二氧化碳排放的主要来源是化 石燃料的燃烧，占碳排放总量的 75.6%。为了实现《巴黎协定》中要求的 2050 年 全球净零碳排放的目标，需要减少对化石能源的投资。在原料端，我们可以使用 清洁的生物质或二氧化碳作为碳源，以替代传统的高污染化石原料；在生产端， 可以采用高效的体外生物催化体系统或细胞工厂，以替代传统的多步化学反应过 程。此外，发展替代性生物燃料也有利于减少石油价格波动的影响。

例如，第二 次海湾战争引发了原油价格的上涨，美国政府为了应对这一问题，推出了一系列 生物产业的补贴措施，旨在激励企业利用合成生物学技术，开发出能够替代石油的生物能源。与石油化工路线相比，目前生物制造产品平均节能减排 30%至 50%， 这一比例预计未来有望提高到 50%-70%。 其次，发展合成生物药也有助于保障供应链安全，打破原料或产品的进口依 赖。华恒生物作为全球首家采用发酵法生产丙氨酸的企业，成功地打破了传统生 产路线对石油基原料的依赖。凯赛生物建立了全球代表性的合成生物学长链二元 酸生产平台，有效地打破了国内以往对长链二元酸全部依赖进口的局面，增强了 国内产业的自给自足能力，并提升了国家在全球生物制造领域的竞争力。

第三，发展合成生物学，有望推动行业集中度提升，在全球形成产业竞争力。 例如，华熙生物通过对于发酵种子的培养及产量优化，其玻尿酸产率从成立之初 的不足 3g/L，发展到现在的 12-14g/L，远超国际平均水平，其玻尿酸市占率提 升至 40%以上。类似的，通过技术改进巨子生物和锦波生物在重组胶原蛋白领域 全球供给份额超过 95%。凯赛生物在全球长链二元酸市场中的供给份额超过 80%， 打破了中国以往对此类原料的进口依赖。华恒生物作为全球首家采用发酵法生产 丙氨酸的企业，其全球供给份额超过 50%。 基于合成生物学重要的战略意义，全球多个国家推出鼓励合成生物学的政策。 美国农业部（USDA）从 2006 年开始支持合成生物学研究，随后其他机构如国家 科学基金会（NSF）、国立卫生研究院（NIH）、能源部（DOE）、国防部（DOD）等也 加入支持。2019-2021 年，美国工程生物学研究联盟（EBRC）相继发布《工程生 物学：下一代生物经济的研究路线图》、《微生物组工程：下一代生物经济研究路 线图》、《工程生物学与材料科学：跨学科创新研究路线图》等。

英国也是较早关注合成生物学的国家之一。2009 年英国皇家工程院（RAE） 发布了《合成生物学：范围、应用和启示》报告，强调国家战略规划的重要性。 2012 年，英国商业、创新与技能部（BIS）发布《英国合成生物学路线图》，提出 了基础科学与工程、负责任的研发与创新、用于商业的技术、应用与市场、国际 合作 5 个核心主题。2016 年，BIS 支持成立的合成生物学领导理事会（SBLC）又 推出“英国合成生物学战略计划”，提出了 2030 年实现英国合成生物学上百亿欧 元市场的目标。此外，德国、法国、日本、澳大利亚等发达国家在合成生物学方 面也在积极布局，纷纷发布支持性政策，推动行业发展。

国家层面与多地地方政府也陆续出台合成生物学产业支持政策。2022 年 5 月，国家发改委印发《“十四五”生物经济发展规划》，多次提及合成生物学，覆 盖医疗健康、食品消费两大领域。此外，2024 年 3 月，国务院总理李强在十四届 全国人民代表大会第二次会议上的政府工作报告中指出：2024 年要加快发展“新 质生产力”，积极打造生物制造、商业航天、低空经济等产业作为经济新增长引擎。北京、江苏、深圳、上海、重庆等多地政府陆续出台支持合成生物学产业发 展的配套政策。

