合成生物學是 21 世紀最值得關(guān)注的行業(yè)之一
合成生物學發(fā)展迅猛，生物制造前景廣闊
合成生物學是一門發(fā)展迅猛的前沿交叉學科。合成生物學（Synthetic biology）是一 門匯集生物學、基因組學、工程學和信息學等多種學科的交叉學科，其實現(xiàn)的技術(shù)路徑是 運用系統(tǒng)生物學和工程學原理，以基因組和生化分子合成為基礎(chǔ)，綜合生物化學、生物物 理和生物信息等技術(shù)，旨在設(shè)計、改造、重建生物分子、生物元件和生物分化過程，以構(gòu) 建具有生命活性的生物元件、系統(tǒng)以及人造細胞或生物體。1980 年，Barbara Hobom 開 始使用“合成生物學”這一概念來表述基因重組技術(shù)，隨著基因合成技術(shù)、基因測序技術(shù) 等在 20 世紀八十年代、九十年代不斷成熟，對生命的研究進入了基因組時代，也為合成 生物學的發(fā)展奠定了實質(zhì)性的、全面的物質(zhì)基礎(chǔ)。合成生物學在進入 21 世紀后發(fā)展迅猛， 2004 年美國 MIT 出版的《技術(shù)評論》就把合成生物學選為將改變世界的十大技術(shù)之一； 2010 年合成生物學位列《Science》雜志評出的十大科學突破第 2 名和《Nature》雜志盤 點的 12 件重大科學事件第 4 名；2013 年國際著名咨詢機構(gòu)麥肯錫公司將合成生物學評為 能夠引起人類生活以及全球經(jīng)濟發(fā)生革命性進展的顛覆性科技。
合成生物學類似于計算機編程，改造生命體相當于編寫新的“程序”。合成生物學借 助生命體高效的代謝系統(tǒng)，通過基因編輯技術(shù)改造生命體以設(shè)計合成，使得在生物體內(nèi)定 向、高效組裝物質(zhì)和材料。我們認為，合成生物學類似于計算機編程，細胞是生命體的結(jié) 構(gòu)與生命活動的基本單位，而細胞代謝與基因表達密切相關(guān)，因此可以把基因組比作“造 物主”編寫的“程序”，生命體的活動按照該“程序”運作，而人類通過生物技術(shù)和基因 技術(shù)的進步對基因的理解不斷深化，直至能夠自行通過基因編輯設(shè)計代謝途徑，相當于對 “造物主”的“程序”進行反向編譯，在理解“編程語言”后自行編寫能夠?qū)崿F(xiàn)特定目的 的新“程序”。
生物制造是合成生物學的重要應(yīng)用場景。合成生物學被廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)業(yè)，在推動 科學革命的同時，合成生物學技術(shù)正快速向?qū)嵱没?、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。合成生物學技術(shù)應(yīng) 用涵蓋平臺開發(fā)、醫(yī)藥、化工、能源、食品和農(nóng)業(yè)等重點領(lǐng)域，簡單來看，合成生物學能夠改造的生命體包括動物、植物、微生物（細胞），但是動物和植物都是更加復雜的生命 系統(tǒng)，以目前的技術(shù)手段難以實現(xiàn)理想的結(jié)果，因此通過改造微生物（細胞）來進行發(fā)酵 生產(chǎn)（即生物制造）成為合成生物學最先落地也是近年來最重要的應(yīng)用場景。
生物制造有望成為對標化工的龐大產(chǎn)業(yè)。生物制造作為一種革命性的生產(chǎn)方式，以改 造后生物體作為高效細胞微工廠，進行定向化、高效化、大規(guī)?；镔|(zhì)加工與轉(zhuǎn)化，為社 會發(fā)展提供工業(yè)商品。根據(jù)麥肯錫的數(shù)據(jù)，原則上全球經(jīng)濟物質(zhì)投入中的 60%可由生物產(chǎn) 生，加之其生產(chǎn)過程綠色、條件溫和、原材料取得便利，未來發(fā)展空間非常廣闊。生物制 造具有高效、清潔、可再生等特點，是綠色、低碳、可持續(xù)的經(jīng)濟發(fā)展模式，在能源、化 工等領(lǐng)域具有改變世界工業(yè)格局的潛力。根據(jù)白宮簡報《拜登總統(tǒng)將啟動國家生物技術(shù)和 生物制造計劃》，到本世紀末，生物制造可能占全球制造業(yè)產(chǎn)出的三分之一以上，價值接 近 30 萬億美元。盡管生物制造產(chǎn)業(yè)還有很長的路要走，但我們認為其有望發(fā)展成為對標 化工的龐大產(chǎn)業(yè)。
相比其他生產(chǎn)方式，生物制造的核心優(yōu)勢在于憑借助細胞工廠的高效代謝系統(tǒng)降低成 本和減少排放。生產(chǎn)是通過若干物理過程或化學過程將原材料加工轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品的過程，以 某些流程復雜的化工生產(chǎn)為例，從原材料到最終產(chǎn)物往往要經(jīng)過數(shù)步化學反應(yīng)，其中每一 步涉及的轉(zhuǎn)化率、催化劑、設(shè)備折舊、能源消耗等因素都將增加生產(chǎn)成本，因此對于這些 生產(chǎn)過程，制造費用往往明顯高于原材料成本，而如果能構(gòu)建出高效的細胞工廠將原材料 轉(zhuǎn)化成同樣的產(chǎn)品，將有效降低成本，因為原材料到產(chǎn)物的一系列化學反應(yīng)將在細胞內(nèi)進 行（即借助代謝系統(tǒng)），只需要提供適宜發(fā)酵的條件，遠比自行進行反應(yīng)容易。打個比方， 想要通過化學反應(yīng)將青草轉(zhuǎn)化成牛奶，無疑是十分困難的，而將青草喂給奶牛再擠出牛奶， 顯然更容易，本質(zhì)是利用了奶牛的代謝系統(tǒng)。舉個實際例子，華恒生物構(gòu)建了以可再生葡 萄糖為原料厭氧發(fā)酵生產(chǎn) L-丙氨酸的微生物細胞工廠，相比傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，實現(xiàn)了降本 減排。根據(jù)中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所統(tǒng)計，和石化路線相比，目前生物制造產(chǎn)品平 均節(jié)能減排 30%-50%，未來潛力將達到 50%-70%，這對化石原料替代、高能耗高物耗高 排放工藝路線替代以及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級，將產(chǎn)生重要的推動作用。
生物制造和傳統(tǒng)發(fā)酵的關(guān)鍵區(qū)別在于菌種。傳統(tǒng)發(fā)酵往往通過對野生菌種采取各種誘 變方式，選育出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)菌種，隨著下游各領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品需求的多元化，天然存在的微生物 中缺乏所需產(chǎn)物的代謝途徑，或其代謝途徑調(diào)控復雜，所需產(chǎn)物難以實現(xiàn)過量積累。盡管 存在相對成熟的人工代謝調(diào)控方法—基因修飾如密碼子優(yōu)化、過量表達、競爭途徑敲除等 和發(fā)酵條件控制如溫度、pH、供氧量、培養(yǎng)基碳氮比、前體物質(zhì)添加等，但是傳統(tǒng)改造屬 于靜態(tài)調(diào)控，改造菌種往往遇到瓶頸。生物制造的核心在于用合成生物學技術(shù)構(gòu)建高效細 胞工廠，借助編輯工具和生物元件進行代謝通路的移植或動態(tài)調(diào)控。將合成生物學工具應(yīng) 用于定向進化，能縮短菌種定向進化周期，增加突變體篩選效率，將其應(yīng)用于代謝工程， 在將生物系統(tǒng)作為一個整體進行工程改造前提下，通過動態(tài)控制各復雜途徑表達量，可以 迅速提升產(chǎn)品多樣性。
底層技術(shù)不斷進步，助力合成生物學釋放潛力
合成生物學的發(fā)展得益于多種底層技術(shù)的進步。合成生物學本身的發(fā)展和增長要歸功 于多種技術(shù)的融合，包括 DNA/RNA 設(shè)計和合成、基因測序和基因編輯等基礎(chǔ)技術(shù)，以及 一系列不斷擴展的技術(shù)，如計算、生物信息學、多組學、人工智能、自動化、3D 生物打 印和精密發(fā)酵等。近些年，生命科學領(lǐng)域的一系列技術(shù)創(chuàng)新，如 CRISPR/Cas9 基因編輯、 干細胞重編程和單細胞測序等，正在為合成生物學提供新技術(shù)和工具，這些基礎(chǔ)技術(shù)和工 具的發(fā)展和應(yīng)用加速了合成生物學的商業(yè)化落地進程。
基因測序成本下降速度快于摩爾定律。解析基因組中的信息是現(xiàn)代生物學研究的基礎(chǔ)， 發(fā)起于 1990 年的“人類基因組計劃”歷時 13 年、耗資約 30 億美元，完成了人類基因圖 譜的測繪。然而，只有當基因測序變得足夠快捷和便宜時，人類所知的各種生物的基因圖 譜的潛力才能被充分釋放出來。隨著下一代測序技術(shù)（高通量測序）和第三代測序技術(shù)（單 分子測序）的發(fā)展，目前基因測序成本的下降速度已經(jīng)快于摩爾定律，2019 年在美國人 類個體全基因組測序的價格已低于 1000 美元，并且這一價格有望在未來 10 年內(nèi)降至 100 美元以下。測序的成本下降和通量提升帶動了生物數(shù)據(jù)的大量產(chǎn)生，以便人類能夠更好地 理解生物學。
以 CRISPR 系統(tǒng)為代表的新型基因編輯技術(shù)飛速發(fā)展，在諸多生物學領(lǐng)域中得到廣泛 應(yīng)用?；蚓庉嬀褪菍δ繕嘶蚣捌滢D(zhuǎn)錄產(chǎn)物進行編輯（定向改造），實現(xiàn)特定 DNA 片段 的加入、刪除，特定 DNA 堿基的缺失、替換等，以改變目的基因或調(diào)控元件的序列、表 達量或功能。CRISPR/Cas 技術(shù)是新涌現(xiàn)的基因編輯工具，能夠完成 RNA 導向的 DNA 識 別及編輯，它使用一段序列特異性向?qū)?RNA 引導核酸內(nèi)切酶到靶點處，從而進行基因編 輯，其開發(fā)更是為構(gòu)建更高效的基因定點修飾技術(shù)提供了全新的平臺。與傳統(tǒng)基因編輯工 具相比較，CRISPR 系統(tǒng)作為一種新型編輯工具，具有省時間、易構(gòu)建、精度高等特點， 成為近年基因組編輯的熱門工具，當前已被廣泛應(yīng)用于基因敲除、基因沉默和基因激活等 方面，極大擴展了基因編輯技術(shù)的應(yīng)用范圍。
