2024-2029年国内合成生物学行业发展现状及投资前景研究分析报告
思瀚产业研究院    2024-07-30

合成生物学简介

合成生物学是一门典型的“汇聚”型新兴学科。2000 年，斯坦福大学Kool 在美国化学学会年会上指出，当前许多研究人员，正在利用有机化学和生物化学的合成能力，设计出在生物系统中发挥作用的非天然合成分子，他将之定义为“合成生物学”。合成生物学是一门通过合成生物功能元件、装置和系统，对细胞或生命体进行遗传学设计、改造，使其拥有满足人类需求的生物功能的生物系统的学科。

它把“自下而上”的“建造”理念与系统生物学“自上而下”的“分析”理念相结合，利用自然界中已有物质的多样性，构建具有可预测和可控制特性的遗传、代谢或信号网络的合成成分。

作为一门典型的“汇聚”型新兴学科，近年来合成生物学引起了科学界的高度重视，它的崛起突破了生物学以发现描述与定性分析为主的“格物致知”的传统研究方式，提出了“建物致知”的全新理念，通过生物体系的模拟、合成、简化和再设计，使得人类更加深刻地理解生命的本质。

作为一门交叉学科，合成生物学不仅包含基因工程、蛋白质工程等传统学科，同时结合了系统生物学、化学、工程学等其他学科的研究思路，以生物技术和工程化理念为基础，旨在设计与制造以生物为本质的组件与体系，使其达到人类的需求。

其研究不仅可以使人们对生命科学中的遗传、发育、疾病、衰老以及进化等现象进行深入探索与解析，同时还可以通过执行一些特殊的生物功能再加工生命系统，从而使得其应用领域更加广阔，加速合成生物系统的工程化进程。

合成生物学发展历程

合成生物学历经 4 个发展历程。合成生物学发展迅速，其发展经历大致可以分为4个阶段：

第一阶段是合成生物学的创建时期（2000—2003 年），这个时期产生了许多具备领域特征的研究手段和理论，特别是基因线路工程的建立及在代谢工程中的成功运用；

第二阶段是摸索完善时期（2004—2007 年），这个时期的重要特征是虽然领域有扩大趋势，但工程技术进步比较缓慢；

第三阶段是快速创新和应用转化时期（2008—2013 年）这个时期涌现出了大量新技术和新工程手段，特别是人工合成基因组能力的提升，以及基因组编辑技术的突破等，从而使合成生物学的研究与应用领域大为拓展；

第四阶段是飞速发展新时期（2014 年至今），该时期研究成果全面提升，特别是酵母染色体的人工合成等领域取得突破性成果，为人类实现“能力提升”的宏伟目标奠定了重要基础。

合成生物学产业链简介

合成生物学产业大致可以分为上、中、下游。合成生物学产业生态覆盖面庞大，不同技术和产业落地方向多元，且都有相当的市场规模。基于此，可以将整个合成生物学产业分为大致的上、中、下游。

上游开发使能技术，包括DNA/RNA 合成、测序与组学，以及数据相关的技术、产品和服务。DNA/RNA 片段的测序、编辑和人工合成技术是整个合成生物学的底层基础技术。

中游是对生物系统和生物体进行设计、开发的技术平台，合成生物学从生物的基因编辑，到产品和服务的商业化落地，这之间存在着超长的技术链条。将实验室中能够用于解决实际问题的研究转化和扩大，需要对多种方向的专业技术进行密集而深度地整合，建立前所未有的基础设施和方法流程。合成生物平台类公司，扮演了“生物基解决方案”设计师和开发者的角色；

下游是涉及人类衣食住行方方面面的应用开发和产品落地。合成生物学公司的技术和创新通常不会局限于上述产业的某一个层次。特别是对于着重下游应用和产品落地的公司，需要有打通从研发到产品落地全链条的过硬能力，以降低自身的商业风险和确保强竞争力。同时，来自上、中、下游的重大突破和创新也在相互促进和加强。

