合成生物产业发展前景及中国产业链上中下游企业分析

• 合成生物学被认为是“第三次生物技术革命”

合成生物学以“人工设计与编写基因组”为核心，采用“自上而下”和“自下而上”两种构建形式，以设计-构建-测试-学习 (DBTL)为核心策略，对已有生物系统的重新或优化设计、生命过程的集成式解析，或者设计合成全新可控运行的新生物系统，以满足人类需求。合成生物学被认为是继“DNA双螺旋结构的发现”和“人类基因组计划”之后，以工程化的手段设计合成基因组为标志的“第三次生物技术革命”。

• 合成生物学市场前景广阔，在中国展现出强劲发展势头和商业价值

随着应用场景的增多、成本降低及技术的进步，合成生物行业市场将快速扩容，具有广阔的市场前景。2022年，全球合成生物产业市场规模为139.8亿美元，2017-2023年复合增长率为27.1%，预计2028年将达到500亿美元，2023-2027年年复合增长率为23.4%。在政策和技术的双重驱动下，中国合成生物学从基础研究到产业发展进入了快车道。据统计，2022年中国合成生物市场规模约为103亿元，2018-2022年年复合增长率为43.3%，远超全球增速。

• 我国合成生物企业以下游产品应用为主

我国合成生物产业上游使能技术与中游集成化平台与国外还有一定的差距，下游部分日化材料、生物基材料已实现全球供给。产业链上游呈现企业和科研机构“双轮驱动”，中游企业呈现CDMO模式，下游产品应用企业多领域布局，以医药健康产品应用为主。

《合成生物产业发展前景及中国产业链上中下游企业分析》研究报告，旨在对合成生物学领域进行深入分析，从国内外行业市场、技术趋势、投融资现状、战略布局和政策等多维度梳理行业发展的现状和趋势，深度挖掘行业增长潜力，积极展望合成生物的市场前景。此外，以产业链思维，从产业链现状、企业特征等角度，对我国合成生物学企业进行深入分析，找准行业发展优势和不足，为促进行业发展提供思路。

一、合成生物行业概览

1. 合成生物产业定义及基本原理

（1）合成生物学被认为是“第三次生物技术革命”

合成生物学（Synthetic Biology）是生命科学、信息技术和工程技术等汇聚而产生的一门新兴交叉学科，旨在通过基因功能元件和模块的挖掘，对底盘细胞代谢调控网络进行遗传学设计、改造，使其满足人类需求。合成生物学被认为是继“DNA 双螺旋结构的发现”和“人类基因组计划”之后，以工程化的手段设计合成基因组为标志的“第三次生物技术革命”。

第一次革命：发现DNA结构和中心法则（二十世纪中叶）

• DNA双螺旋结构的发现
• 分子生物学“中心法则”的确定
• “读基因”：DNA测序技术的建立
• “写基因”：DNA重组技术建立
• “编基因”：基因定向突变和敲除

第二次革命：人类基因组计划（二十世纪末）

• 测出人类基因组DNA的30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因
• 合成约100万碱基的支原体基因组，获得可正常生长和分裂的“人造生命”
• 合成了非天然核苷酸、非天然氨基酸
• 创建出人造单染色体真核细胞

第三次革命：生物体系工程化即合成生物学（二十一世纪初）

• 研究方法：工程学“设计—构建—测试—学习”
• 工具：基因编辑、基因合成
• 采用工程学“自下而上”，从系统表征自然界具有催化调控等功能的生物大分子，使其成为标准，化“元件”，创建“模块”“线路”等全新生物部件与细胞“底盘”，构建有各类用途的人造生命系统

（2）合成生物学“工程化”是其区别于其他生物学科的最大特征

合成生物学以“人工设计与编写基因组”为核心，可针对特定需求和用途，利用自然界中已有物质的多样性，从工程学角度设计构建具有元器件或模块，对已有生物系统的重新或优化设计、生命过程的集成式解析，或者设计合成全新可控运行的新生物系统，研究内容主要包括生物元件、基因线路、代谢工程及基因工程。

合成生物学有两种不同的设计和构建生物系统的方法：

① 自上而下（反向工程）：目标导向的构建“人造生命”，使用代谢和基因工程技术为活细胞赋予新功能，“人工基因组”是其核心内容，大片段基因组操作、改造以及大规模、高精度、低成本DNA合成是关键技术。

② 自下而上（正向工程）：通过将“非生命”生物分子成分聚集在一起在体外创建新的生物系统，元件标准化→模块构建→底盘适配的线路以及对生命过程的途径、网络组成及其调控、设计与构建是核心内容，人工线路构建平台是其关键技术。