DNA 合成技術(shù)歷經(jīng)四代，成本下降空間仍很大。DNA 合成技術(shù)可分為柱合成技術(shù)、 芯片合成技術(shù)、超高通量芯片合成技術(shù)和酶促合成技術(shù)，其中酶 DNA 合成則在合成速度、 長度、效率及成本等方面擁有化學合成無法比擬的潛力，成為 DNA 合成技術(shù)發(fā)展的前沿 方向。根據(jù) NHGRI Genome Sequencing Program 和 Synthesis，近 15 年測序成本下降 超 10000 倍，oligo 合成（一般 20-200nt 長度）成本只下降約 10 倍，目前長鏈 DNA（一 般 200nt 以上長度）的單堿基合成成本是其測序成本的 1 億倍，DNA 合成的高成本使得快速測序的價值降低，市場上缺乏高質(zhì)量、低成本、按需合成 DNA 的解決方案。隨著 DNA 合成技術(shù)的進步，DNA 合成的成本及門檻都會進一步降低，為合成生物學的發(fā)展提供支持。
人工智能有望加速菌種改造 DBTL 循環(huán)。隨著代謝負擔的增加和生物反應(yīng)器條件的壓 力變化，底盤細胞生理特性往往變得不可預(yù)測，研發(fā)人員需要從大量的實驗數(shù)據(jù)以及舊文 獻中的“教訓”中學習。在微生物菌種開發(fā)過程中，通常涉及到設(shè)計-構(gòu)建-測試-學習（DBTL） 循環(huán)，這種方法集成了菌株計算設(shè)計、基因工程改造、發(fā)酵測試和組學分析，以提升菌種 性能，解決生產(chǎn)瓶頸。然而，DBTL 可能會進入無效循環(huán)，其眾多的工程周期只會產(chǎn)生大 量的信息，而不會導致產(chǎn)品性能的突破。將將人工智能納入 DBTL 循環(huán)有助于加速菌種開 發(fā)，從長遠來看，知識挖掘和標準數(shù)據(jù)庫構(gòu)建、人工智能與代謝網(wǎng)絡(luò)等機理模型的集成將 減少實驗室在 DBTL 方面的工作量，將主要工作負擔從人類轉(zhuǎn)移到計算機，加快微生物細 胞工廠的開發(fā)。
全基因組規(guī)模定制工程有望進一步提升菌種的構(gòu)建效率和性能。早期的誘變育種采取 非理性手段進行菌種改造，是典型的“以時間（人力）換水平”的策略。隨著生物學知識 的積累，經(jīng)典代謝工程的發(fā)展使得對生物代謝網(wǎng)絡(luò)進行理性/半理性設(shè)計成為可能，以DBTL 循環(huán)為基本流程，菌種改造效率得到顯著提升。系統(tǒng)代謝工程的建立進一步使得研發(fā)人員 能夠結(jié)合組學和生物信息學手段獲取生物學知識，從系統(tǒng)層次進行菌種的設(shè)計，進一步加 快菌種的構(gòu)建效率。然而，由于微生物代謝網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其調(diào)控機制的復雜性和“生命暗物 質(zhì)”的廣泛存在，目前代謝工程主流采用的 DBTL 循環(huán)，通常從菌種概念設(shè)計到滿足實際 應(yīng)用需求，需要 50-300 人年和數(shù)億美元的投入。隨著高通量研究技術(shù)的發(fā)展，由數(shù)據(jù)驅(qū) 動的全基因組規(guī)模定制工程化有望克服這些難題，通過將高通量技術(shù)在全基因組范圍基因 型空間的挖掘與改造相結(jié)合，有望以更低的開發(fā)成本、更短的研發(fā)周期獲得生產(chǎn)效率更為 高效、生產(chǎn)性能更加優(yōu)越的下一代定制化菌種。
合成生物學是 21 世紀最值得關(guān)注的行業(yè)之一。美國 ODASA（Office of the Deputy Assistant Secretary of the Army）發(fā)布的《2016-2045 年新興科技趨勢報告》中明確提出， 合成生物學的進步將推動人類跨入生物科技的新紀元。馬斯克在 2022 年 G20 峰會上和印 尼教育、文化、研究和技術(shù)部長交流時表示“可持續(xù)能源、人工智能、合成生物學是最令 人激動、最被需要的三大領(lǐng)域”。我們認為在物理、化學、生物三大學科中，人類對生物 學的探索最慢：經(jīng)典物理學在 16-17 世紀開始發(fā)展，經(jīng)典力學、熱力學、電磁學等分支學 科相繼成熟，為第一次工業(yè)革命和第二次工業(yè)革命打下基礎(chǔ)；近代化學在 18 世紀開始發(fā) 展，拉瓦錫用定量化學實驗闡述了燃燒的氧化學說，19 世紀近代原子論和分子學說相繼提 出，20 世紀開始化工產(chǎn)業(yè)才迎來大規(guī)模發(fā)展；細胞學說、達爾文進化論、孟德爾遺傳定律 等生物學里程碑事件發(fā)生在 19 世紀，1953 年發(fā)現(xiàn) DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)后，生物學迎來蓬勃 發(fā)展，21 世紀的生物革命將改變經(jīng)濟、社會和人們的生活。
應(yīng)用領(lǐng)域分布廣泛，合成生物學是萬億級賽道
當前產(chǎn)品類公司更佳，萬億級賽道如日方升
上中游技術(shù)成熟尚需時日，下游產(chǎn)品類公司是產(chǎn)業(yè)鏈上的核心盈利環(huán)節(jié)。合成生物學 產(chǎn)業(yè)生態(tài)覆蓋面龐大，不同技術(shù)和產(chǎn)業(yè)落地方向多元，且都有相當?shù)氖袌鲆?guī)模?；诖?， 可以將整個合成生物學產(chǎn)業(yè)分為大致的上、中、下游。其中，上游開發(fā)使能技術(shù)，包括 DNA/RNA 合成、測序與組學，以及數(shù)據(jù)相關(guān)的技術(shù)、產(chǎn)品和服務(wù)；中游是對生物系統(tǒng)和 生物體進行設(shè)計、開發(fā)的技術(shù)平臺；下游是涉及人類衣食住行方方面面的應(yīng)用開發(fā)和產(chǎn)品 落地。就我們對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的判斷，上中游的“賣水人”也許在未來能夠高效率、低成本地 提供菌種設(shè)計和構(gòu)建解決方案后將在產(chǎn)業(yè)鏈上占據(jù)核心位置，但這可能是數(shù)十年后的事情， 當前技術(shù)的成熟度和下游“挖礦人”的規(guī)模不足以支撐上中游企業(yè)尤其是平臺類公司單靠 “賣水”盈利，因此我們預(yù)計在未來數(shù)年內(nèi)產(chǎn)品類公司（通過自主研發(fā)、產(chǎn)學研結(jié)合等方 式獲取優(yōu)質(zhì)菌種并實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化銷售）將是產(chǎn)業(yè)鏈上的核心盈利環(huán)節(jié)。
短期來看，Markets and Markets 預(yù)計 2026 年全球合成生物學市場規(guī)模達到 307 億 美元，對應(yīng) 2021-2026 年 CAGR 為 26.5%。根據(jù) Deep Tech，全球合成生物學市場規(guī)模 由 2016 年的 35.3 億美元增長至 2021 年的 73.7 億美元，對應(yīng) 2016-2021 年 CAGR 為 83.6%，其中醫(yī)療健康領(lǐng)域是第一大應(yīng)用領(lǐng)域且增速最快，2021 年全球醫(yī)療健康領(lǐng)域合成 生物學市場規(guī)模為 68.7 億美元，對應(yīng) 2016-2021 年 CAGR 為 105.6%。此外，工業(yè)化學 品是醫(yī)療健康外第二大應(yīng)用領(lǐng)域，2021 年對應(yīng)市場規(guī)模為 18.2 億美元。根據(jù) Markets and Markets，2021 年全球合成生物學市場規(guī)模高達 95 億美元（不同機構(gòu)的統(tǒng)計口徑不同， 導致市場規(guī)模有差異），該機構(gòu)預(yù)計 2026 年達到 307 億美元，對應(yīng) 2021-2026 年 CAGR 為 26.5%。
中長期來看，合成生物學每年帶來的經(jīng)濟影響或超萬億美元。根據(jù)麥肯錫發(fā)布的《生 物革命：創(chuàng)新改變經(jīng)濟、社會和人們的生活》，其收集到大約 400 個實用案例，并以此為 基礎(chǔ)構(gòu)建未來初步可預(yù)見的管線。麥肯錫主要通過 4 個價值增益驅(qū)動因素評估生物科學的 進步及其應(yīng)用對經(jīng)濟和社會的直接影響，包括減少疾病負擔、提高質(zhì)量、降低成本、環(huán)境 效益，預(yù)計在未來 10-20 年，這些應(yīng)用可能每年對全球產(chǎn)生 2-4 萬億美元的直接經(jīng)濟影響。 盡管并非全部案例均與合成生物學相關(guān)，但顯然合成生物學貢獻了絕大部分，因此我們預(yù) 計 2030-2040 年合成生物學每年帶來的經(jīng)濟影響或超萬億美元。