合成生物学下游应用领域

合成生物学应用领域涵盖医药、化工、能源、食品和农业等重点领域。合成生物学在医药领域应用主要涉及疾病诊断、疫苗、抗生素、药物、基因治疗、细胞工程等产品。美国合成生物学家 Jay Keasling 设计构建了能够生产抗疟药物青蒿素的人工酵母细胞，堪称合成生物技术的重大应用典范。

诺华公司开发的癌症细胞疗法Kymriah 将工程活细胞用于医学治疗是第一个经 FDA 获批的细胞疗法，全球首个脊髓性肌萎缩症基因疗法 Zolgensma 也获美国 FDA 批准上市；在能源环境领域，利用微生物合成高能生物燃料或遗传改造微生物使其能将生物质转化为乙醇、蛋白质等。印度理工学院SanjayKumar团队发现了生物燃料增长最快菌株拉长聚球藻 UTEX2973，已知的聚囊藻属PCC6803和长聚藻 PCC 7942 等已成功用于生物燃料生产。

以色列魏茨曼科学研究所Ron Milo团队创制出可固定二氧化碳的大肠杆菌，使其从异养生物变成自养生物；在化工领域，系统设计和改造实现生物路线对化学路线的逐步替代包括化学品、材料、工业酶、工业流体和个人护理等产品的市场开发。Genomatica 公司将生物基丁二醇的工艺商业化，开发聚酰胺中间体和长链化学品。

麻省理工学院 Christopher Voigt 团队利用细菌孢子构建的 3D 弹性生物材料能应对极端应力包括干燥、溶剂、渗透压、pH 值、紫外线。中国科学院天津工业生物技术研究所马延和团队在淀粉人工合成方面取得突破性进展，在国际上首次实现二氧化碳到淀粉的从头合成；在食品领域，涉及人造肉、油、酒、蛋白质、食品添加剂和天然功能成分等。

Perfect Day 和 Clara Foods 公司通过合成生物学技术开发合成蛋白类产品，如牛奶、蛋清奶酪等。Calyxt 公司的高油酸大豆油是第一款进入美国食品供应市场的基因编辑大豆油；在农业领域涉及农作物及畜牧生产环节，包括成本控制、化肥农药减施、生物传感器等。

Agrivida 公司开发的酵素植酸酶Grain可以提高饲料的消化率，减少动物体内的营养抑制剂。Greenlight Biosciences公司致力于开发创造高性能的 RNA 农作物，使其精确靶向免疫于特定害虫，不会伤害有益昆虫或在土壤、水中残留。

合成生物学行业市场规模

行业市场规模在 2027 年有望接近 400 亿美元。根据 CB insights 统计数据显示，2022年全球合成生物学市场规模达到 140 亿美元，其中医疗健康为最大的细分市场，市场规模接近 56 亿美元。

根据 CB insights 的预测数据，随着合成生物学在各领域应用更加广阔以及技术改善，合成生物学行业市场规模有望快速扩容，预计到2027 年，合成生物学的市场规模将达到 387 亿美元，其中医疗健康仍然将是最大细分市场，市场规模有望达到 103 亿美元，占比达 26.6%。食品和饮料及农业预计将是未来增速最快的赛道，因动植物选择性育种、DTC 基因测试、基于微生物美容产品等带来的广泛前景应用，预计 2022 年至 2027 年的年复合增长率将分别为 45.4%和 56.4%。

合成生物学技术优势

显著与传统的化学合成相比，合成生物学技术优势显著。合成生物学是当今生物学领域的前沿研究方向，合成生物学技术正在逐步取代传统化学合成成为全球医药、食品、材料等领域“绿色合成”的重要途径。与传统的化学合成相比，合成生物学技术具有如下优势：

①传统化学合成的原料主要来自石油、煤炭等石油基物质，而合成生物学技术所使用的原料以生物基物质为主，生物基物质数量巨大、价格低廉。体外合成生物学法工艺路径利用酶促反应缩减了传统化学法的工艺步骤数，缩短了工艺流程、减少了生产流程中碳的排放；