（3）DBTL是合成生物学的核心策略

设计-构建-测试-学习 (Design-Build-Test-Learn，DBTL)是合成生物学核心研发模式，通过长期、反复的人工实验试错，有效地筛选和优化所需的生物合成装置和系统功能。

设计（Design）：利用现有的标准化生物元件对基因、代谢通路或基因组进行理性设计，包括宿主选择和修饰、通路选择和修饰。

构建（Build）：在生物系统中对目标基因进行操作，构建细胞工厂，包括 DNA 合成、大片段组装以及基因编辑。

测试（Test）：通过高效、准确和经济的检测，评估构建的细胞工厂的实用性，包括对酶元件的表达、纯化与酶活测试，转录或翻译元件以及非天然途径的体外或体内测试，细胞工厂改造后的时空调控及对生长和代谢的影响。

学习（Learn）：利用测试数据，学习并随机搜索更有效地推进循环实现预期目标的原则，为下一个循环改进设计提供指导，包括数据收集整合、数据分析、结果可视化和建模分析。

2. 合成生物制造工艺流程

合成生物学从实验室研发到产业化落地，需经过细胞构建、生产规模放大两个阶段。

合成生物学以植物油、谷物秸秆、二氧化碳等原料为碳源，通过“设计-构建-测试-学习”（DBTL循环）过程，实现对底盘细胞的改造，成功构建细胞工厂，再通过生物发酵和酶联反应、分离纯化流程，最终获得目标产品。目前，合成生物学被应用于生物医药、化工能源、食品饮料、消费与个护、农业技术、信息技术等诸多领域。

底盘细胞构建是合成生物学的“硬件” 基础，包括底盘细胞的选择、DBTL循环、目标细胞的设计与改造等，涉及基因测序、基因编辑、基因合成等使能技术。

规模化生产是合成生物学能否实现产业化的关键环节，包括实验室小试、中试、量产，涉及菌种培养、筛选、分离等菌种培育技术，及发酵技术、酶工程技术、分离纯化技术等。

二、合成生物产业发展市场前景

1. 多因素推动合成生物行业市场快速扩容

市场规模、技术突破、资本涌入、顶层设计等多方面因素促进合成生物学快速发展。

多因素推动合成生物行业市场快速扩容：

① 产业趋势向“降低产业成本”转变

② 顺应国家“碳中和”目标

③ 应用场景丰富蕴藏巨大的产业市场空间。

技术突破为合成生物产业变革带来新契机：

① 使能技术迭代和成本降低促进产业应用

② 人工智能（AI）加速合成生物研发进程

③ 构建细胞工厂和发酵工艺推动合成生物快速走向工业化。

资本涌入助推合成生物产业投融资繁荣：

① 资本涌入推动合成生物产业高速增长

② 二级市场融资进一步提升合成生物上市企业竞争力。

多国重视促使合成生物成为国际科技竞争焦点：

① 多国政府对合成生物学支持力度不断加大

② 国家政策支持培育合成生物为新质生产力

③ 国内合成生物产业集聚发展，有望步入黄金发展期。

（1）产业趋势向“降低产业成本”转变

合成生物制造作为一种绿色生产方式，是生物制造的重要技术基础，可降低工业过程能耗、物耗，大幅降低生产成本，提高产出率，为生物工业注入新动力，展现出高效、绿色、可持续的特点。据统计，与石化路线相比，生物制造产品平均节能减排30-50%，未来潜力将达到50-70%。

未来，生物制造有望逐步替代依赖于传统化工、植物提取获得产品的生产方式。据世界经济合作组织（OECD）预测，2030年，35%的化学品和其他工业产品将来自生物制造，占行业总产值的39%。

（2）顺应国家“碳中和”目标

合成生物从减排、固碳、减碳等方面，助力国家实现“碳中和”目标。据世界自然基金会（WWF）估测，到 2030 年，工业生物技术每年将可降低 10 亿~25 亿吨的 CO2 排放。合成生物在化石原料的替代、高能耗高物耗高排放工艺路线的替代及传统产业升级方面发挥重要作用。据统计，合成生物在多种生物基材料中减排比例超60%，最高超90%。此外，合成生物技术通过改良自然的碳代谢途径，增强植物和微生物的固碳能力；利用微生物细胞工厂，将可再生能源和大气中的二氧化碳转化为燃料和化学物质。