我們認為當前時點醫(yī)療健康和化工領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化進度相對領(lǐng)先。盡管合成生物學在眾 多下游領(lǐng)域均有廣闊的應(yīng)用前景，但受限于技術(shù)成熟度和市場拓展等因素，下游各領(lǐng)域的 產(chǎn)業(yè)化進度（結(jié)合通過產(chǎn)業(yè)化案例數(shù)和對應(yīng)的市場規(guī)模判斷）各不相同，其中醫(yī)療健康和 化工領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化進度相對領(lǐng)先，我們認為原因主要是：1）醫(yī)療健康領(lǐng)域本身就是建立 在生物技術(shù)之上的，前沿的生物技術(shù)也會首先在醫(yī)療健康領(lǐng)域得到應(yīng)用，此外在醫(yī)療健康 領(lǐng)域產(chǎn)品效果的重要性大于產(chǎn)品價格，因此成本往往不會成為產(chǎn)業(yè)化的限制因素；2）化 工領(lǐng)域?qū)档统杀镜脑V求非常強烈，因此一旦生物制造在某類產(chǎn)品上展現(xiàn)出成本優(yōu)勢，往 往能迅速替代現(xiàn)有競品實現(xiàn)放量，此外大企業(yè)不斷加強對環(huán)保、低碳、可持續(xù)的重視，也 有利于合成生物學產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化。歸根結(jié)底，限制合成生物學產(chǎn)業(yè)化的本質(zhì)是技術(shù)，整體 上看合成生物學的產(chǎn)業(yè)化進度還處于初期，隨著未來各環(huán)節(jié)技術(shù)的進步，下游各領(lǐng)域的發(fā) 展前景和市場空間均非常廣闊。
醫(yī)療健康：制藥與治療過程將更具經(jīng)濟性和高效性
合成生物學在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用最為深入。目前合成生物學技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療健康產(chǎn) 業(yè)主要有兩種方式：一種是對微生物進行設(shè)計和改造，使微生物可以生產(chǎn)某種藥物分子， 或其本身作為活性藥物，實現(xiàn)治療疾病的功能；另外一種是基于合成生物學的工程化思維 和設(shè)計理念，對哺乳動物細胞進行改造，使其具備相應(yīng)的功能，如用于器官移植、細胞治 療和疫苗生產(chǎn)等。
生物藥在醫(yī)藥市場中占據(jù)越來越重要的地位。生物制藥是指從生物來源中制造、提取、 或半合成藥品，早期主要是直接從動植物中提取，如牛胰島素，隨著現(xiàn)代生物技術(shù)在 20 世紀 80 年代興起，現(xiàn)代生物制藥技術(shù)逐漸發(fā)展為以生物工程為主導、發(fā)酵工程為中心的 包括細胞工程、酶工程的現(xiàn)代生物體系，由于改造基因和蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)方式已經(jīng)達到了技 術(shù)和經(jīng)濟的瓶頸，合成生物學就成為關(guān)鍵的新工具。和傳統(tǒng)的化學藥相比，生物藥屬于大 分子，結(jié)構(gòu)復雜，理化性質(zhì)不穩(wěn)定，生產(chǎn)運輸條件較高，研發(fā)和生產(chǎn)的難度、成本都較高， 但是生物藥的治療靶點更為精確，經(jīng)常能帶來更好的療效和更低的毒副作用。隨著技術(shù)的 進步，生物藥研發(fā)和生產(chǎn)的難點被逐漸克服，可靠的功效使其在醫(yī)藥市場中的重要性不斷 提升。根據(jù) Frost & Sullivan 預(yù)測（轉(zhuǎn)引自奧浦邁招股說明書），全球醫(yī)藥 CDMO 市場規(guī) 模將由 2020 年的 424 億美元增長至 2025 年的 856 億美元，其中生物藥 CDMO 占比由 42.5%提升至 53.7%，對應(yīng)全球生物藥 CDMO市場規(guī)模 2020-2025年的 CAGR為 20.7%； 中國醫(yī)藥 CDMO 市場規(guī)模將由 2020 年的 317 億元增長至 2025 年的 937 億元，其中生物 藥 CDMO 占比由 28.7%提升至 48.9%，對應(yīng)中國生物藥 CDMO 市場規(guī)模 2020-2025 年 的 CAGR 為 38.1%。
預(yù)計 2020-2030 年全球和中國生物藥市場規(guī)模 CAGR 分別為 10.5%和 14.1%。根據(jù) Frost & Sullivan（轉(zhuǎn)引自珈創(chuàng)生物招股說明書），憑借生物藥卓越的療效、生物科技的顯 著發(fā)展以及研發(fā)投入不斷增加，全球和中國生物藥市場規(guī)模在 2020 年分別達到 2979 億美 元和 3457 億元，該機構(gòu)預(yù)計在 2030 年分別達到 8049 億美元和 12943 億元，對應(yīng) 2020-2030 年的 CAGR 分別為 10.5%和 14.1%。得益于可支付能力的提高、患者群體的 增長以及醫(yī)保覆蓋范圍的擴大，中國市場增速更快。
醫(yī)療健康領(lǐng)域與生物技術(shù)息息相關(guān)，將受到合成生物學深遠的影響。一方面，合成生 物學融合了基因療法和細胞療法，將轉(zhuǎn)染了具有治療功能的人工合成基因回路的工程化細 胞植入生物體內(nèi)以實現(xiàn)治療疾病的目的，是臨床治療手段的重大變革。另一方面，與傳統(tǒng) 治療方式（如藥物治療、放射治療以及手術(shù)治療等）相比，合成生物學可在更大的時空范 圍內(nèi)，通過影響機體的特定生物學過程而重建生命內(nèi)穩(wěn)態(tài)，以達到治療疾病的目的，更是 一種醫(yī)學模式和治療理念的轉(zhuǎn)變。
化工：低成本+可持續(xù)，化工產(chǎn)品的制造將被重塑
相比傳統(tǒng)化工，生物制造具有低成本+可持續(xù)優(yōu)勢。合成生物學在化工領(lǐng)域的應(yīng)用主 要包含材料、化學品、化工用酶、油類和潤滑劑等多方面。如利用改造后的酵母或其他微 生物生產(chǎn)化學品、材料和油類，通過定向進化結(jié)合高通量篩選尋找在高溫高酸等特殊場景 擁有高活性的酶等。根據(jù) OECD 的報告，生物制造可以降低工業(yè)過程能耗、物耗，減少廢 物排放與空氣、水及土壤污染，以及大幅度降低生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)業(yè)競爭力。例如通過生 物制造生產(chǎn) 1，3-丙二醇，與石油路線相比，CO2減排 63%，原料成本下降 37%，能耗減 少 30%，成功創(chuàng)造了一個化纖原料擺脫石油價格體系的范例。OECD 預(yù)計 2023 年世界上 35%的化工產(chǎn)品將被生物制造產(chǎn)品所取代，生物制造產(chǎn)業(yè)將逐步形成可再生資源持續(xù)發(fā)展 的經(jīng)濟形態(tài)。
可持續(xù)已經(jīng)成為企業(yè)不可忽視的重要因素。越來越多的企業(yè)正在做出多種類型的可持 續(xù)承諾，其中大部分是化學和材料企業(yè)，麥肯錫 2021 年的調(diào)查發(fā)現(xiàn)近 50%的領(lǐng)先企業(yè)承 諾減少“范圍 3”溫室氣體排放，包括與原料和原料上游生產(chǎn)相關(guān)的排放，同時承諾企業(yè) 數(shù)量從 2016 年到 2021 年以 34%的 CAGR 增長，比 2006 年到 2015 年的 14%顯著增加。 針對“范圍 3”做出的承諾正在對化學品和材料下游行業(yè)超過 4 萬億美元的收入產(chǎn)生影響， 涉及到的化學品和材料的產(chǎn)值約 5000 億美元，在這種趨勢下，生物制造的可持續(xù)優(yōu)勢不 僅僅有利于企業(yè)自身，對整個產(chǎn)業(yè)鏈更加重要。
生物可降解材料有望替代傳統(tǒng)塑料。塑料作為石化產(chǎn)業(yè)重要的下游領(lǐng)域之一，其制造 所需要的石油消耗量占據(jù)全球石油產(chǎn)量的 8%。根據(jù) NRDC 預(yù)測，如果按照目前的趨勢發(fā) 展，2050 年全球塑料將消耗全世界 20%的石油。塑料污染問題逐漸成為僅次于氣候變化 的全球第二大環(huán)境議題，塑料一旦泄漏到土壤、水體等自然環(huán)境中，便難以降解，會造成 視覺污染、土壤污染、水體污染等各種環(huán)境破壞，處置方式不當還會影響溫室氣體排放， 給脆弱的生態(tài)環(huán)境帶來持久性危害。另外，微塑料進入食物鏈也可能對人體健康帶來嚴重 危害。各國相繼出臺限塑政策，第五屆聯(lián)合國環(huán)境大會上 175 個國家和地區(qū)通過了《終止 塑料污染決議（草案）》，將在 2024 年底前完成首個全球“限塑令”，同時塑料污染治理和 可循環(huán)包裝應(yīng)用也成為全球主要快速消費品公司亟需解決的重要 ESG 議題。生物可降解 材料具有類似塑料的物理和機械性能，結(jié)合了傳統(tǒng)塑料的優(yōu)點，同時又具有白色污染難降 解的解決方案，有望成為傳統(tǒng)塑料的最佳替代。
PHA 是最具前景的生物可降解材料。生物可降解材料分為石油基和生物基，主要的可 降解材料如 PBAT、PBS、PLA、PHA 等的單體（PBAT 的己二酸和丁二醇、PBS 的丁二 酸、PLA 的乳酸）或聚合物本身（PHA）理論上均可通過生物制造的方式生產(chǎn)?？紤]到原 材料的可持續(xù)性和生產(chǎn)過程的安全性，生物基可降解材料更有優(yōu)勢，根據(jù) European Bioplastics 預(yù)測，2027 年全球生物基塑料產(chǎn)能將達到 629 萬噸，可降解塑料占到 56.5%， 其中 PLA 和 PHA 分別占 37.9%和 11.8%。相對于其他可降解材料，PHA 在降解性能和應(yīng) 用領(lǐng)域方面均更優(yōu)：降解性能上，PHA 的降解范圍更廣，可以在淡水、海水、土壤、堆肥、甚至有機污泥中生物降解，還可以通過與其他材料共混來提高終產(chǎn)品的可降解性；物理性 能上，PHA 是系列聚合物，既可以對共聚物的單體結(jié)構(gòu)進行選擇搭配，亦可以與其他可降 解材料復配，提升共混物的物理機械性能。根據(jù)《PHA 生物可降解塑料產(chǎn)業(yè)白皮書》（普 華永道，2022 年）預(yù)測，短期內(nèi)，PHA 生產(chǎn)成本仍將高于 PLA，其市場需求主要為不便 于回收、易泄漏到環(huán)境中的場景，市場規(guī)模約 629 億元；長期看，隨著 PHA 生產(chǎn)成本不 斷下探，其有望在包裝領(lǐng)域完全替代 PP、PE，市場規(guī)模達到 1.2 萬億元。