②传统的化学合成在制造复杂分子方面较为受限，需要通过大量的中间体步骤才能生产出最后的目标分子。合成生物学技术在生产上述复杂分子方面具有显著优势，可通过构建高性能酶或者设计底盘细胞内的代谢通路直接获得目标产物，简化了工艺步骤、提高了生产效率；

③传统化学合成过程中的“三废”污染较重、能耗较高。合成生物学技术缩短了生产工艺步骤、减少了化学品的使用、避免了金属催化剂带来的重金属污染，从而显著降低了“三废”排放与生产能耗，是一种绿色环保的制造方式；

④合成生物学技术安全性高，合成生物学技术的安全性主要体现在两个方面：一是合成生物学技术工艺的生产过程通常在常温、常压下进行，环境安全，条件简单；二是合成生物学产品具有食品安全性，传统化学合成过程中常有重金属和有机溶剂残留，而合成生物学技术可以克服这一问题。

政策支持行业快速发展

全球主要国家政府陆续出台合成生物学相关扶持政策。合成生物学进入全球共识、合作与竞争的快速发展时期，国际合成生物学科研和产业发展十分迅猛，全球主要国家相继建立合成生物学研究中心，形成了遍布全球的合成生物学研究网络，以美国、英国为主导的国外发达国家在合成生物学研究领域发展进程较快。

欧盟最早通过第六研究框架计划从政策层面、以项目资助的方式促进合成生物学发展，法国德国等成员国针对合成生物学及相关技术分别制定了针对本国的研究发展战略。英国政府于2012 年和2016年相继发布《合成生物学路线图》和《英国合成生物学战略计划》，是首个在国家层面通过路线方式推动合成生物学发展的国家。

美国从多个维度来推动合成生物学的发展，自2019 年开始连续 3 年发布了《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》等合成生物学相关领域的研究路线图。欧盟、美国等国家/地区从学科发展、政策制定和战略布局等多维度促进合成生物学发展。

我国出台多项政策赋能行业快速发展。生物制造是我国建设科技强国的重点发展产业之一，从 2010 年国务院把生物制造列为生物产业的重要内容，我国《“十三五”国家科技创新规划》和《“十三五”生物技术创新专项规划》都将合成生物技术列为“构建具有国际竞争力的现代产业技术体系”所需的“发展引领产业变革的颠覆性技术”之一，明确生物制造是我国战略性新兴产业的主攻方向。

2021 年12 月，科技部发布《关于发布国家重点研发计划“绿色生物制造”等重点专项 2022 年度项目申报指南的通知》，“绿色生物制造”重点专项指出， 2022 年度指南部署坚持以绿色发展为指导原则，围绕碳中和关键技术、 健康产品绿色生物制造关键技术、绿色过程生物制造关键技术及应用示 范等 3 个任务。

其中，健康产品绿色 生物制造关键技术中具体包括发酵法生产功能性营养化学品关键技术、工业酶催化合成营养化学品关键技术等。2022年5月，国家发展和改革委员会发布《“十四五”生物经济发展规划》，提出“紧紧围绕生命科学和生物技术发展变革趋势，聚焦面向人民群众在医疗健康、食品消费、绿色低碳、生物安全等领域更高层次需求和大力发展生物经济的目标，充分考虑生物技术赋能经济社会发展的基础和条件，优先发展四大重点领域。

