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合成生物學(xué)在中國發(fā)展較晚，早期在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用較多，在2015-2016年逐步有更多的初創(chuàng)公司成立，融資熱度在2020年開始升高。一些已上市傳統(tǒng)化工、能源、醫(yī)藥企業(yè)也在積極布局合成生物學(xué)業(yè)務(wù)，如華熙生物、安琪酵母、金城醫(yī)藥、華東醫(yī)藥、梅花生物、遠大醫(yī)藥、普洛藥業(yè)。
我國從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)發(fā)展都進入了快車道，從底層的技術(shù)到產(chǎn)業(yè)化的終端產(chǎn)品都有涉及。在基礎(chǔ)科研上，擁有深圳先進院合成生物研究所、天津工業(yè)生物技術(shù)研究所、北大深圳研究院合成生物所、天津工業(yè)、中山大學(xué)、江南大學(xué)等重點科研院所研究網(wǎng)絡(luò)，合成生物學(xué)專利主要集中于生物化學(xué)設(shè)備與方法、化學(xué)儀器與方法、醫(yī)藥科學(xué)與植物學(xué)四大應(yīng)用領(lǐng)域。產(chǎn)業(yè)發(fā)展上，目前中國合成生物學(xué)處于早期階段，創(chuàng)業(yè)公司有部分為to VC團隊，大多還沒進入到產(chǎn)品真正落地的階段，主要是小規(guī)模的開發(fā)應(yīng)用，市場格局尚未形成，對于新公司來講，彎道超車的機會較多。
現(xiàn)有企業(yè)主要集中在工具層的DNA測序，應(yīng)用層的醫(yī)療健康、化工能源領(lǐng)域。據(jù)睿獸平臺不完全統(tǒng)計，目前中國廣義的合成生物學(xué)關(guān)聯(lián)企業(yè)現(xiàn)有925家，其中工具層企業(yè)441家（占47.68%），平臺層企業(yè)54家（占5.84%），應(yīng)用層430家（占46.48%），呈現(xiàn)兩端大中間小的格局。工具層中，以DNA測序（373家）、DNA合成（25家）、基因編輯（23家）企業(yè)為主，其中DNA測序企業(yè)發(fā)展較成熟（占84.58%），DNA元件庫、模式生物庫方面企業(yè)分布較少、起步晚，后續(xù)發(fā)展空間較大。平臺層中，以大數(shù)據(jù)與機器學(xué)習(xí)（22家）、高通量自動化實驗設(shè)備（20家）企業(yè)為主。應(yīng)用層中，醫(yī)療健康（239家）、化工能源（138家）企業(yè)最多，信息技術(shù)領(lǐng)域企業(yè)最少，農(nóng)業(yè)技術(shù)、食品飲料領(lǐng)域發(fā)展?jié)摿^大，二級賽道中基因/細胞治療、原料藥/中間體藥物合成、生物基材料企業(yè)分布較為集中，也是近年的投資熱點。
排除工具層企業(yè)，在商業(yè)模式上，合成生物學(xué)企業(yè)主要分為平臺型和產(chǎn)品型。研發(fā)平臺型公司數(shù)量較少，早期為客戶提供CRO等服務(wù)，在業(yè)務(wù)規(guī)模變大、融到一定資金的時候，會轉(zhuǎn)變?yōu)榻◤S自己生產(chǎn)原料。大約88%合成生物學(xué)公司都是產(chǎn)品型公司，以生產(chǎn)產(chǎn)品為主要目標(biāo)，構(gòu)建實驗室小試—中試—量產(chǎn)放大階段，形成完整的商業(yè)化閉環(huán)。部分原因是，中國尚處行業(yè)發(fā)展早期，需要產(chǎn)品產(chǎn)生持續(xù)的現(xiàn)金流，此外我國在發(fā)酵生產(chǎn)領(lǐng)域擁有天然優(yōu)勢，企業(yè)可以高效低成本進行化工及醫(yī)藥產(chǎn)物的提純開發(fā)及規(guī)?；糯?。產(chǎn)品管線呈現(xiàn)多樣性，大部分公司采取多管線并行的策略，橫跨不同行業(yè)的多品類布局。未來，平臺型公司與全產(chǎn)業(yè)鏈型公司可以互相轉(zhuǎn)化，平臺型公司同樣可能孵化或生產(chǎn)產(chǎn)品，全產(chǎn)業(yè)鏈公司打通某一代謝通路后可成為平臺公司。
