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2021年至今，全球資本市場(chǎng)上刮起一陣合成生物學(xué)風(fēng)。據(jù)SynBioBeta統(tǒng)計(jì)，2021年全球合成生物學(xué)投融資金額達(dá)到180億美元。國(guó)內(nèi)合成生物學(xué)賽道同樣炙手可熱，多家頭部投資機(jī)構(gòu)紛紛布局，合成生物學(xué)賽道在學(xué)界、業(yè)界備受矚目。什么是合成生物學(xué)？它能帶來哪些顛覆性技術(shù)？國(guó)內(nèi)哪些企業(yè)在布局？
合成生物學(xué)
第三次生物技術(shù)革命
合成生物學(xué)（Synthetic Biology）的概念最早出現(xiàn)于1910年，由法國(guó)物理化學(xué)家 Stephaneleda首次提出。它是指通過工程化的思路，對(duì)生物體功能代碼，如酶、合成途徑，及底盤細(xì)胞的代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行重編以設(shè)計(jì)出帶有新型功能的生命體，并完成特定用途的一門嶄新科學(xué)。合成生物學(xué)是繼“DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)”和“人類基因組計(jì)劃”之后，以工程化的手段設(shè)計(jì)合成基因組為標(biāo)志的第三次生物技術(shù)革命。其涉及領(lǐng)域包括系統(tǒng)生物學(xué)、基因工程、信息論、物理學(xué)、納米技術(shù)等。目前，合成生物學(xué)已在多個(gè)行業(yè)落實(shí)應(yīng)用，例如農(nóng)業(yè)、能源、制造業(yè)及醫(yī)藥學(xué)等。合成生物學(xué)的發(fā)展大體上經(jīng)歷了五個(gè)階段：
- 萌芽期 （1961-1999年）基因操作在代謝工程領(lǐng)域的應(yīng)用，里程碑成果：大腸桿菌合成青蒿素前體
- 奠基時(shí)期 （2000—2003年）基因線路工程的建立及其在代謝工程中的成功運(yùn)用
- 成長(zhǎng)期 （2004—2007年）基因工程技術(shù)進(jìn)步比較緩慢
- 應(yīng)用轉(zhuǎn)化期 （2008—2013年）基因編輯技術(shù)的突破，合成生物學(xué)的應(yīng)用場(chǎng)景得到大幅拓寬
- 全面提升期 （2014-至今）基因編輯技術(shù)與生物醫(yī)藥大數(shù)據(jù)相結(jié)合，全面推進(jìn)合成生物學(xué)進(jìn)展
政策驅(qū)動(dòng)助力合成生物學(xué)快速發(fā)展
根據(jù)麥肯錫的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)到2025年，合成生物學(xué)與生物制造的經(jīng)濟(jì)影響將達(dá)到1000億美元，未來全球物質(zhì)投入中的60%可以通過生物制造方式生產(chǎn)，合成生物學(xué)的應(yīng)用將在未來10-20年內(nèi)緩解全球疾病總負(fù)擔(dān)的1-3%，每年在醫(yī)藥健康方面潛在影響涉及0.5至1.2萬億美元。最終可解決全球疾病總負(fù)擔(dān)的45%。預(yù)計(jì)2030-2040年，合成生物學(xué)每年帶來的經(jīng)濟(jì)影響約1.8至3.6萬億美元，將影響眾多領(lǐng)域。巨大的發(fā)展前景吸引了眾多資本和市場(chǎng)的目光。根據(jù)Synbiobeta數(shù)據(jù)，2020年合成生物學(xué)獲得融資總和達(dá)78億美元，約為上一峰值2018年的兩倍。2021年合成生物學(xué)行業(yè)融資總額約180億美元，幾乎是2009年以來該行業(yè)融資的總和。在國(guó)內(nèi)，2015-2020年間每年的合成生物學(xué)領(lǐng)域投融資數(shù)量?jī)H有個(gè)位數(shù)，直到2021年實(shí)現(xiàn)爆發(fā)，僅一年就有16例；投融資金額方面，2018年實(shí)現(xiàn)爆發(fā)，達(dá)到26.71億元；2020年、2021年分別為21.6億元、22.95億元，呈現(xiàn)出一片繁榮的景象。進(jìn)入2021年以來，國(guó)內(nèi)多個(gè)地區(qū)相繼出臺(tái)了推動(dòng)合成生物技術(shù)成果落地的政策，應(yīng)用在醫(yī)藥、能源、材料、化工等領(lǐng)域。國(guó)家衛(wèi)計(jì)委在2020年8月發(fā)布了《關(guān)于擴(kuò)大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)投資培育壯大新增長(zhǎng)點(diǎn)增長(zhǎng)極的指導(dǎo)意見》，支持包括建設(shè)合成生物技術(shù)創(chuàng)新中心在內(nèi)的各項(xiàng)細(xì)則，促進(jìn)生物技術(shù)大力發(fā)展。