”上海市、北京市、深圳市和天津市等多省市规划多次提及合成生物学，希望促进当地合成生物学产业的发展。

第一章　合成生物学行业相关概述

1.1　合成生物学基本介绍

1.1.1　合成生物学的概念

1.1.2　合成生物学研究内容

1.1.3　合成生物学产品制造步骤

1.2　合成生物学核心产品

1.2.1　寡核苷酸

1.2.2　BioBrick部件

1.2.3　合成细胞

1.3　合成生物学产业链分析

1.3.1　产业链综述

1.3.2　产业链上游

1.3.3　产业链下游

第二章　全球合成生物学行业发展状况分析

2.1　全球合成生物学行业发展综述

2.1.1　行业发展历程

2.1.2　行业发展原因

2.1.3　行业驱动因素

2.1.4　市场规模分析

2.1.5　行业竞争格局

2.1.6　行业融资状况

2.2　美国合成生物学行业发展状况

2.2.1　行业相关政策

2.2.2　行业发展历程

2.2.3　相关专利状况

2.2.4　重点企业分析

2.2.5　企业投融资动态

2.2.6　行业发展风险

第三章　中国合成生物学行业发展环境分析

3.1　经济环境

3.1.1　世界经济形势分析

3.1.2　国内宏观经济概况

3.1.3　国内固定资产投资

3.1.4　对外贸易情况分析

3.1.5　国内宏观经济展望

3.2　政策环境

3.2.1　行业监管部门

3.2.2　行业监管体制

3.2.3　政策发布历程

3.2.4　国家政策汇总

3.2.5　地方政策分析

3.3　社会环境

3.3.1　生物资源状况

3.3.2　资源消耗状况

3.3.3　环境污染形势

3.3.4　低碳经济进展

3.3.5　转型升级状况

3.4　技术环境

3.4.1　技术优势

3.4.2　基因线路设计

3.4.3　元件层面

3.4.4　装置层面

3.4.5　系统层面

第四章 中国合成生物学行业发展总体分析

4.1　中国合成生物学对传统行业的影响

4.1.1　产品替代

4.1.2　工艺改进

4.1.3　新的原料

4.2　中国合成生物学市场发展分析

4.2.1　行业发展历程

4.2.2　市场发展规模

4.2.3　市场竞争格局

4.2.4　商业模式分析

4.2.5　区域布局情况

4.2.6　应用情况分析

4.3　合成生物学上市企业布局情况

4.3.1　上市公司汇总

4.3.2　基本信息对比

4.3.3　业务布局对比

4.3.4　业绩对比分析

4.3.5　业务规划对比

4.4　合成生物学技术专利申请状况

4.4.1　专利申请概况

4.4.2　专利技术分析

4.4.3　专利申请人分析

4.4.4　技术创新热点

4.5　中国合成生物学行业发展存在的问题

4.5.1　安全安保问题

4.5.2　伦理道德问题

4.5.3　专利体制问题

4.5.4　监管体系问题

4.5.5　行业面临的其他挑战

第五章 合成生物学行业重点生产产品分析

5.1　1,3-丙二醇

5.1.1　概念介绍

5.1.2　生产方式分析

5.1.3　应用领域分析

5.1.4　相关研究进展

5.1.5　项目建设动态

5.2　长链二元酸

5.2.1　概念介绍

5.2.2　来源方式分析

5.2.3　下游应用分析

5.2.4　竞争格局分析

5.2.5　相关研究进展

5.2.6　项目建设动态

5.3　生物基聚酰胺

5.3.1　概念介绍

5.3.2　行业政策支持

5.3.3　生产方式分析

5.3.4　下游应用分析

5.3.5　典型产品分析

5.3.6　发展前景分析

5.4　聚羟基链烷酸酯

5.4.1　概念介绍

5.4.2　生产方式分析

5.4.3　应用领域分析

5.4.4　产品性能分析

5.4.5　市场现状分析

5.4.6　研究历程分析

5.4.7　国内发展前景

第六章　合成生物学上游基因测序技术分析

6.1　基因测序基本概况

6.1.1　概念介绍

6.1.2　技术发展历程

6.1.3　主要技术介绍

6.1.4　测序流程介绍

6.1.5　市场应用分析

6.2　基因测序产业链分析

6.2.1　产业链综述

6.2.2　产业链上游