看好未來生物制造在化工領(lǐng)域突破大體量產(chǎn)品。生物制造在一些細分領(lǐng)域已經(jīng)完全取 代傳統(tǒng)化工，例如，長鏈二元酸是是一類用途極其廣泛的重要精細化工產(chǎn)品，針對長久以 來化學合成長鏈二元酸技術(shù)的不足，凱賽生物以石油中的副產(chǎn)物正烷烴為原料，采用微生 物發(fā)酵的方法生產(chǎn)長鏈二元酸，顯著降低了成本和污染，是世界上首個使用生物法產(chǎn)品取 代石油化學法產(chǎn)品的商業(yè)成功案例。但無論是凱賽生物的長鏈二元酸、華恒生物的丙氨酸、 杜邦的 1，3-丙二醇，都是需求在十萬噸級或更小的產(chǎn)品，而在百萬噸級需求的化工產(chǎn)品 中尚未有成功替代的案例，我們認為隨著合成生物學技術(shù)的進步，生物制造必然會在化工 領(lǐng)域突破大體量產(chǎn)品。目前已經(jīng)有公司取得進展，東麗株式會社開發(fā)出一種 100%生物基 己二酸的生物合成方法，并已經(jīng)開始探討擴大研究規(guī)模，目標在 2030 年左右實現(xiàn)該技術(shù) 的實用化。
農(nóng)業(yè)和食品：更高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和更綠色健康的食品
合成生物學有望改善人類面臨的糧食短缺困境。全球人口從 1961 年的 30.7 億增長到 2020 年的 78.2 億，在此期間全球人均耕地卻減少約一半，原因除人口因素外還包括工業(yè) 化和城鎮(zhèn)化進程加快以及氣候問題。人類生存所面臨的糧食危機越來越嚴重，聯(lián)合國糧農(nóng) 組織預(yù)計至 2050 年全球糧食產(chǎn)量需增產(chǎn) 70%才能滿足需求，以快速且可持續(xù)的方式在更 少的土地上生產(chǎn)更多的糧食是農(nóng)業(yè)界所面臨的巨大挑戰(zhàn)。隨著合成生物學的快速發(fā)展，其 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用如作物增產(chǎn)、牲畜和動物飼料及添加劑、害蟲防治等方面和在食品領(lǐng)域 的應(yīng)用如肉類和乳制品、飲品、食品安全、調(diào)味劑和添加劑等方面的潛力日益凸顯。
合成生物學能夠從多個方面提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，其比轉(zhuǎn)基因技術(shù)更加高級。對于植物作 物，利用合成生物學可以提高光合作用效率來增加產(chǎn)量、促進自主固氮來減少化肥使用、 重塑代謝通路來改良農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)以及高效防治蟲害；對于牲畜，主要是利用合成生物學高 效提供蛋白飼料。合成生物學技術(shù)與轉(zhuǎn)基因技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用有一部分重疊，前者是建 立在后者基礎(chǔ)之上的，兩者主要不同是轉(zhuǎn)基因技術(shù)將個別外源基因轉(zhuǎn)移到某生物基因組內(nèi)， 使之能表達有益的蛋白質(zhì)，而合成生物學則一方面是從頭設(shè)計和構(gòu)建自然界中不存在的人 工生物體系，另一方面從對現(xiàn)有生物的重新設(shè)計和改造的角度看，其通常是轉(zhuǎn)移一組基因， 因而要在更大規(guī)模更多層次上涉及到細胞網(wǎng)絡(luò)，如代謝網(wǎng)絡(luò)等。因此，合成生物學對農(nóng)業(yè) 產(chǎn)生的影響和帶來的前景將超過轉(zhuǎn)基因技術(shù)。
預(yù)計 2026 年全球微生物肥料市場規(guī)模將達到 44.7 億美元。微生物肥料是指以微生物 的生命活動為核心，使農(nóng)作物獲得特定的肥料效應(yīng)的一類肥料制品，從傳統(tǒng)的菌種篩選到 菌種改造設(shè)計、多高效復合菌系制造、肥料菌株功能挖掘等技術(shù)的應(yīng)用，合成生物學實現(xiàn) 了肥料菌株研發(fā)的多樣性、調(diào)控性和精確性。根據(jù) Markets and Markets，北美是全球使 用微生物肥料最多的地區(qū)，其次是歐洲，2020年美國的微生物肥料使用比例高達60-70%， 歐洲許多國家達到 45-60%。Markets and Markets 預(yù)計全球微生物肥料市場規(guī)模將在 2021 年達到 22.5 億美元，并以 11.9%的 CAGR 增長，在 2026 年達到 44.7 億美元。隨著合成 生物學技術(shù)不斷進步，微生物肥料的增產(chǎn)效果、方便程度、生產(chǎn)成本都將持續(xù)改善，為解 決人類面臨的糧食危機做出貢獻。
傳統(tǒng)畜牧業(yè)存在諸多問題，植物肉提供優(yōu)質(zhì)解決方案。隨著全球的肉類消費需求增長， 傳統(tǒng)畜牧業(yè)規(guī)模擴張導致動物疫情頻發(fā)、濫用抗生素、溫室氣體排放等問題。根據(jù)聯(lián)合國 糧農(nóng)組織的數(shù)據(jù)，2015 年全球畜牧業(yè)溫室氣體排放約為 7.1Gt 二氧化碳當量，占人類活動 溫室氣體排放總量的 15%左右。在此背景下人造肉作為畜牧產(chǎn)品的替代品被開發(fā)出來，人 造肉分為細胞肉和植物肉，目前細胞肉由于技術(shù)難、成本高等因素無法規(guī)模量產(chǎn)，植物肉 以植物蛋白、氨基酸和脂肪為基礎(chǔ)，添加經(jīng)合成生物學技術(shù)改造的酵母合成的植物性血紅 蛋白而制成，已經(jīng)實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)。相比傳統(tǒng)畜牧業(yè)，每生產(chǎn) 1 公斤植物肉，為環(huán) 境節(jié)省了 93%的土地浪費與破壞、99%的生產(chǎn)用水和 90%的溫室氣體排放，除此之外， 根據(jù)美國農(nóng)業(yè)部的研究，普通肉類中含有的激素等，會導致癌癥、心臟病等疾病患病風險 大幅增加。從營養(yǎng)學角度，植物肉具有零膽固醇、零激素、零反式脂肪酸、零抗生素，富 含人體必需氨基酸等優(yōu)點，更符合人們對飲食健康的要求。根據(jù)《2021 中國植物肉行業(yè) 洞察白皮書》（星期零，彭博商業(yè)周刊），目前植物蛋白肉的研究以及專利申請主要集中于 植物蛋白纖維化加工技術(shù)、血紅蛋白的生產(chǎn)與應(yīng)用、風味物質(zhì)的生產(chǎn)與應(yīng)用三方面，其中 后兩者均依靠合成生物學實現(xiàn)。一方面，采用經(jīng)改造的微生物生產(chǎn)的血紅蛋白，可以賦予 植物蛋白類似肉制品的顏色，并且可以彌補植物蛋白鐵元素含量不足的問題；另一方面， 采用經(jīng)改造的微生物生產(chǎn)多種脂肪、維生素、風味物質(zhì)，并結(jié)合熱加工處理方法，使植物 蛋白肉的口感接近于真實肉制品。
環(huán)保健康生活是大勢所趨，預(yù)計 2025 年全球人造肉市場規(guī)模達到 279 億美元。環(huán)保 方面，根據(jù)普華永道的數(shù)據(jù)，如果全世界用植物肉取代 10%的動物肉消費，人類將節(jié)約 1.76 億噸二氧化碳排放，相當于 27 億棵樹的吸收量；將釋放 3800 萬公頃土地，相當于 云南省的面積；將減少 86 億立方米用水，相當于渭河一年的總流量。健康方面，根據(jù)《美 國心臟協(xié)會》發(fā)表的研究《Centered Diet and Risk of Incident Cardiovascular Disease During Young to Middle Adulthood》（Yuni Choi，Nicole Larson，Lyn M Steffen 等），最 常吃植物性食物的人患心血管疾病，如心臟病、中風、心力衰竭和其他疾病的風險降低了 16%，他們死于心血管疾病的風險也降低了 31%到 32%。環(huán)保和健康的生活方式是人類 發(fā)展的趨勢，也是消費者選擇植物肉的重要原因。Markets and Markets 預(yù)計 2025 年全球 人造肉市場規(guī)模達到 279 億美元，對應(yīng) 2021-2025 年的 CAGR 為 14.9%。
消費品：創(chuàng)造多元化的選擇和更美好的生活
合成生物學正在為消費者提供多元化的產(chǎn)品。合成生物學在消費品領(lǐng)域的應(yīng)用主要包 含人類營養(yǎng)、寵物食品、皮革、護膚品等多方面。如利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)動物蛋白食品來 滿足寵物營養(yǎng)和健康需求，利用菌絲體或微生物發(fā)酵生產(chǎn)皮革，通過改造微生物來生產(chǎn)香 料、保濕劑和活性成分等用于護膚品。Amyris 以甘蔗為原料進行酵母發(fā)酵合成法尼烯，再 以法尼烯為原料通過化學反應(yīng)合成角鯊烯和角鯊烷，替代了鯊魚肝油和高精度橄欖油的提 取技術(shù)路線，提供更加環(huán)保、更加純凈的可持續(xù)化妝品原料。