2021年1月，北京市發(fā)改委在《中國(guó)（北京）自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)科技創(chuàng)新片區(qū)海淀組團(tuán)實(shí)施方案》中提到，重點(diǎn)圍繞細(xì)胞基因治療、合成生物學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、高端醫(yī)療器械等布局重大產(chǎn)業(yè)平臺(tái)和重點(diǎn)項(xiàng)目。2021年3月，深圳市人民政府在《深圳光明科學(xué)城總體發(fā)展規(guī)劃（2020-2035年）》中指出，在生命領(lǐng)域，重點(diǎn)發(fā)展合成生物學(xué)、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)等細(xì)分領(lǐng)域，建設(shè)合成生物中試平臺(tái)和成果轉(zhuǎn)化基地等，大力發(fā)展合成生物相關(guān)新興產(chǎn)業(yè)。2021年6月，上海市人民政府出臺(tái)《上海市戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》，推動(dòng)基因編輯、重組等技術(shù)發(fā)展，構(gòu)建可生產(chǎn)藥物、化學(xué)品、天然產(chǎn)物的細(xì)胞工廠，推動(dòng)合成生物學(xué)技術(shù)工業(yè)應(yīng)用。2021年11月，國(guó)家發(fā)改委、工信部聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于推動(dòng)原料藥產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案的通知》，明確提到了要加快合成生物學(xué)等先進(jìn)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，確保新形勢(shì)下原料藥產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。可以預(yù)見，合成生物學(xué)研究將對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展帶來重大意義。
國(guó)內(nèi)布局企業(yè)
截止目前，國(guó)內(nèi)從事合成生物學(xué)領(lǐng)域的公司已多達(dá)數(shù)十家。合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)可以劃分為上、中、下游三個(gè)部分，分別代表工具型、平臺(tái)型和產(chǎn)品型三個(gè)類別。工具型公司多是與DNA相關(guān)，提供包括測(cè)序、合成，基因編輯等服務(wù)，平臺(tái)型公司側(cè)重對(duì)菌株的篩選與改造、培養(yǎng)成分開發(fā)等，旨在提供生物體設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)等合成生物平臺(tái)，由于自身缺乏應(yīng)用層面的落地產(chǎn)品，盈利能力受限。產(chǎn)品型公司則打通從生物改造、發(fā)酵純化到產(chǎn)品改性的全產(chǎn)業(yè)鏈，因而更具盈利能力。國(guó)內(nèi)工具型公司代表有華大智造、新格元生物、金斯瑞、伯科生物、擎科生物、銳博生物；平臺(tái)型代表公司有恩和生物、弈柯萊生物、酶賽生物；產(chǎn)品型代表公司有華熙生物、瑞德林、欣貝萊生物、藍(lán)晶微生物、森瑞斯。下面對(duì)重點(diǎn)企業(yè)的合成業(yè)務(wù)簡(jiǎn)要介紹。
華大智造主要為合成生物學(xué)行業(yè)提供關(guān)鍵的技術(shù)及產(chǎn)品支持，業(yè)務(wù)主要包括基因合成、Oligo合成等，在國(guó)內(nèi)擁有七大合成基地，通過iBEST難度基因合成技術(shù)和創(chuàng)新的基因組體外拼接技術(shù)在合成行業(yè)中占有領(lǐng)先地位，2021年多組學(xué)大數(shù)據(jù)服務(wù)與合成業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)營(yíng)收6.42億元。
新格元生物專注高通量單細(xì)胞多組學(xué)平臺(tái)產(chǎn)品的自主開發(fā)及臨床轉(zhuǎn)化。該公司成立后發(fā)展迅速，現(xiàn)已擁有國(guó)際領(lǐng)先的一站式高通量單細(xì)胞測(cè)序平臺(tái)，提供從組織樣本處理，高通量單細(xì)胞分離及測(cè)序文庫構(gòu)建，到數(shù)據(jù)分析和臨床意義挖掘的全面解決方案。并已服務(wù)200余家知名醫(yī)院、藥企及科研院所。