（3）应用场景丰富蕴藏巨大的产业市场空间

合成生物将对广泛的领域产生重大的经济影响。根据麦肯锡分析，预计在2030-2040年，合成生物学每年带来的经济影响将达到1.8至3.6万亿美元，到2025年，合成生物学与生物制造的经济影响将达到1000亿美元，同时生物制造的产品可以覆盖60%化学制造的产品，并在继续拓展边界。

随着应用场景的增多、成本降低及技术的进步，合成生物行业市场将快速扩容，具有广阔的市场前景。2022年，全球合成生物产业市场规模为139.8亿美元，2017-2023年复合增长率为27.1%，预计2028年将达到500亿美元，2023-2027年年复合增长率为23.4%。其中，医疗健康将成为最大的细分市场，占比达26.6%，预计2028年市场规模将达到133亿美元。

生物制造是我国建设科技强国的重点产业之一，合成生物技术发展对其传统技术进行充分的补充和替代。

在政策和技术的双重驱动下，我国合成生物学从基础研究到产业发展进入了快车道，2022年市场规模约为103亿元，2018-2022年年复合增长率为43.3%。其中，医疗健康和化工领域增速分别为44.7%、45.7%，均超过合成生物整体增速；医疗健康作为合成生物学行业最大的细分市场，2022年市场规模达41.2亿元，占整个市场的40%。

2. 技术突破为合成生物产业变革带来新契机

（1）使能技术迭代和成本降低促进产业应用

随着使能技术的迭代，基因测序、基因合成和基因编辑技术速度不断提速，而成本不断下降，促使DNA合成、扩增与测序技术更加普及，进一步推动了合成生物产业发展。其中，DNA测序技术成本下降速度快于摩尔定律，近15年，基因测序成本以超摩尔速度直线下降了超一万倍；DNA编辑技术成本下降超百倍，极大程度的降低了基因编辑成本，推动基因编辑技术的广泛应用；合成片段长度、精度大幅提升推动基因合成下游应用，2021年的每Mb碱基合成的平均费用下降了超五十万分之一。

目前，DNA测序成本的下降速度已经快于摩尔定律。20世纪60年代时，对于1g纯净样本，需要5个人工作3年才能确定其76个核苷酸。一代测序技术对人类基因组进行测序：约30亿美元、3年时间。二代测序技术：1000美元、10天左右就可以完成。三代测序技术：比一代Sanger测序提升了6个数量级，几小时，成本将下降到100—200美元。

DNA编辑专利出现核心突破，极大程度降低编辑成本。

① 基于基因编辑开发的专利技术在过去5年呈井喷式增长，2010~ 2014年增长率高达41%。其中CRISPR技术发展最为迅速，且技 术已经从单纯学术研究向商业化应用转化并迅速推广。

② 每进行一次ZFN基因编辑，仅采购锌指就花费5000美元。

③ 第三代CRISPR/Cas9技术，只需订购一段向导RNA，大概花费30美元。

DNA合成成本下降速率快过摩尔定律，合成片段长度、精度大幅提升推动基因合成下游应用。

一代合成技术： 20世纪80年代开发的基于亚磷酰胺的DNA 合成法为DNA合成仪的创制奠定了基础。

二代合成技术：三种芯片式原位合成技术（光刻合成、电化学脱保护合成、喷墨打印）和超高通量合成技术推动了合成DNA效率的提升和成本的下降。2021年每Mb碱基合成的平均费用已由2001年的超过5000美元下降至0.006美元。

三代合成技术：生物酶合成法，可获得更长的DNA单子，寡核苷酸单步合成效率高达99.5%，合成所需的反应浓度降到飞摩尔级，但目前商业化程度低。

（2）人工智能（AI）加速合成生物研发进程

随着海量数据的持续学习能力和对未知空间的探索能力持续提升，AI技术可进行高效的基因注释、蛋白质功能预测、基因线路预测、代谢网络预测、复杂微生物群落表征等，加快了DBTL的循环效率。

元件工程：AI可改善生物元件的鉴定和功能注释效率，加快天然生物元件优化速度，为人类从头设计基因原件、蛋白质元件提供可能。中科院深圳先进研究院结合 ProEnsemble 机器学习框架来优化启动子组合，缓解进化途径中基因上位效应的影响，创造了一个高效的通用型底盘。

基因线路工程：基因线路存在需多次/长时间调试、稳定性不确定等不足，而计算机仿真策略可确定设计出来的线路，并通过修改参数以实现所需的功能。

蛋白质工程：AI技术可用于蛋白质结构预测、功能分析和定向进化，从而设计出具有特定功能的蛋白质。例如，AI辅助设计的重组Ⅲ型人源化胶原蛋白COL3-MD，通过数千组实验测试筛选出具备复合功效、安全性高且成本可控的蛋白序列。