合成生物學助力嬰幼兒配方奶粉營養(yǎng)素添新品。HMOs（母乳低聚糖）是母乳中僅次 于乳糖的第二大類碳水化合物成分和第三大營養(yǎng)成分，與母乳中其他活性營養(yǎng)相比，HMOs 的含量是乳鐵蛋白的 12 倍，免疫球蛋白的 6 倍。HMOs 的結(jié)構(gòu)超過 200 多種，目前已確 定結(jié)構(gòu)的 30 多種，每一種結(jié)構(gòu)的 HMO 都有獨特的功能性，人類對 HMOs 的研究超過 130 年，在合成生物學技術(shù)的加持下，2016 年前后才實現(xiàn)商業(yè)化。目前，在 HMOs 生產(chǎn)工藝 上，實現(xiàn)量產(chǎn)的制備方法包括酶法和發(fā)酵法。根據(jù)《母乳低聚糖（HMOs）行業(yè)市場調(diào)研》 （恒魯生物），2021 年全球 HMOs 市場規(guī)模為 3.8 億美元，仍處于導入期階段；隨著產(chǎn)品 價格逐步降低，其在嬰幼兒配方奶粉、功能食品和飲料、營養(yǎng)補充劑等領(lǐng)域的滲透率將不 斷提升，在保守/中性/樂觀三種情景下，預(yù)計 2027 年全球 HMOs 市場規(guī)模分別達到 9.57/13.60/18.38 億美元，對應(yīng) 2022-2027 年 CAGR 分別為 14.1%/22.4%/30.0%。
合成生物學助力重組膠原蛋白滲透率快速提升。膠原蛋白是用于化妝品領(lǐng)域的關(guān)鍵生 物活性成分，主要功效是皮膚修護和抗衰老，膠原蛋白可分為重組膠原蛋白（合成生物學 制造）和動物源性膠原蛋白（動物組織提?。?。重組膠原蛋白具有包括生物活性及生物相 容性更高、免疫原性更低、漏檢病原體隱患風險更低、水溶性更佳、無細胞毒性以及可進 一步加工優(yōu)化等內(nèi)在優(yōu)勢，在化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸普及。根據(jù) Frost & Sullivan 預(yù)測（轉(zhuǎn) 引自巨子生物招股說明書），中國重組膠原蛋白產(chǎn)品市場規(guī)模將由 2021 年的 108 億元增長 至 2027 年的 1083 億元，對應(yīng) 2021-2027 年 CAGR 為 46.8%；中國重組膠原蛋白在整個 膠原蛋白市場中的滲透率將由 2021 年的 37.7%提升至 2027 年的 62.3%，在主要下游市 場中，功效性護膚品/醫(yī)用敷料/肌膚煥活應(yīng)用領(lǐng)域重組膠原蛋白滲透率均明顯提升。
能源：生物燃料+生物制氫，幫助人類擺脫化石能源依賴
環(huán)保和減排壓力下生物能源再受重視。目前合成生物學在能源領(lǐng)域的應(yīng)用主要包含生 物乙醇、柴油和丁醇等方向，能源類合成生物學公司是整個合成生物學行業(yè)中起落較大的 一個類別。2010-2020 年，隨著國際環(huán)境的變化，加上頁巖油開采的商業(yè)化落地，使得國 際原油價格劇烈波動，這無疑擊穿了一眾該類別公司的生物燃料夢想。根據(jù) IEA，2021 年 全球石油消耗的產(chǎn)業(yè)占比中，交通用汽柴油和航空用油合計占比 54%，通過開發(fā)生物能源 來減少燃料用油的意義重大，而且其發(fā)展的最大推動力已經(jīng)不再是比化石能源廉價，而是 比化石能源環(huán)保。IEA 的一項分析指出，為了阻止全球的升溫超過 2℃，生物能源在總能 源需求中的占比需要從 2015 年的 4.5%提高到 2060 年的 17%，但是截至目前，生物能源 的產(chǎn)量遠低于達到這個目標所需的速度。
生物能源推廣加速，預(yù)計 2025 年生物柴油市場空間超 3000 億元。根據(jù)《Statistical Review of World Energy 2022》（BP），全球生物燃料消費量由 2011 年的 117 萬桶/天增 長到 2021 年的 184 萬桶/天，生物燃料消費量占石油燃料（汽油+柴油+煤油+燃油）消費 量的比例由 2011 年的 1.90%提高到 2021 年的 2.95%，提升空間巨大。各國對于交通運 輸領(lǐng)域的生物能源使用都有指標，歐盟的 2021 年修訂版 RED（可再生能源指令）中，要 求 2030 年成員國交通運輸部門中生物燃料占總?cè)剂系谋壤蜕锬茉凑伎偰茉吹谋壤?目標分別提高到 26%和 40%。生物柴油摻混入化石柴油中制成混合柴油在減少有害氣體 排放的同時無需額外改動，有效降低了使用門檻。根據(jù)卓越新能招股說明書披露，北歐國 家如瑞典、芬蘭、挪威等 2020 年目標生物柴油摻混比例均達到 20%及以上，歐洲主要經(jīng) 濟體德國、法國、英國等也在設(shè)置更高的要求。隨著生物柴油摻混比例的政策性提升， OECD-FAO 預(yù)計 2025 年全球生物柴油需求量將達到 5122 萬噸，按照 6000 元/噸的價格 保守測算，市場空間可達 3073 億元。盡管目前生物柴油主要采用化學法生產(chǎn)，但未來具 有反應(yīng)條件溫和、無污染排放等優(yōu)點的生物酶法、發(fā)酵法將扮演越來越重要的角色。
合成生物學實現(xiàn)從二氧化碳到生物燃料的直接轉(zhuǎn)化，有望解決成本問題。生物煉制是 利用農(nóng)業(yè)廢棄物、植物基淀粉、木質(zhì)纖維素等生物基原料生產(chǎn)各種化學品、燃料的過程， 第一代生物煉制主要以植物油、廢棄食用油等為原料來合成生物燃料，第二代生物煉制原 料主要為非糧食生物質(zhì)，包括谷物秸稈、甘蔗渣等。第三代生物煉制旨在利用微生物細胞 工廠將可再生能源和二氧化碳轉(zhuǎn)化為燃料和化學品，微生物是第三代生物煉制的核心，其 中自養(yǎng)微生物是一種以二氧化碳作為主要或唯一的碳源，以無機氮化物作為氮源，通過細 菌光合作用或化能合成作用獲得能量的微生物。目前采用一些經(jīng)過合成生物學改造的光能 或化能自養(yǎng)微生物，已經(jīng)可以實現(xiàn)從二氧化碳合成生產(chǎn)燃料和化學品，產(chǎn)業(yè)化落地后有望 解決制約生物能源發(fā)展的成本問題。
生物制氫有望成為未來最理想的能源解決方案之一。氫氣憑借清潔高效、熱值高、可 持續(xù)、應(yīng)用廣泛等突出優(yōu)勢，被譽為“21 世紀的終極能源”，制氫的主要技術(shù)路線分為五 種：石油、煤炭、天然氣等化石能源重整制氫；電解水制氫；利用冶金、焦化、氯堿等過 程中的工業(yè)副產(chǎn)氣制氫；太陽能光解水制氫以及生物制氫。目前傳統(tǒng)化石能源制氫技術(shù)仍 在全球范圍內(nèi)占據(jù)絕對主流位置，根據(jù)《2022 年中國氫能行業(yè)白皮書》（頭豹研究院）， 中國制氫來源中化石能源制氫占比接近 2/3。但在綠色能源轉(zhuǎn)型與“雙碳”目標的時代背 景下，以化石能源產(chǎn)“灰氫”的方式終究只能作為暫時的過渡性手段，以生物制氫為代表 的可再生能源制“綠氫”技術(shù)被認為是屬于未來的、最為理想的能源解決方案之一。但受 限于技術(shù)尚未成熟、設(shè)備及儲運設(shè)施不完善等因素，生物制氫生產(chǎn)成本較高，短期內(nèi)是制 約其實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵問題。
合成生物學將成為生物制氫突破的關(guān)鍵。根據(jù) 2022 年科技部、國家發(fā)展改革委、工 業(yè)和信息化部等 9 部門發(fā)布的《科技支撐碳達峰碳中和實施方案（2022-2030 年）》，前沿 和顛覆性低碳技術(shù)包括新型綠色氫能技術(shù)，即研究基于合成生物學、太陽能直接制氫等綠 氫制備技術(shù)。通過合成生物學技術(shù)從提升菌種光能吸收效率、提高菌種產(chǎn)氫率、改用廉價 原料等方面取得突破，生物制氫有望逐步具有經(jīng)濟性。中國氫能聯(lián)盟預(yù)測，2050 年中國 氫能需求量將達到近 6000 萬噸，假設(shè)屆時生物制氫占比 10%，產(chǎn)氫量約為 600 萬噸，我 們按照 2 萬元/噸的價格測算，市場規(guī)模高達 1200 億元。
行業(yè)即將迎來加速發(fā)展，投資遵循三條主線
資本市場融資火熱+各國支持政策頻出，合成生物學即將迎來加速發(fā)展
全球合成生物學初創(chuàng)公司融資火熱。近年來，隨著相關(guān)技術(shù)不斷成熟，合成生物學產(chǎn) 業(yè)百花齊發(fā)，全球范圍內(nèi)大量初創(chuàng)公司如雨后春筍般出現(xiàn)，也帶動了資本市場對這一創(chuàng)新 浪潮的關(guān)注。根據(jù) SynBioBeta 統(tǒng)計，2019-2021 年全球合成生物學初創(chuàng)公司融資額達到 31/78/180 億美元，其中 2021 年融資額幾乎相當于從 2009-2020 年所有融資額的總和。 可以說 2021 年是合成生物學初創(chuàng)公司最好的一年。從融資的領(lǐng)域看，應(yīng)用端（即產(chǎn)品類 公司）占比達到 77.4%（SynBioBeta 數(shù)據(jù)），保持絕對領(lǐng)先優(yōu)勢，生物體工程平臺排名第 二，也印證了前文“當前階段產(chǎn)品類公司更佳”的判斷。
2022 年中國合成生物學投融資方興未艾。根據(jù)新道藍谷及各公司官網(wǎng)，中國在合成 生物學領(lǐng)域的投融資起步較晚，2015-2020 年，每年中國合成生物學領(lǐng)域投融資數(shù)量僅有 個位數(shù)，直到 2021 年實現(xiàn)爆發(fā)，僅一年就有 16 例。2022 年國內(nèi)合成生物學賽道依然備 受關(guān)注，多家頭部投資機構(gòu)紛紛布局，藍晶微生物、引航生物、中科欣揚、柯泰亞生物等 企業(yè)相繼完成一級市場融資，近岸蛋白、巨子生物、川寧生物等企業(yè)相繼完成 IPO 登陸 A 股。整體上看，產(chǎn)品研發(fā)公司的數(shù)量和融資額多于技術(shù)服務(wù)公司。