現(xiàn)在大部分合成生物學(xué)公司的壁壘實際上不是很明確。現(xiàn)階段，很多公司的核心壁壘是工業(yè)化的菌株。這些有工業(yè)價值的菌株，非常接近天然微生物，可能做了有限的進化或者理性改造。一旦菌株泄漏，關(guān)鍵的遺傳特性被別人拿到或者被人知道了，很有可能壁壘就不存在，因此知識產(chǎn)權(quán)保護是現(xiàn)階段的重點。對平臺型公司，建立“設(shè)計－構(gòu)建－測試－學(xué)習(xí)”（DBTL）循環(huán)的能力為其壁壘。DBTL循環(huán)集成了菌株計算設(shè)計、基因工程改造、發(fā)酵測試和組學(xué)分析等系列方法，這個壁壘是積累在大規(guī)模的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)質(zhì)量的基礎(chǔ)上才能達到，需要搭建跨品類數(shù)據(jù)庫的信息化平臺，當(dāng)有新的需求出現(xiàn)的時候，它能更快完成技術(shù)的拓展，設(shè)計和提升菌種性能，解決生產(chǎn)瓶頸。在底層技術(shù)層面，基因組是合成生物公司的最大壁壘。構(gòu)建這種架構(gòu)化的基因組需要有一套完整的專利體系和專利圍墻，DNA合成以及高效基因組編輯技術(shù)是兩大核心的底層技術(shù)，需要耗費巨大的時間、成本和人力，未來幾年將是底層技術(shù)突破驗證和轉(zhuǎn)化擴容的關(guān)鍵時期。
選品建議
品種選擇綜合考慮市場空間、產(chǎn)品性能和工藝可行性。首先重點關(guān)注其選品的存量市場和行業(yè)天花板；其次產(chǎn)品要解決現(xiàn)有痛點，擁有性能、成本等核心優(yōu)勢；最后考慮工藝可行性，通過功能酶催化和代謝途徑設(shè)計，具備工業(yè)放大能力，解決規(guī)模生產(chǎn)難點。雅惠投資執(zhí)行董事林思博建議，初創(chuàng)公司避開石油化工等較為成熟的工業(yè)產(chǎn)品和大類氨基酸等工藝積淀較深的產(chǎn)品（需要做到極致），優(yōu)先選擇有工業(yè)化應(yīng)用的前景、本身積淀較少的精細化學(xué)品、高附加值的產(chǎn)品，即選取優(yōu)先突破高附加值原料，再挑戰(zhàn)大宗化工材料或者全新分子制造的路徑。
大部分初創(chuàng)公司會選擇以天然提取物和全新分子這兩個角度去選擇產(chǎn)品，這兩路線都有產(chǎn)品附加值高、市場需求增速較快的特點。公司負責(zé)解決市場的兩個痛點：1）現(xiàn)有天然提取產(chǎn)品的純度不高，產(chǎn)品質(zhì)量低；
2）化學(xué)合成無法解決的制造難點。對于初創(chuàng)公司來講，商業(yè)放大是一個難點，所以選擇一個對放大規(guī)模不苛刻的單品，從公司發(fā)展初期角度來講有益。在天然提取或者新分子這條路徑上來看，初創(chuàng)公司能做到以較小的生產(chǎn)規(guī)模做到產(chǎn)品替代。