代谢工程：通过AI模型，研究人员可以高效地设计和优化代谢通路，从而提高生物合成的效率和产量。例如，iTidetron AI引擎结合大数据和生物信息技术，能够进行活性物质和菌株鉴定、可控基因表达、代谢通路设计等。

基因组工程：人工智能在基因组编辑、合成，微生物组或群落的设计均能发挥辅助作用。例：利用贝叶斯计算等方法自动设计合成微生物群落。

（3）构建细胞工厂和发酵工艺推动合成生物快速走向工业化

构建细胞工厂成为了合成生物学技术的主要壁垒。构建细胞工厂核心以细胞自身的代谢机能作为“生产流水线”，以酶作为催化剂，通过计算机辅助，设计高效、定向的生产路线，并且通过基因技术，强化有用的代谢途径，从而将生物细胞改造成一个个 “超级工厂”。例如，浙江工业大学郑裕国院士团队通过构建发酵生产前体O-琥珀酰-L-高丝氨酸（osh）高效细胞工厂，建立微生物适应性进化和基于拉曼在线监测发酵模型的发酵过程调控策略，实现了osh产量达120 g/l，糖酸转化率达60%以上。

基因测序，基因合成和基因编辑技术是构建细胞工厂的核心技术。基因测序技术主要用于关键生物酶的基因序列的测序以及检测宿主细胞是否被正确改造。基因合成技术主要应用于合成编码关键生物酶的基因片段，基因编辑技术则主要用于对宿主的基因组进行改造。这些技术的发展使得细胞工厂的生产性能得到了显著提升。

高效低成本的DNA测序是实现DNA合成的基础。DNA测序技术已经发展到第三代，其能力的提高使人类高速地积累了大量生物数据。基因测序成本以超摩尔速度直线下降了超一万倍，从第一代的30亿美元将至第三代生物100-200美元；第三代测序速度比第一代提升了6个数量级，测序时间也从第一代的3年降低至几个小时。第二代测序又称高通量测序，可同时得到大量的序列数据，是现阶段科研市场的主力平台，在大规模测序工作中得到广泛应用，但测序读长长度较短。第三代测序提高了读长，但受准确性限制，暂未得到广泛的使用。

超高通量芯片合成技术成为重要趋势。随着技术的发展，DNA合成技术也发展到第三代，成本下降了近1000倍。一代合成以柱式合成技术为主，目前主流合成方式且发展比较成熟，但存在合成片段短、成本高、通量小、效率低等缺点。二代合成法是基于芯片的高通量合成，通量高、成本低，其超高通量芯片技术可集成于特定位点，一次可合成十万余条寡肽核苷酸，成本是柱式合成技术的1/10000-1/100，成为未来DNA合成领域的重要发展趋势。三代合成技术为酶法长链DNA技术，反应条件更加温和、对环境更加友好，并能进一步提升合成片段长度，但目前商业化程度相对较低。

以CRISPR-Cas9技术为代表CRISPR技术的实现基因编辑能力的重大飞跃。基因编辑技术包括锌指蛋白核酸酶(ZFN)、类转录激活因子效应物核酸酶（TALEN) 和CRISPR/Cas9 系统三代技术。一代ZFN技术平台发展成熟，基因修饰方式多样、精准更换基因、对基因表达强度影响较小，但脱靶率高、具有细胞毒性、治疗成本高等缺点，且因为存在专利封锁导致其未在临床大规模应用。二代TALAN技术设计较ZFN简单、特异性高，目前在临床应用更广泛，但细胞毒性、模块组装过程繁琐、需要大量的测序工作。三代CRISPR/Cas9技术优势突出，具有设计难度低、成本低、靶向精确、剪切效率高、技术难度低、脱靶率低、细胞毒性低、可实现多基因编辑等诸多优势，未来市场潜力广阔。根据HJ Research的报告，2022年全球CRISPR/Cas9行业市场规模预计达到217.72亿人民币，年复合增长率为22.63%。

多酶催化体系和发酵工艺是推动合成生物工业化的关键技术之一。菌种体系大规模量产的难点在于发酵工艺，由于细胞代谢网络复杂，许多代谢调控还不成熟，目前主要还是通过经验探索优化生产工艺。随着多级发酵、串联反应、模块化设计等技术的应用，发酵规模也不断提升。