各國政府高度重視合成生物學，相繼出臺多項支持政策。近年來，合成生物學得到世 界各國的高度重視，全球主要國家政府陸續(xù)出臺合成生物學相關(guān)扶持政策，國際合成生物 學科研和產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅猛。全球主要國家相繼建立合成生物學研究中心，形成了遍布全 球的合成生物學研究網(wǎng)絡(luò)，以美國、英國為主導的國外發(fā)達國家在合成生物學研究領(lǐng)域發(fā) 展進程較快。歐盟最早通過第六研究框架計劃從政策層面、以項目資助的方式促進合成生 物學發(fā)展，法國、德國等成員國針對合成生物學及相關(guān)技術(shù)分別制定了針對本國的研究發(fā) 展戰(zhàn)略。英國政府于 2012 年和 2016 年相繼發(fā)布《合成生物學路線圖》和《英國合成生物 學戰(zhàn)略計劃》，是首個在國家層面通過路線圖方式推動合成生物學發(fā)展的國家。美國從多 個維度來推動合成生物學的發(fā)展，自 2019 年開始連續(xù) 3 年發(fā)布了《工程生物學：下一代 生物經(jīng)濟的研究路線圖》、《微生物組工程：下一代生物經(jīng)濟研究路線圖》和《工程生物學 與材料科學：跨學科創(chuàng)新研究路線圖》等合成生物學相關(guān)領(lǐng)域的研究路線圖。中國政府也 高度重視合成生物學的發(fā)展，2008 年香山會議首次探討了合成生物學背景、進展和展望， 并連續(xù)多年開展了合成生物學專題學術(shù)討論，2022 年《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》明 確將合成生物學列為重點發(fā)展方向。
2022 年以來國內(nèi)出臺三項合成生物學相關(guān)重要政策。2022 年 5 月 10 日，國家發(fā)改 委印發(fā)了《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》，指出合成生物學作為前沿生物技術(shù)，要加強原 創(chuàng)性、引領(lǐng)性基礎(chǔ)研究，推動合成生物學技術(shù)創(chuàng)新，突破生物制造菌種計算設(shè)計、高通量 篩選、高效表達、精準調(diào)控等關(guān)鍵技術(shù)，有序推動在新藥開發(fā)、疾病治療、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、物 質(zhì)合成、環(huán)境保護、能源供應(yīng)和新材料開發(fā)等領(lǐng)域應(yīng)用。2022 年 8 月 18 日，科技部等九 部門聯(lián)合印發(fā)了《科技支撐碳達峰碳中和實施方案（2022—2030 年）》，其中前沿顛覆性 低碳技術(shù)創(chuàng)新行動中涉及到新型綠色氫能技術(shù)、二氧化碳高值化轉(zhuǎn)化利用技術(shù)，需要以合 成生物學為基礎(chǔ)進行創(chuàng)新。2023 年 1 月 9 日工信部等六部門聯(lián)合印發(fā)了《加快非糧生物 基材料創(chuàng)新發(fā)展三年行動方案》，提出以非糧生物質(zhì)開發(fā)利用技術(shù)突破為基礎(chǔ)，深化生物 化工與傳統(tǒng)化工耦合、工業(yè)與農(nóng)業(yè)融合，以技術(shù)、模式創(chuàng)新為動力，促進生物基材料優(yōu)性 能、降成本、增品種、擴應(yīng)用，提升生物基材料產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新、規(guī)模生產(chǎn)、市場滲透能力， 推動非糧生物基材料產(chǎn)業(yè)加快創(chuàng)新發(fā)展。
初創(chuàng)公司面臨“考核期”，合成生物學料即將迎來加速發(fā)展。在資本市場和各國政策 的孵化下，合成生物學初創(chuàng)公司如雨后春筍般出現(xiàn)，但是他們的“蜜月期”馬上將要結(jié)束， 投資者的關(guān)注點從概念和故事轉(zhuǎn)向產(chǎn)品的落地，我們預(yù)計在這個過程中將有眾多初創(chuàng)公司 被淘汰，存活下來的公司也需要不斷去研發(fā)和落地新產(chǎn)品來支撐估值，最終脫穎而出的初 創(chuàng)公司或許會成為新的標桿。預(yù)計未來，越來越多的初創(chuàng)公司會登陸二級市場，越來越多 的上市公司會布局合成生物學相關(guān)領(lǐng)域，在機遇和挑戰(zhàn)當中，合成生物學賽道將迎來加速 發(fā)展。
看好中國生物制造企業(yè)競爭力，影響估值的核心因素是成長性
國外企業(yè)集中在美國，上中游環(huán)節(jié)較多且領(lǐng)先。Amyris 和 Ginkgo Bioworks 是國外合 成生物學企業(yè)的標桿：Amyris 是合成生物學領(lǐng)域第一家在納斯達克上市（2010 年）的企 業(yè)，同時也是平臺型公司的鼻祖和典型代表，經(jīng)過長期的產(chǎn)業(yè)探索，其逐步成為頗有影響 力的法尼烯和長鏈碳氫化合物生產(chǎn)商。另一家代表性公司是 Ginkgo Bioworks，2021 年 5 月宣布以 175 億美元的價格通過 SPAC 方式正式上市，2022 年完成對 Zymergen 的收購 以整合 Zymergen 強大的自動化和軟件能力，以及其在多種生物工程方法上的豐富經(jīng)驗， 來顯著增強 Ginkgo Bioworks 的合成生物學平臺。除此之外，其他合成生物學企業(yè)也大多 來自美國。整體上看，國外使能技術(shù)類、平臺類合成生物學企業(yè)較多且技術(shù)領(lǐng)先。
中國主要是產(chǎn)品類公司，商業(yè)化成功案例較多。凱賽生物和華恒生物是國內(nèi)合成生物 學企業(yè)的標桿：凱賽生物以石油中的副產(chǎn)物正烷烴為原料，采用微生物發(fā)酵的方法生產(chǎn)長 鏈二元酸，顯著降低了成本和污染，是世界上首個使用生物法產(chǎn)品取代石油化學法產(chǎn)品的 商業(yè)成功案例；華恒生物突破厭氧發(fā)酵技術(shù)瓶頸，在國際上首次成功實現(xiàn)了微生物厭氧發(fā) 酵規(guī)模化生產(chǎn) L-丙氨酸產(chǎn)品，是行業(yè)內(nèi)擁有厭氧發(fā)酵法生產(chǎn) L-丙氨酸完整知識產(chǎn)權(quán)的優(yōu)勢 企業(yè)之一。此外，巨子生物、軒凱生物、引航生物、首鋼朗澤等一眾國內(nèi)產(chǎn)品類公司都取 得了單個或多個合成生物學產(chǎn)品商業(yè)化的成功。
得益于理論研究和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，看好中國生物制造企業(yè)競爭力。簡單來講，生物制造的 成功關(guān)鍵在于菌種設(shè)計和構(gòu)建、大規(guī)模發(fā)酵工藝兩點，前者取決于合成生物學的理論研究， 后者取決于發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的能力。根據(jù) Web of Science，核心合集中以合成生物學為主題的全 球論文發(fā)表量自 2000 年開始不斷增加，其中中國論文發(fā)表量自 2008 年開始快速增加， 2022 年中國占比已經(jīng)超過美國，位居世界第一。根據(jù)中國生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)協(xié)會，中國生物 發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)量由 2015 年的 2426 萬噸提升至 2019 年的 3065 萬噸，出口量由 2015 年 的 344 萬噸提升至 2019 年的 527 萬噸，我國生物發(fā)酵產(chǎn)品中氨基酸、有機酸、淀粉糖及 多元醇等產(chǎn)能和產(chǎn)量多年穩(wěn)居世界第一位。因此，得益于深厚的理論研究和堅實的產(chǎn)業(yè)基 礎(chǔ)，我們現(xiàn)階段看好中國生物制造企業(yè)的競爭力。
美國平臺類公司經(jīng)營情況不佳，中國產(chǎn)品類公司穩(wěn)定增長。由于研發(fā)投入和包括股權(quán) 激勵在內(nèi)各類費用導致營業(yè)支出過高，2019 年至 2022Q1-Q3，Ginkgo Bioworks 和 Amyris 的凈利潤和經(jīng)營活動凈現(xiàn)金流均為負值，相比之下凱賽生物和華恒生物的歸母凈利潤和經(jīng) 營活動凈現(xiàn)金流整體呈增長態(tài)勢。美國平臺類龍頭公司財務(wù)表現(xiàn)遠差于中國產(chǎn)品類龍頭公 司，再次驗證我們“當前階段產(chǎn)品類公司更佳”的判斷。
美國平臺類公司的股價和估值對國內(nèi)產(chǎn)品類公司不具備參考價值。2008 年初 Amyris 計劃以甘蔗為原料每年生產(chǎn) 10 億加侖的生物燃料，每桶價格可低至 60 美元，然而原油價 格暴跌、頁巖油開采的商業(yè)化落地以及其自身產(chǎn)業(yè)化不達預(yù)期使得 Amyris 股價暴跌。2021 年 Ginkgo Bioworks 以 175 億美元的價格通過 SPAC 方式正式上市，如今市值約縮水為 1/5。平臺類公司享受了各種概念和投資故事的估值溢價，在沒有如預(yù)期般兌現(xiàn)業(yè)績后，泡 沫必然破裂，相較之下國內(nèi)的產(chǎn)品類公司的商業(yè)模型更加穩(wěn)健，因此美國平臺類公司的股 價和估值對國內(nèi)產(chǎn)品類公司來說不具備參考價值。
中國產(chǎn)品類公司的高估值本質(zhì)是成長邏輯。截至 2023 年 1 月 20 日，合成生物學公 司華恒生物、凱賽生物、嘉必優(yōu)的 PE（2023）分別為 43.0、40.4、33.1，顯著高于傳統(tǒng) 發(fā)酵公司金丹科技、中糧科技、梅花生物，我們認為產(chǎn)品類公司的高估值是有業(yè)績增速支 撐的，按照 PEG=PE（2023）/g（2022E-2024E）計算，華恒生物、凱賽生物、嘉必優(yōu)的 PEG 分別為 1.11、1.21、0.85，高于 CS 成長板塊公司 PEG 的平均值 0.82 且在其中位于 前列，國內(nèi)產(chǎn)品類公司的高估值本質(zhì)是成長邏輯。
重點公司分析
華恒生物：產(chǎn)學研結(jié)合+產(chǎn)業(yè)化能力打造多產(chǎn)品管線