恩和生物（Bota Biosciences）專注合成生物學(xué)領(lǐng)域，利用標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化的高通量濕實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（Bio-foundry），結(jié)合生物信息計(jì)算和機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)生物體進(jìn)行系統(tǒng)性、工程性編輯、致力于開發(fā)高效、綠色、低成本，且適用于大規(guī)模生產(chǎn)的工業(yè)化制造技術(shù)。搭建了以計(jì)算為基礎(chǔ)的涵蓋酶工程、菌株工程和發(fā)酵工藝的合成生物平臺(tái)。
弈柯萊生物目前通過自行搭建的合成生物學(xué)技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)，已成功實(shí)現(xiàn)10余項(xiàng)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)品管線覆蓋了生物醫(yī)藥、綠色農(nóng)業(yè)、營(yíng)養(yǎng)健康等眾多領(lǐng)域。此外，公司還有近20種在研產(chǎn)品管線，處于實(shí)驗(yàn)、小試或中試階段。
華熙生物目前已搭建完成多個(gè)合成生物學(xué)技術(shù)平臺(tái)，包括功能糖合成生物技術(shù)平臺(tái)、功能蛋白及氨基酸合成技術(shù)平臺(tái)、天然產(chǎn)物合成技術(shù)平臺(tái)、蛋白高效表達(dá)及酶工程改造技術(shù)平臺(tái)等。截至2021年，公司進(jìn)行原料及合成生物研發(fā)項(xiàng)目達(dá)99項(xiàng)。
瑞德林是以合成生物技術(shù)為核心，多學(xué)科交叉應(yīng)用的創(chuàng)新型高新技術(shù)企業(yè)；不同于其他酶催化企業(yè)只局限于醫(yī)藥中間體等難度小的產(chǎn)品，瑞德林生物是全球范圍內(nèi)率先將酶催化技術(shù)應(yīng)用于肽類、糖類和核酸類等特色功能原料的規(guī)模化生產(chǎn)的企業(yè)，并積極探索產(chǎn)品在新領(lǐng)域的應(yīng)用。瑞德林是全球首家同時(shí)擁有三代生物技術(shù)（發(fā)酵和酶定向催化技術(shù)）和二代化學(xué)技術(shù)（液相、固相化學(xué)合成技術(shù)等）并應(yīng)用于多肽的企業(yè)，產(chǎn)品覆蓋特色原料藥、化妝品功能原料、功能性分子砌塊等領(lǐng)域。
欣貝萊生物專注于菌株的改善與工業(yè)化的轉(zhuǎn)化。基于此，公司目前已成功搭建了自己的合成生物綠色制造平臺(tái)：高通量篩選平臺(tái)、生物信息大數(shù)據(jù)平臺(tái)以及生物酶設(shè)計(jì)改造平臺(tái)。通過挖掘高通量測(cè)序的基因組及核心基因數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，找到相關(guān)代謝途徑，針對(duì)酵母和大腸桿菌等高效工程菌株，構(gòu)建細(xì)胞工廠，找到關(guān)鍵生物酶進(jìn)行設(shè)計(jì)改造提高生物酶催化活性從而提高細(xì)胞工廠的運(yùn)作效率。欣貝萊生物是國(guó)內(nèi)較早涉足合成生物學(xué)領(lǐng)域的一批企業(yè)，以合成生物學(xué)技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為基礎(chǔ)，通過細(xì)胞工廠制造出高純度、低成本、低污染的高附加值藥物原料及大宗化工原料，在工業(yè)、醫(yī)藥、美容等行業(yè)的原料市場(chǎng)開辟出一條綠色制造研發(fā)通道的產(chǎn)業(yè)鏈。
總結(jié)
總之，合成生物學(xué)是一個(gè)綜合賽道，是行業(yè)的底層技術(shù)平臺(tái)之一，可以應(yīng)用于生物制藥、食品消費(fèi)、化工和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等很多領(lǐng)域，擁有大量的潛在落地場(chǎng)景。也正因此，合成生物學(xué)深受資本青睞，成為最近兩年生物制藥資本寒冬下，仍然火熱、讓無數(shù)投資人轉(zhuǎn)入的賽道。不過作為朝陽行業(yè)，在為公司帶來高盈利能力的同時(shí)，也面臨一些問題，如生物安保、規(guī)?；龋罱K真正能交付出產(chǎn)品并為產(chǎn)品開拓出多應(yīng)用場(chǎng)景的公司才能取得勝利。1.https://www.nature.com/articles/nrg2775；2.https://www.nature.com/articles/s41467-022-29120-y；3.https://www.nature.com/articles/s41586-020-2149-4；
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