多级酶联反应通过整合多种酶的催化能力，实现了复杂化学转化的可控性和高效性。其技术发展趋势主要集中在级联反应的应用、无细胞系统的模块化构建、多酶共固定化技术、工业应用与创新以及绿色发展理念下的生物催化剂创制等方面。这些技术提高了生物反应的效率和产量，促进了多级酶联反应在医药、精细化学品和生物传感器等领域的应用正在逐步实现商业化。例如，中国科学院上海药物研究所廖苍松团队与郑明月团队合作，设计并构建了一种基于C1延长策略的三酶级联反应和工程大肠杆菌，避免了扁桃酸合成过程中的竞争反应，提高了目标产物的转化率。团队利用该工程菌株催化合成15个S构型的扁桃酸类化合物及25个R构型的扁桃酸类化合物，该方法显示了高收率及高立体选择性，最高产率>99%，最高ee值>99%。同时，成功实现了抗血栓药物氯吡格雷重要药物中间体(R)-邻氯扁桃酸的克级规模制备，产率为81%，ee值为98%。

固定化多酶级联反应器是将不同功能的酶通过物理化学或生物手段固定于特定载体上,以之模拟生物体内多种酶协同作用方式促使底物发生降解和转化等反应的新型仿生催化技术。该技术具有固定化酶的稳定性、可重复利用以及酶级联的高效协同催化等优点。

无细胞/类生命平台是绿色生物制造领域的新兴技术之一，通过设计和构建新的多酶合成路线，使得一些从天然途径难以获得的化学品的生产成为可能。

3.资本涌入助推合成生物产业投融资繁荣

（1）资本涌入推动合成生物高速增长

近年来全球合成生物学投融资呈现高度增长态势。合成生物在全球资本市场的推动下，2021年达到投融资高峰。SynBioBeta的数据显示，2021年，全球合成生物学初创公司共吸引了近218亿美元融资，2017-2021年年复合增长率超60%。2022年，合成生物学领域的风险投资出现了下降趋势，全年融资额为103亿美元，整体投资走向理性、精准化。

随着合成生物学发展，越来越多的早期实验成果正在成为产品走向市场，尤其在细胞免疫疗法、RNA药物、基因编辑疗法等创新疗法为主的医药健康领域。从2023年投融资情况来看，投融资主要聚焦在医药健康领域，占比高达79%；全球合成生物TOP10企业中，超60%企业为合成生物药物研发企业。

我国合成生物投融资市场持续火热。在我国持续加大对合成生物学的顶层布局、技术投入和政策支持的推动下，我国合成生物投融资热度持续提升，许多项目获得了高额融资，推动了行业的快速发展。

据统计，2015-2024年7月，我国共发生投融资事件591起，投融资总金额超909亿元。其中，2021年，融资总金额达最高，约为265亿元；2022年，投融资数量达最高位128件。投融资多处于早期阶段，主要集中在天使轮和A轮，其中A轮及以前融资事件近总事件数量的68%。华大智造融资金额最大，其B轮融资金额超10亿美元。

备注：投资金额只统计了已披露的数据，数百万元、近百万元、超百万元按照100万元统计；数千万元、近千万元、超千万元按照1000万元统计；数亿元、近亿元、超亿万按照1亿元万元统计

（2）二级市场融资进一步提升合成生物上市企业竞争力

多家合成生物公司IPO上市成功，在各自领域中具备较强竞争力。近年来，我国共有116家合成生物相关企业成功上市，多数企业在主板上市，其中2019年至今新增上市企业49家，占整个上市企业数量的40%。在二级市场的融资推动下，一批合成生物企业市值超百亿，其中传奇生物2024年8月的市值高达746亿元。

此外，我国合成生物学上市公司在合成生物学领域多实现了规模化生产，因此业务营收规模较大，多数毛利率较高，在各自细分领域中具备较强的竞争力。据统计，2019-2024年中国合成生物概念股上市市值Top10企业中，2023年的营业收入多数超20亿元，毛利率超30%。

备注：市值为2024年8月平均值

（3）多国政府对合成生物学支持力度不断加大

合成生物成为国际科技竞争焦点。作为前沿交叉学科，合成生物已是全球50多个国家和地区的战略部署方向，北美、欧洲、亚太为主要投入地区。2014年以来，美国、欧盟、英国、日本、新加坡等国家分别发布或更新生物经济战略，各顶层设计聚焦于合成生物经济战略、研究线路、核心技术、战略计划和目标等方向。

4. 多国重视促使合成生物成为国际科技竞争焦点

（1）国家政策支持培育合成生物为新质生产力

国家高层持续出台政策助力合成生物产业发展。从十二五到十四五期间，国家加大顶层设计，出台了系列政策支持合成生物产业发展，并明确合成生物在医药绿色制造、生物化工、生物基材料、未来食品等领域的产业化布局方向。2022年，国家发改委发布《“十四五”生物经济发展规划》，明确合成生物学等生物产业是未来中国经济转型的新动力。