華恒生物是全球領(lǐng)先的小品種氨基酸供應(yīng)商。華恒生物是一家以合成生物學技術(shù)為核 心，通過生物制造方式，主要從事生物基產(chǎn)品，如氨基酸和維生素產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷售 的高新技術(shù)企業(yè)，主要產(chǎn)品包括丙氨酸系列產(chǎn)品（L-丙氨酸、DL-丙氨酸、β-丙氨酸）、L纈氨酸、D-泛酸鈣和熊果苷（α-熊果苷和 β-熊果苷）等，可廣泛應(yīng)用于日化、醫(yī)藥及保健 品、食品添加劑、飼料等眾多領(lǐng)域。經(jīng)過多年的創(chuàng)新發(fā)展，華恒生物已經(jīng)成為全球領(lǐng)先的 通過生物制造方式規(guī)模化生產(chǎn)小品種氨基酸產(chǎn)品的企業(yè)之一。2021 年華恒生物 L-纈氨酸 產(chǎn)品開始放量，對收入和利潤形成明顯貢獻，2022 年 Q1-Q3 華恒生物實現(xiàn)營業(yè)收入 9.84 億元，同比增長 58.4%；實現(xiàn)歸母凈利潤 2.17 億元，同比增長 112.6%。根據(jù)其 2022 年 度業(yè)績預(yù)增公告，華恒生物預(yù)計 2022 年實現(xiàn)歸母凈利潤 3.00-3.25 億元，同比增長 78.3%-93.2%。
華恒生物實現(xiàn) L-丙氨酸和 L-纈氨酸的厭氧發(fā)酵生產(chǎn)，奠定細分領(lǐng)域龍頭地位。日化 領(lǐng)域的需求量占 L-丙氨酸總需求量的 50%以上，受益于 MGDA 市場快速發(fā)展，丙氨酸需 求保持 10%以上增速。華恒生物突破厭氧發(fā)酵技術(shù)瓶頸，在國際上首次成功實現(xiàn)了微生物 厭氧發(fā)酵規(guī)?；a(chǎn) L-丙氨酸產(chǎn)品，全球市占率約 50%。L-纈氨酸主要應(yīng)用于飼料及保健 品領(lǐng)域，近年來由于飼料原料如豆粕價格升高等因素，氨基酸精確配方飼料迎來了很大發(fā) 展，L-纈氨酸在飼料里的添加量大幅增長，L-纈氨酸需求保持 20%以上增速。華恒生物實 現(xiàn)厭氧發(fā)酵法生產(chǎn) L-纈氨酸技術(shù)，菌種性能高效，發(fā)酵技術(shù)先進，產(chǎn)能位居行業(yè)前列，市 場占有率逐步提升。
華恒生物通過產(chǎn)學研結(jié)合+產(chǎn)業(yè)化能力打造多產(chǎn)品管線。華恒生物堅持和發(fā)展已有的 產(chǎn)學研相結(jié)合的技術(shù)合作創(chuàng)新模式，與中科院天工所、中科院微生物研究所、北京化工大 學、浙江工業(yè)大學等高校科研機構(gòu)建立長期的合作關(guān)系，在新產(chǎn)品研發(fā)方向上，華恒生物 堅持“成本優(yōu)勢”和“綠色低碳”兩大原則，一方面繼續(xù)在氨基酸領(lǐng)域橫向拓展（異亮氨 酸）、縱向延伸（D-泛酸鈣），發(fā)揮自身一體化優(yōu)勢；另一方面進入到體量更大的化工新材 料等領(lǐng)域（1，3-丙二醇、丁二酸、蘋果酸），并向產(chǎn)業(yè)鏈上游延伸，從玉米深加工做起， 實現(xiàn)核心原材料葡萄糖的自產(chǎn)。華恒生物拓展的生物制造新產(chǎn)品與核心產(chǎn)品丙氨酸、纈氨 酸的厭氧發(fā)酵法相比，在關(guān)鍵技術(shù)、工藝流程、生產(chǎn)設(shè)備等方面有著諸多共通之處，華恒 生物可以將既有的工業(yè)菌種創(chuàng)制、發(fā)酵過程智能控制、高效后提取、產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)環(huán)節(jié)等 技術(shù)優(yōu)勢和生產(chǎn)經(jīng)驗復制于新產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)過程，形成與現(xiàn)有主要產(chǎn)品的協(xié)同發(fā)展。
華恒生物現(xiàn)有產(chǎn)能規(guī)劃有望實現(xiàn)約 60 億元收入，成長確定性較高。我們預(yù)計 2023 年公司 1.6 萬噸三支鏈氨基酸（纈氨酸和異亮氨酸）項目和 7000 噸 β-丙氨酸衍生物（D泛酸鈣）項目將投產(chǎn)，2024 年 5 萬噸 1，3-丙二醇、丁二酸、蘋果酸項目投產(chǎn)，當前已有 產(chǎn)能和規(guī)劃產(chǎn)能的 7 個主要產(chǎn)品 2025 年對應(yīng)市場空間約 200 億元，華恒生物現(xiàn)有產(chǎn)能規(guī) 劃有望取得 30%市場份額，即對應(yīng)約 60 億元收入，未來的成長空間、路徑和速度的確定 性較高。
嘉必優(yōu)：新國標落地+帝斯曼專利到期，配方奶粉營養(yǎng)素龍頭啟航
嘉必優(yōu)是國內(nèi)嬰幼兒配方奶粉營養(yǎng)素龍頭。嘉必優(yōu)以生物技術(shù)為立足之本，集成工業(yè) 菌種定向優(yōu)化技術(shù)、發(fā)酵精細調(diào)控技術(shù)、高效分離純化制備技術(shù)，通過可持續(xù)的微生物合 成制造方式，為全球營養(yǎng)與健康領(lǐng)域的客戶提供高品質(zhì)的營養(yǎng)素產(chǎn)品與創(chuàng)新的解決方案。 嘉必優(yōu)的主營業(yè)務(wù)包括多不飽和脂肪酸 ARA 和藻油 DHA 以及 SA、天然 β-胡蘿卜素等多 個系列產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于嬰幼兒配方食品、膳食營養(yǎng)補充劑、營 養(yǎng)健康食品、特殊醫(yī)學用途配方食品、寵物營養(yǎng)食品、經(jīng)濟動物飼料以及個人護理及化妝 品等領(lǐng)域。2018 年至 2022 年 Q1-Q3 嘉必優(yōu)營業(yè)收入穩(wěn)健增長，由于原材料漲價、產(chǎn)品 降價、客戶和業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)變化等因素毛利率有所下滑，導致 2021 年和 2022 年 Q1-Q3 歸母 凈利潤承壓。我們預(yù)計隨著募投項目 2023 年投產(chǎn)爬坡，嘉必優(yōu)業(yè)績有望快速釋放。
嘉必優(yōu)市場份額提升空間巨大。ARA 及藻油 DHA 對于嬰幼兒的大腦和視網(wǎng)膜發(fā)育具 有重要的意義，已經(jīng)成為全球嬰幼兒配方奶粉企業(yè)普遍選擇添加的營養(yǎng)素，因此嬰幼兒配 方奶粉行業(yè)對于 ARA 和藻油 DHA 的持續(xù)需求將為行業(yè)市場容量增長奠定良好的基礎(chǔ)。根 據(jù) Coherent Market Insights 預(yù)計，2026 年全球及中國 ARA 和藻油 DHA 的市場容量分別 將達到 12.26億美元和 2.15億美元，分別對應(yīng) 2018-2026年 CAGR為 13.45%和 16.47%。 目前嘉必優(yōu) ARA 及藻油 DHA 產(chǎn)品在全球市場的份額不到 10%，與行業(yè)龍頭帝斯曼仍然存 在較大的差距，隨著募投項目 2023 年如預(yù)期投產(chǎn)爬坡，嘉必優(yōu)市占率有望提升。
新國標落地+帝斯曼專利到期打開國內(nèi)外市場空間，募投項目投產(chǎn)短期放量確定性強。 2021 年 3 月 18 日，嬰幼兒配方食品新國家標準正式頒布，并將于 2023 年 2 月 22 日正 式實施。相較于 2010 年標準，新國標對嬰幼兒奶粉營養(yǎng)素的要求做了較大的調(diào)整，對在 嬰兒和較大嬰兒配方食品中 DHA 的添加量新增了關(guān)于下限值的規(guī)定，即每 100kJ 食品中 DHA 添加量下限值為 3.6mg，提高了 DHA、ARA 添加量的上限值，明確 DHA 與 ARA 的 比例不得低于 1:1。我們預(yù)測中國嬰幼兒配方奶粉 ARA/DHA 市場規(guī)模有望受益于新國標 實施而明顯增長。嘉必優(yōu)與帝斯曼就專利糾紛達成和解，嘉必優(yōu)海外銷售范圍和數(shù)量受限 制，但獲得了帝斯曼的采購或者現(xiàn)金補償?shù)臋?quán)利，并贏得了發(fā)展的時間。2023 年，帝斯 曼 ARA 相關(guān)專利在各個國家的保護期均會到期，屆時嘉必優(yōu)生產(chǎn)和銷售 ARA 產(chǎn)品將不再 受到限制，有望迎來提高境外市場 ARA 份額的機會。預(yù)計嘉必優(yōu)募投項目將于 2023 年 Q1 投產(chǎn)，ARA 和藻油 DHA 合計產(chǎn)能將翻倍，為短期放量提供產(chǎn)能基礎(chǔ)。
以合成生物學為底層技術(shù)，新產(chǎn)品布局豐富。嘉必優(yōu)重點落地“三拓展”發(fā)展戰(zhàn)略（即 拓展產(chǎn)品品類、拓展產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域、拓展產(chǎn)品市場區(qū)域），著力構(gòu)建“一主兩翼”業(yè)務(wù)格 局（“一主”即人類營養(yǎng)領(lǐng)域，“兩翼”即動物營養(yǎng)領(lǐng)域、個人護理及化妝品領(lǐng)域），截至 2022 年上半年，基于構(gòu)建的合成生物學技術(shù)平臺，嘉必優(yōu)開展了 2'-FL、3'-SL、蝦青素、 依克多因、EPA、麥角硫因等高附加值產(chǎn)品的開發(fā)。
凱賽生物：深耕聚酰胺產(chǎn)業(yè)鏈，百萬噸產(chǎn)能蓄勢待發(fā)