在国家大力支持下，合成生物学研发热情高涨，科研项目数量不断攀升。2010 年，国家重点基础研究发展计划（“973 计划”）首个合成生物学项目启动，至 2015 年连续支持了 10 个项目，为我国合成生物学的发展奠定了重要基础。2018 年， 国家重点研发计划“合成生物学”专项正式发布，重点方向围绕医药健康、环境 与能源、农业与食品、工程材料等。 报名 iGEM（国际基因工程机器大赛）赛事的人数也在节节攀升。iGEM 是一 个在合成生物学领域备受瞩目的年度竞赛，它为全球的本科生、研究生和高中生 提供了一个展示才华和创新思维的平台。参赛者们运用 BioBricks 这一标准化的 生物元件库，设计并构建各种基因工程系统。竞赛项目覆盖了广泛的应用领域， 从简单的生物电路设计到复杂的农业解决方案，再到环境保护等全球性问题。iGEM 始于 2003 年，由麻省理工学院（MIT）发起，参赛队伍从 2004 年的 5 支队 伍增加至 2021 年的 350 支队伍。许多参赛的学生在毕业后进入该领域工作，甚 至成立公司，例如美国生物技术公司 Ginkgo Bioworks 的创始人汤姆·奈特（Tom Knight），同时也是 iGEM 的创始人之一。

3. 上游使能技术和产品以及下游终端产品在价值链中产值占比高

合成生物学产业链可分为上、中、下游三个环节。上游聚焦使能技术的开发， 包括读-写-编-学、自动化/高通量化和生物制造等，关注底层技术革新以及研发 上的降本增效，包括测序、DNA 合成、DNA 拼接、基因编辑、定向进化、设备自 动化/高通量化、虚拟测试、AI 赋能等。中游是对生物系统及生物体进行设计、 改造的技术平台，核心在于路径开发，合成路线的选择以及技术上的跑通，例如 底盘细胞选择及改造、培养条件优化、纯化方法开发等。中游企业与下游企业相 比，更强调技术平台的通用性，具备潜在 CRO 属性。下游则侧重应用开发和产品 落地，核心技术则在于大规模生产的成本、批间差及良品率等的把控，涵盖医药、 能源、化工、农业、消费品等诸多行业。其中，在医药行业中合成生物学可应用 的领域众多，包括细胞免疫疗法、RNA 药物、基因编辑疗法等创新疗法，以及体 外检测、医疗耗材、药物成分生产和制药用酶等多个细分赛道。与中游企业相比， 下游企业更强调应用领域的聚焦、产品的精细打磨及商业化放量。中下游企业之间并无明确界限，现阶段行业整体尚处在产业发展早期，不少生物技术公司实质 上为中下游一体化布局。

就产值而言，上游使能技术和产品以及下游终端产品的市场规模较大、增速 较快。根据 BCC Research 数据，2021 年，使能技术和产品、生物元件、整合系 统、终端产品的市场规模分别为 35.2 亿、8 亿、5.1 亿和 46.9 亿美元，占比分 别为 37%、8%、5%和 49%。预计到 2026 年，这些细分板块的规模将分别达到 123.3 亿、21.8 亿、14.8 亿和 172.1 亿美元，2021 年-2026 年的复合增长率分别为 29%、 22%、24%和 30%。

在上游使能技术和产品中，基因编辑和 DNA 测序是主要的细分领域。根据 BCC Research 数据，2021 年基因编辑和基因测序的市场规模分别为 23.6 亿美元 与 4.8 亿美元，分别占上游使能技术和产品的 67%和 14%。预计到 2026 年基因编 辑和基因测序的市场规模将分别达到 94.5 亿美元与 13.4 亿美元，分别占上游使 能技术和产品的 77%和 11%。 就下游终端产品而言，医疗健康是第一大应用领域。2021 年医疗健康的合 成生物学终端产品市场规模为 23.3 亿美元，占下游终端产品市场的 50%；预计 到 2026 年该市场规模将达到 53.5 亿美元，占比为 31%，随着合成生物学学科的 发展，在食品饮料、农业等应用领域得到不断延伸，然而医药依然是第一大终端 产品市场。

从毛利率水平来看，参考华大智造测序仪业务与金斯瑞生命科学服务及产品 相关业务，使能技术的毛利率约在 50%-60%；而通过参考川宁生物与奕柯莱毛利 率水平，我们预计下游原料药和中间体的毛利率约在 30%左右。仿制药毛利率约 在 50%左右，创新药行业的毛利率相对较高，在 70%-90%左右。