（2）国内合成生物产业集聚发展，有望步入黄金发展期

多地加大合成生物产业支持力度，积极打造产业集群。在国家顶层设计的牵引下，全国各地对合成生物的重视程度明显加强，提出打造合成生物产业集群，率先升级产业发展目标定位，进一步加大合成生物产业扶持力度。此外，上海、深圳、常州等地已形成良好的产业基础，提供创新孵化、技术平台和产品转化等服务，有序推动产业集群建设。其中，深圳市已集聚了华大智造、华大基因等110家合成生物企业，总估值约320亿元。

三、从产业链角度分析我国合成生物产业企业情况

1. 中国合成生物产业链图谱

我国合成生物产业上游使能技术与中游集成化平台与国外还有一定的差距。合成生物产业链包括菌种设计改造、工艺开发、规模化生产、商业化应用等环节，可分为产业链上中下游。由于合成生物行业整体尚处于产业发展早期，中下游企业多出现一体化布局。

上游为合成生物提供关键的使能技术和仪器设备供应商，包括DNA合成、DNA测序、基因编辑等核心技术开发，及自动化/高通量仪器设备等。我国DNA测序、DNA合成、基因编辑处于快速追赶阶段，AI赋能、高通量/自动化测试筛选技术、数据库和工具酶与国外差距较大。

中游利用DBTL核心技术对生物系统及生命体进行设计、开发、改造的技术平台（构建细胞工厂平台、多级酶联反应平台、无细胞/类细胞平台），包括底盘细胞选择及改造、培养条件改造、纯化方法开发。我国除酶工程平台，细胞铸造厂、无细胞/类细胞平台与国外差距较大。

下游能够实现产品规模化生产、商业化放量的企业，涉及医药健康、化工能源、食品饮料、消费个护等领域产品的生产和应用。我国在医药健康与生物基材料产品应用取得一定的成功，多数应用领域国内外商业化应用有待进一步拓展。

2. 中国合成生物产业链上中下游企业总览

我国合成生物产业以下游医药健康应用为主。我国合成生物企业以产业链下游应用为主，且主要布局在医药健康领域。通过对我国681家合成相关企业进行分析，其中生物上市企业116家、合成生物创业型企业564家，我国合成生物超90%的企业分布于产业链下游产品应用环节，其中超88%的企业业务覆盖医药健康领域，而使能技术、集成化平台类企业相对较少。此外，合成生物企业呈现多领域布局，尤其是在下游产品应用阶段。

从上市企业来看，产业链下游企业占整个产业链超88%，其中布局医药健康企业数量超78%。其中，23年营收超百亿的企业，多为国药控股、中国生物、双汇发展、多粮生物等布局合成生物板块的综合性企业；而凯赛生物、华恒生物、华大智造、川宁生物等以合成生物为主的代表性企业，23年营收在20-50亿元范围内，这些企业均位于产业链下游。

从创业型企业来看，产业链下游企业占整个产业链超92%，其中布局医药健康企业数量超90%。其中，瀚海新酶、恩和生物、百图生科等使能技术和集成化平台企业获得超7亿元投融资。例如，瀚海新酶融资超8亿元，该企业建有超大生产规模、超高设备标准的医药级特种酶生产体系，能够实现生物医药领域核心酶原料的进口替代。

3. 中国合成生物产业链上游企业分析

我国产业链上游呈现科研机构和企业双核驱动体系。我国多项关键使能技术落后国外，亟需快速追赶。产业链上游使能技术主要围绕DBTL展开，为合成生物提供关键的底层技术，由技术驱动和数据驱动，但我国研发投入起步较晚、积累少，且受国外技术封锁等因素影响，我国部分技术发展水平明显落后于海外。在政策、资本、技术等多因素的推动下，我国采用“企业与科研机构”双轮驱动模式，积极推进上游使能技术原始创新，力求掌握合成生物学上游话语权。目前，我国DNA测序、DNA合成、基因编辑处于快速追赶阶段，AI赋能、高通量/自动化测试筛选技术、数据库和工具酶与国外差距较大。

设计阶段：海外公开数据库覆盖范围广、研究深度更深，受研究者青睐；国内测序迅速崛起，逐步建立优势

数据库国内相继建立深圳国家基因库生命大数据平台等数据平台，但以国内本地数据为主，而全球研究者仍依赖覆盖范围广、研究深度深的全球数据库。生物元器件在国内扎实的发酵基础下，我国催化元件的数量和质量均高于国外，但其他领域落后于海外，仅凯赛生物、华恒生物等全产业链布局企业，及中科院深圳先进研究院等科研平台少部分企业机构拥有元件库。国产测序仪器迅速崛起，华大智造、真迈生物、齐碳科技等国产厂商多点发力，逐步在各细分领域建立优势。