凱賽生物是全球領(lǐng)先的生物制造新材料企業(yè)。凱賽生物是一家以合成生物學等學科為 基礎(chǔ)，利用生物制造技術(shù)，從事新型生物基材料的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售的高新技術(shù)企業(yè)，是 全球領(lǐng)先的利用生物制造規(guī)模化生產(chǎn)新材料的企業(yè)之一。凱賽生物通過生物制造方法生產(chǎn) 長鏈二元酸系列產(chǎn)品，既能滿足下游聚合要求的質(zhì)量標準，同時經(jīng)濟性及綠色環(huán)保優(yōu)勢突 出，在市場競爭中將以英威達為代表的傳統(tǒng)化學法長鏈二元酸擠出市場。隨著凱賽生物生 物基戊二胺產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的突破，通過生物基戊二胺與各種二元酸或二元酸的組合物縮聚， 可生產(chǎn)系列生物基聚酰胺產(chǎn)品，包括 PA56、PA510、PA5X 等，進一步打開凱賽生物的成 長空間。受到疫情反復、化工法聚酰胺降價等因素影響，凱賽生物的生物基聚酰胺市場開 拓不及預(yù)期，2022 年 Q1-Q3 凱賽生物實現(xiàn)營業(yè)收入 18.38 億元，同比增長 4.8%；實現(xiàn) 歸母凈利潤 4.86 億元，同比增長 2.2%。
長鏈二元酸全球龍頭，癸二酸投產(chǎn)進一步鞏固領(lǐng)先地位。凱賽生物能夠生產(chǎn)從十碳到 十八碳的各種鏈長二元酸，主要下游應(yīng)用是合成高性能長鏈聚酰胺，具備開拓多個潛在市 場的能力。目前凱賽生物產(chǎn)品已經(jīng)占有全球市場主導地位，除癸二酸以外的長鏈二元酸全 球市場份額達 80%，與杜邦、艾曼斯、贏創(chuàng)、諾和諾德等主要下游客戶建立了良好穩(wěn)定的 商業(yè)合作關(guān)系。同樣是長鏈二元酸的癸二酸（DC10）全球市場需求高達 11 萬噸，其傳統(tǒng) 生產(chǎn)方式為蓖麻油水解裂解制取，存在污染嚴重、原料依賴進口等問題，凱賽生物開發(fā)生 物法制備癸二酸的工藝，生產(chǎn)工藝安全、環(huán)境友好，成本相對化學法大大降低，且產(chǎn)品純 度大大提高。2022 年 9 月底公司 4 萬噸生物法癸二酸項目完成調(diào)試，生產(chǎn)線試生產(chǎn)的產(chǎn) 品已經(jīng)獲得國內(nèi)聚合應(yīng)用客戶的認可并開始形成銷售，國際客戶正在驗收過程中。預(yù)計凱 賽生物的生物法癸二酸將對化學法癸二酸形成替代，快速提升市場份額，成為新的業(yè)績增 長點。
凱賽生物聚焦生物基聚酰胺，積極探索下游應(yīng)用。凱賽生物攻克生物基戊二胺的技術(shù) 瓶頸后，便開始在生物基戊二胺的基礎(chǔ)上開發(fā)生物基聚酰胺，2013 年 5000 噸生物基聚酰 胺生產(chǎn)線在山東金鄉(xiāng)工廠成功完成產(chǎn)業(yè)化試驗運行，其產(chǎn)品已被總后列為部隊換裝材料， 科技部還為此設(shè)立了專項“國家支撐計劃”。凱賽生物依托生物基聚酰胺產(chǎn)品打造應(yīng)用于 紡織領(lǐng)域的產(chǎn)品并命名為“泰綸”，可用于輕運動時尚服裝、工服等領(lǐng)域；應(yīng)用于工程材 料的產(chǎn)品命名為“ECOPENT”，可用于電子電器、汽車零部件、扎帶等領(lǐng)域；與滌綸共聚 改性的產(chǎn)品命名為“賽綸”。生物基聚酰胺與連續(xù)玻璃纖維或者碳纖維制成的復合材料， 正在多個領(lǐng)域進行應(yīng)用開發(fā)和測試，有望進入“以塑代鋼、以塑代鋁、以塑代塑”用于替 代金屬、替代熱固型材料的大場景應(yīng)用階段。
凱賽生物和山西政府共同打造“山西合成生物產(chǎn)業(yè)生態(tài)園區(qū)”，開創(chuàng)生物制造集群化 的先河。2020 年 10 月，凱賽生物與山西綜改示范區(qū)簽署《合作協(xié)議》，共同在山西綜改 示范區(qū)投資打造“山西合成生物產(chǎn)業(yè)生態(tài)園區(qū)”，目前年產(chǎn) 4 萬噸生物法癸二酸項目已經(jīng) 投產(chǎn)，年產(chǎn) 240 萬噸玉米深加工及 500 萬噸生物發(fā)酵液項目、年產(chǎn) 50 萬噸生物基戊二胺 及 90 萬噸生物基聚酰胺項目正在建設(shè)，我們預(yù)計 2023 年部分投產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)園一期建設(shè)完畢 后，將成為全球最具代表性的合成生物產(chǎn)業(yè)基地。產(chǎn)業(yè)園將重點構(gòu)建“玉米加工—戊二胺 —生物基聚酰胺—工業(yè)絲、民用絲”，“烷烴—長鏈二元酸—長鏈聚酰胺—特種尼龍”，“植 物秸稈—木質(zhì)素—生物樹脂—生物碳纖維復合材料”，“農(nóng)林廢棄物—纖維素—乳酸—聚乳 酸—生物降解塑料”等特色產(chǎn)業(yè)鏈，形成生物基化學品、生物環(huán)保材料、生物醫(yī)用材料 3 個產(chǎn)業(yè)集群，引領(lǐng)全球的千億級生物基綠色新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
其他布局合成生物學的公司
川寧生物：打造合成生物學一體化研發(fā)、生產(chǎn)型公司。川寧生物是國內(nèi)生物發(fā)酵技術(shù) 產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用規(guī)模較大的企業(yè)之一，是抗生素中間體領(lǐng)域規(guī)模領(lǐng)先、產(chǎn)品類型齊全、生產(chǎn)工 藝較為先進的企業(yè)之一。川寧生物根據(jù)國際生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)研發(fā)趨勢和市場情況，在上海設(shè) 立研究院聚焦合成生物學和酶工程領(lǐng)域的研發(fā)，著力開發(fā)綠色可持續(xù)的高附加值生物產(chǎn)品， 向保健和化妝品原料中的高附加值天然產(chǎn)物（紅沒藥醇、光甘草定）、生物農(nóng)藥、動物保 健類產(chǎn)品、可降解生物基新材料及其他品類的醫(yī)藥中間體等方向發(fā)展。
金城醫(yī)藥：已經(jīng)形成整條產(chǎn)業(yè)鏈的合成生物學平臺。金城醫(yī)藥以生物研究院為基礎(chǔ)， 面向生物催化（酶催化）和生物合成（細胞工廠）兩大主要方向，建設(shè)金城合成生物學研 發(fā)平臺，聚焦多手性催化和高難度化學合成的酶催化產(chǎn)品以及高附加值的生物合成產(chǎn)品。 目前已經(jīng)成功實現(xiàn)煙堿和培南類醫(yī)藥中間體 4AA 的手性酶催化產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化落地，實現(xiàn)谷胱 甘肽、腺苷蛋氨酸和蝦青素三個高附加值生物合成產(chǎn)品的成果轉(zhuǎn)化，同時在研多個生物催 化和生物合成產(chǎn)品，已經(jīng)形成從上游研發(fā)、中試放大到產(chǎn)業(yè)化落地整條產(chǎn)業(yè)鏈的合成生物 學平臺。
萊茵生物：探索天然甜味劑的合成生物學相關(guān)技術(shù)。萊茵生物是全球植物提取行業(yè)的 領(lǐng)軍企業(yè)，主要系列有：天然甜味劑提取物、工業(yè)大麻提取物、茶葉提取物及其他保健護 膚提取物等。結(jié)合自身行業(yè)特點和優(yōu)勢，萊茵生物逐步加大合成生物學技術(shù)應(yīng)用于主營的 天然、健康功能性成分領(lǐng)域的投入，設(shè)立合成生物學相關(guān)技術(shù)應(yīng)用的全資子公司，主要圍 繞天然甜味劑等公司核心產(chǎn)品領(lǐng)域相關(guān)的生物合成技術(shù)產(chǎn)業(yè)化能力建設(shè)，開展新產(chǎn)品、新技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化和投資，致力于將新公司打造成為國內(nèi)領(lǐng)先的天然甜味劑領(lǐng)域生物合成技 術(shù)成果轉(zhuǎn)化基地。
利安隆：合成生物學打造第三生命曲線。利安隆是高分子材料抗老化產(chǎn)品門類全球配 套最完整的兩家公司之一，通過整合內(nèi)部新興產(chǎn)業(yè)并成立生命科學事業(yè)部，開始培育第三 生命曲線。生命科學事業(yè)部目前涉及兩個產(chǎn)業(yè)方向，分別是核酸藥物賽道與合成生物學賽 道，其中在合成生物學賽道，利安隆已與天津大學建立產(chǎn)學研合作關(guān)系，目前已順利完成 聚谷氨酸和紅景天苷兩個創(chuàng)新成果的所有權(quán)轉(zhuǎn)讓，合成生物學研發(fā)團隊已開展轉(zhuǎn)移技術(shù)的 驗證和放大工作，正在積極對接其他項目。
星湖科技：并購伊品生物，開拓生物發(fā)酵新產(chǎn)品。2022 年星湖科技完成對伊品生物 的并購，伊品生物長期專注于生物發(fā)酵技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，產(chǎn)品市場已覆蓋全國 30 多個 省、市、自治區(qū)，并出口至 50 多個國家和地區(qū)，已發(fā)展成為具有行業(yè)競爭優(yōu)勢、集產(chǎn)學 研為一體的現(xiàn)代化生物制造企業(yè)。十四五期間，伊品生物將以“動物營養(yǎng)+食品營養(yǎng)+植物 營養(yǎng)+生物基新材料”為主要業(yè)務(wù)方向，依托“成本領(lǐng)先、技術(shù)創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)均衡、綠色發(fā) 展”的戰(zhàn)略方針，持續(xù)創(chuàng)新，以進一步挖掘現(xiàn)有產(chǎn)品潛力，開拓生物發(fā)酵細分領(lǐng)域新產(chǎn)品， 優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，鞏固行業(yè)地位。
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