6.2.3　产业链中游

6.2.4　产业链下游

6.2.5　应用案例分析

6.3　全球基因测序行业发展分析

6.3.1　行业发展历程

6.3.2　行业发展状况

6.3.3　行业市场规模

6.3.4　行业竞争格局

6.3.5　重点企业分析

6.4　中国基因测序行业发展分析

6.4.1　行业发展状况

6.4.2　行业相关政策

6.4.3　行业市场规模

6.4.4　行业竞争格局

6.4.5　商业模式分析

6.4.6　企业布局分析

6.5　基因测序行业投资潜力分析

6.5.1　融资情况分析

6.5.2　投资机遇分析

6.5.3　行业壁垒分析

6.5.4　风险预警分析

6.6　基因测序行业发展趋势与前景

6.6.1　行业发展前景

6.6.2　未来发展方向

6.6.3　技术应用趋势

6.6.4　行业发展趋势

第七章　合成生物学其他上游关键技术发展分析

7.1　DNA合成技术

7.1.1　技术发展概况

7.1.2　主要技术介绍

7.1.3　技术流程分析

7.1.4　市场发展现状

7.1.5　市场应用分析

7.1.6　发展前景分析

7.2　基因编辑技术

7.2.1　技术发展概况

7.2.2　主要技术介绍

7.2.3　市场发展现状

7.2.4　市场应用分析

7.2.5　发展存在的问题

7.2.6　发展建议分析

7.2.7　发展趋势分析

7.3　DNA组装技术

7.3.1　技术概念介绍

7.3.2　酶依赖的DNA组装

7.3.3　非酶依赖的DNA组装

7.3.4　依赖于体内同源重组的DNA组装

7.3.5　发展前景分析

7.4　底盘细胞

7.4.1　概念介绍

7.4.2　常见模式底盘细胞构建

7.4.3　重要非模式底盘细胞构建

7.4.4　研究进展介绍

7.4.5　发展前景分析

第八章　合成生物学在医疗领域应用分析

8.1　合成生物学在医疗领域的应用优势分析

8.1.1　降本提产

8.1.2　生产效率高

8.1.3　提升疫苗研制效率

8.1.4　创造新药物

8.2　合成生物学在医疗领域的应用现状分析

8.2.1　发展状况分析

8.2.2　创新应用介绍

8.2.3　研究进展介绍

8.2.4　投融资情况分析

8.3　合成生物学在医疗细分领域的应用分析

8.3.1　RNA药物应用

8.3.2　微生态疗法

8.3.3　体外检测

8.3.4　制药用酶

8.3.5　药物成分生产

8.4　合成生物学在医疗领域的案例分析

8.4.1　酶促合成

8.4.2　原料药中间体

8.4.3　基因疗法

8.4.4　免疫疗法

8.4.5　微生物疗法

8.5　合成生物学在医疗领域的应用前景分析

8.5.1　市场增速快

8.5.2　扩展研究技能

8.5.3　初创企业投资

8.5.4　拓展战略视野

第九章　合成生物学在其他下游领域应用状况分析

9.1　化工领域

9.1.1　应用优势分析

9.1.2　应用现状分析

9.1.3　生产链条介绍

9.1.4　产品制造分析

9.1.5　产业化壁垒分析

9.1.6　应用前景分析

9.2　农业领域

9.2.1　应用优势分析

9.2.2　应用现状分析

9.2.3　典型应用介绍

9.2.4　重大成就介绍

9.2.5　发展战略分析

9.2.6　应用前景分析

9.3　食品领域

9.3.1　应用优势分析

9.3.2　应用现状分析

9.3.3　产品应用介绍

9.3.4　应用前景分析

第十章　2023-2024年中国合成生物学行业区域发展状况分析

10.1　上海市

10.1.1　相关政策分析

10.1.2　发展历程及优势

10.1.3　科研院所介绍

10.1.4　科研成果分析

10.1.5　企业及产业园

10.1.6　“十四五”规划

10.2　天津市

10.2.1　相关政策分析

10.2.2　发展历程概述

10.2.3　科研院所介绍

10.2.4　产业动态分析

10.2.5　“十四五”规划

10.3　深圳市

10.3.1　相关政策分析

10.3.2　发展历程概述

10.3.3　科研院所介绍

10.3.4　科研突破分析

10.3.5　企业及产业园