构建阶段：一代合成技术与国外相当，二代合成技术快速追赶；基因编辑企业快速追赶，不断推进源头创新

基因合成方面，上海仪铂、江苏领坤、北京擎科等企业具备一代合成生产能力，金斯瑞、联川生物、华大基因、迪赢生物等企业在二代合成技术加速追赶。

基因编辑方面，国内贝斯生物、微光基因、正序生物等具备原始创新能力的新兴企业仍有追赶和弯道超车的机会。辉大基因等企业从技术优化和衍生技术探索入手，推进源头性创新，其CRISPR-Cas13 系统打破了欧美在底层基因编辑工具领域的专利垄断。

测试阶段：高通量、自动化平台测试及筛选中外差距较大

国内当前以自动化机械辅助的人工测试为主，但为进一步推进该领域的技术创新，中科院深圳先进研究院、中国科学院天津工业生物技术研究所等科研机构，重金投入支持源头创新。中科院深圳先进研究院的合成生物研究重大科技基础设施，基于智能化、自动化及高通量设备，搭建用于生物元器件、复杂网络、人工细胞等多维度合成生物的合成、组装、植入、激活与测试的生产线。

学习阶段：AI 赋能数据分析国外领先，但仍处发展早期阶段

该阶段企业国内外都属于发展初期，路线设计、仿真测试等合成生物学领域特有需求的技术开发，全球均未突破；数据分析、蛋白质结构预测及设计等尚未实现智能化，但海外在预测算法准确度、数据积累、不依赖注释预测算法等领域领先。我国百图生科、商汤科技、晶泰科技等科技型企业，利用AI大装置、大模型等赋能酶工程、药物发现等领域。

科研机构布局范围和领域全面，而企业多涉及单个技术领域。上游使能技术具有高技术壁垒，企业和研发机构主要集聚在北京、上海、深圳、苏州等创新资源丰富的地方。科研机构企业覆盖范围和领域较为广阔，致力于打通整个DBTL循环系统，主要集聚上海、天津、深圳等地。企业业务多为单个技术领域，主集聚在北京、深圳、上海、杭州等地。

4. 中国合成生物产业链中游企业分析

（1）平台型企业技术逐步突破，与下游产品型企业结合度高

中游平台型企业技术快速追赶，具备向下游产品延伸的能力。在酶工程平台和发酵工艺方面，技术成熟度高。细胞铸造厂、无细胞/类细胞平台正处于快速追赶阶段。产品型企业研发过程中逐步建立研发平台，平台型企业发展后期逐步向下游延伸，两类企业双向布局，难以完全划分开。

细胞铸造厂：布局相对较晚，仅少部分企业已经构建了一定数量的细胞菌种库，自动化/高通量能力较弱，导致效率较低。我国弈柯莱、金斯瑞等企业建立了多种底盘细胞库。

无细胞/类细胞平台：目前在无细胞蛋白表达技术（CFPS）实现突破，用于多肽、重组蛋白、基因工程抗体、重组疫苗以及大分子蛋白药物的研究和开发。苏州珀罗汀、赛索飞、康码科技等已实现利用CFPS技术提供目标蛋白产品的制备。

酶工程平台：传统酶制剂同质化严重、技术含量低、市场竞争激烈、产能过剩；新型酶制剂核心技术壁垒逐步被打破，国内企业开发了很多新酶制剂产品并被应用到多个领域。我国蓝晶微生物、酶赛生物、百斯杰生物等企业成功构建酶定向进化平台，进一步推进酶工程在制药、精细化工、材料等领域应用。

发酵工艺：我国发酵产业链完善，产能全球第一。中国年均发酵品总产量超过3000万吨，约占全球70%发酵产能，在氨基酸、有机酸、酶制剂、淀粉糖、酵母等工业领域形成了相当规模的发酵工业体系。我国梅花生物、华熙生物、华恒生物、川宁生物等产品型企业在发酵工艺领域拥有显著的优势。

（2）平台型企业呈现CDMO模式，多个生产基地布局

中游企业通过建立一个生物体设计与软件开发的集成化平台，获得满足需求性状的微生物细胞工厂，并对酶工程、发酵工艺、分离纯化进行优化，实现从产品设计到微生物开发、最终规模化生产的进程，呈现CDMO模式。中游企业一般有多个生产基地，且根据生产的产品种类不同对生产基地要求不同。例如，弈柯莱原料药/中间体生产基地以化工用地为主，酶赛生物、义翘神州等以酶产品、重组蛋白等产品企业生产基地为一般工业用地。

5. 中国合成生物产业链下游企业分析

（1）产业链下游企业现状：下游产品应用场景丰富，多款产品有待挖掘

合成生物产品可应用于医药健康、化工能源、食品农业、日用化妆等多个领域。我国产业链下游企业占整个产业链超88%，涌现出凯赛生物、华恒生物、川宁生物、华熙生物等企业。目前，在CGT、原料药中间体、基因诊断等医药健康领域应用最广。

医药健康领域经济影响最大，基因诊断比较成熟。据统计，药健领每年直接产生的潜在经济影响约0.5-1.3万亿美元，约占合成生物学总影响的35%。目前，基因诊断比较成熟，CGT、RNA疫苗/药物、原料药/中间体半合成将逐渐实现突破。天坛生物、人福医药、天坛生物等老牌企业在向合成生物布局，同时也涌现了传奇生物、信达生物、泽璟生物、艾美疫苗等新型企业。CGT企业传奇生物市值达700亿元；我国已有43款CGT药物获批上市，包括传奇生物的西达基奥仑赛、上海三堆的重组人5型腺病毒、深圳赛百诺的重组人p53病毒等。但实体类肿瘤CARI疗法”类器官移植有待突破。

能源化工领域最热，部分生物材料已实现规模化生产。在“双碳”目标下，能源化工行业节能减排、低碳转型成为趋势，合成生物在大宗化学品应用降低成本达20-40%、利用天然微生物代谢途径合成的聚合材料、利用生物发电和生物燃料减低CO2排放等特点，使得能源化工成为合成生物应用最热的领域。目前，我国集聚了华恒生物、凯赛生物等少数代表性企业，部分生物基材料已实现规模化生产。其中，凯赛生物长链二元酸全球供给＞80%，华恒生物丙氨酸全球供给＞50%。但多数产品仍处于初期研发阶段，产品商业化应用待挖掘，如已发现的PHA单体种类超150种，但进入商业化阶段的仅4种。

农业食品领域未来增长快，多领域有待突破。据统计全球2028年农业食品规模将达到127亿美元，年复合增长率为50.2%。我国食品添加剂和配料行业产业规模不断扩大，2016年至2022年，食品添加剂产量从1056万吨增长到1530万吨，年均增长6.4%；销售额从1035亿元人民币增长到1441亿元人民币，年均增长5.7%。目前，食品添加、生物育种标记、固氮肥料、微生物农药等领域已取得一定成功，但在植物替代蛋白、基因动物、生物固氨有待技术突破。出现了绿氮生物、嘉必优等一批代表性企业在引领技术创新应用。氨生物国绕国家农业生产的重大需求，推动合成生物固氨技术的产业化，已经搭建了-套基于高通蚤筛选、机器学习和计算建模等前沿技术为一体的研发平台体系。

日用化妆品未来增长潜力大，以胶原、多肽等产品发展较快。据统计，我国重组胶原蛋白市场规模预计2027E达1083亿元，2023-2027E年复合增长率（CAGR）为41.4%；我国多肽化妆品原料市场规模预计2027年达26.7亿元，CAGR（23-27E）为9.0%。近年来，我国涌现了华熙生物、巨子生物等化妆品原材料龙头企业，并在行业获得较大的渗透率。其中，华熙生物、福瑞达等透明质酸可实现全球＞80%供给，巨子生物、锦波生物等重组蛋白全球供给＞ 95%。此外，以合成生物初创企业的重组蛋白企业不断增多，包括锦波生物、巨子生物、湃肽生物等代表性企业，技术优势各有侧重，共同推进产业化进程。

（2）产业链下游企业现状：多布局医疗健康领域，生产基地向西部等能源成本低区域布局

产品应用型企业主要布局在CGT开发、原料药中间体、基因诊断等医药健康，及生物基材料、日化原材料等领域。由于沿海地区环保要求，除CGT、体外诊断、mRNA疫苗等医药健康领域生产基地可分布上海等沿海地区，其余企业生产基地逐步向中西部迁移，华恒生物、川宁生物等生产低单价、高需求量产品的企业生产基地，向新疆等能源资源丰富、自然资源适宜的地方布局，以降低生产成本。

以上内容均来自摩熵咨询｛合成生物产业发展前景和中国产业链上中下游企业分析｝，如需查看或下载完整版报告，可点击！

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