10.3.6　产业基金布局

10.3.7　“十四五”规划

第十一章　2022-2024年中国合成生物学行业重点企业经营状况分析

11.1　华熙生物科技股份有限公司

11.1.1　企业发展概况

11.1.2　经营效益分析

11.1.3　业务经营分析

11.1.4　财务状况分析

11.1.5　合成生物学布局

11.1.6　核心竞争力分析

11.1.7　公司发展战略

11.1.8　未来前景展望

11.2　上海凯赛生物技术股份有限公司

11.2.1　企业发展概况

11.2.2　经营效益分析

11.2.3　业务经营分析

11.2.4　财务状况分析

11.2.5　核心竞争力分析

11.2.6　公司发展战略

11.2.7　未来前景展望

11.3　安徽华恒生物科技股份有限公司

11.3.1　企业发展概况

11.3.2　经营效益分析

11.3.3　业务经营分析

11.3.4　财务状况分析

11.3.5　核心竞争力分析

11.3.6　公司发展战略

11.3.7　未来前景展望

11.4　梅花生物科技集团股份有限公司

11.4.1　企业发展概况

11.4.2　经营效益分析

11.4.3　业务经营分析

11.4.4　财务状况分析

11.4.5　核心竞争力分析

11.4.6　公司发展战略

11.4.7　未来前景展望

11.5　山东金城医药集团股份有限公司

11.5.1　企业发展概况

11.5.2　经营效益分析

11.5.3　业务经营分析

11.5.4　财务状况分析

11.5.5　核心竞争力分析

11.5.6　公司发展风险

11.5.7　公司发展战略

第十二章　中国合成生物学行业项目投资建设案例深度解析

12.1　中伦新材高性能聚酰胺材料项目

12.1.1　项目基本概况

12.1.2　项目投资必要性

12.1.3　项目投资可行性

12.1.4　项目投资概算

12.1.5　项目进度安排

12.1.6　项目环保情况

12.1.7　项目经济效益

12.2　湃肽生物多肽产业园建设项目

12.2.1　项目基本概况

12.2.2　项目投资必要性

12.2.3　项目投资可行性

12.2.4　项目投资概算

12.2.5　项目进度安排

12.2.6　项目环保情况

12.3　轩凯生物微生物制品产业化项目

12.3.1　项目基本概况

12.3.2　项目的必要性

12.3.3　项目的可行性

12.3.4　项目投资概算

12.3.5　项目进度安排

12.3.6　项目环境保护

第十三章　2023-2024年中国合成生物学行业投资潜力分析

13.1　中国合成生物学企业投融资状况分析

13.1.1　投融资规模分析

13.1.2　投融资轮次分析

13.1.3　投融资区域分布

13.1.4　投融资事件梳理

13.1.5　企业兼并重组情况

13.2　中国合成生物学行业投资机遇分析

13.2.1　全球各国加快部署战略

13.2.2　国家政策支持

13.2.3　行业技术封锁

13.2.4　基础科学成熟

13.2.5　基因技术迭代进步

13.3　中国合成生物学行业投资壁垒分析

13.3.1　技术壁垒

13.3.2　研发团队壁垒

13.3.3　资金壁垒

13.4　中国合成生物学行业风险预警分析

13.4.1　价格波动风险

13.4.2　技术泄密风险

13.4.3　生物安全与伦理风险

13.4.4　下游行业波动风险

第十四章　2024-2029年中国合成生物学行业发展前景及趋势预测

14.1　合成生物学行业发展前景分析

14.1.1　有望降本增效

14.1.2　市场空间巨大

14.1.3　应用领域扩展

14.1.4　摆脱进口依赖

14.2　合成生物学行业发展趋势分析

14.2.1　提供升级思路

14.2.2　成为主流选择

14.2.3　提高经济贡献

14.2.4　下游应用增多

14.3　2024-2029年中国合成生物学行业预测分析

14.3.1　合成生物学产业发展驱动五力模型分析

14.3.2　2024-2029年中国合成生物学行业市场规模预测

14.3.3　2024-2029年全球合成生物学行业市场规模预测