管線規(guī)劃上，公司的發(fā)展規(guī)劃和政府政策同步，考慮政策以及監(jiān)管對于產(chǎn)品商業(yè)化的影響，需要構(gòu)建橫跨不同行業(yè)的系列產(chǎn)品矩陣，優(yōu)先發(fā)展政策較完善的管線，并能夠積極參與政府聯(lián)動或合作課題，發(fā)展有潛力的管線。針對不同管線商業(yè)化進程規(guī)劃優(yōu)先級，例如先生產(chǎn)規(guī)模小、附加值高的醫(yī)藥相關(guān)的新分子，再開始產(chǎn)業(yè)化食品、農(nóng)業(yè)相關(guān)的提取物，最后進入大宗市場。
創(chuàng)新機會
可能的創(chuàng)新機會主要聚焦微生物改造、生物裝備支撐系統(tǒng)、化工能源、農(nóng)業(yè)、食品等核心應(yīng)用上。從產(chǎn)業(yè)鏈劃分來看，重點關(guān)注中游生物體設(shè)計平臺公司以及全產(chǎn)業(yè)鏈的生物制造公司。在行業(yè)發(fā)展前期，全產(chǎn)業(yè)鏈型公司能夠形成資源閉環(huán)，做出有明確商業(yè)化場景和需求，且成本低的產(chǎn)品，達到收入最大化；在行業(yè)發(fā)展中后期，平臺型公司能夠形成數(shù)據(jù)壁壘，具有延伸廣度和迭代能力，賦能行業(yè)上下游。
工具層，除關(guān)注CRISPR-Cas9基因編輯、酶促DNA合成等底層核心技術(shù)，建議重點關(guān)注底盤細胞改造、DNA元件設(shè)計公司。常用的模式微生物有釀酒酵母、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、谷氨酸棒桿菌等，需要在底盤生物上做更多的優(yōu)化改造，使其去耦合化、可編輯性、表達效率更強。核心菌種、酶和蛋白設(shè)計（新DNA元件）、關(guān)鍵酶優(yōu)化與代謝工程設(shè)計等，需要產(chǎn)業(yè)界和科研機構(gòu)聯(lián)合開發(fā)和轉(zhuǎn)化。
平臺層，目前國內(nèi)發(fā)展還處在早期階段，未來發(fā)展空極大，重點關(guān)注高通量自動化設(shè)備和生物設(shè)計軟件，基于微流控等平臺開展定向催化篩選和改造底盤細胞，基于大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的微生物反應(yīng)器、生物發(fā)酵罐、生物設(shè)計軟件、過程傳感檢測等為核心的裝備支撐系統(tǒng)。
應(yīng)用層，關(guān)注選品及規(guī)?；a(chǎn)能力，比較看好市規(guī)模較大的單品或覆蓋領(lǐng)域廣闊的產(chǎn)品。目前醫(yī)療健康、化工領(lǐng)域應(yīng)用相對成熟，依據(jù)人類的終極追求，能源環(huán)保、食品飲料、農(nóng)業(yè)技術(shù)、健康領(lǐng)域發(fā)展空間極為廣闊，開創(chuàng)新領(lǐng)域應(yīng)用和改善原有市場的細分賽道尤其值得關(guān)注。醫(yī)療健康領(lǐng)域，目前主要應(yīng)用在細胞治療和藥物開發(fā)上，長期看好基因/細胞治療、微生物療法、生物監(jiān)測傳感器等個性化醫(yī)療健康設(shè)備的發(fā)展?；つ茉搭I(lǐng)域，在政策驅(qū)動下，可降解塑料等生物基材料將會爆發(fā)性發(fā)展；大宗原材料、美妝健康需求十分明顯，天然衍生物、酶制劑、高端個護產(chǎn)品將會高速發(fā)展；長期看好生物太陽能等生物能源應(yīng)用。食品飲料領(lǐng)域，功能原料和人造蛋白發(fā)展?jié)摿O大，短期看好高附加值原料替代，長期看好原料創(chuàng)新食品。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，主要是基礎(chǔ)科研帶領(lǐng)的迭代，在生物農(nóng)藥化肥、飼料蛋白、育種優(yōu)化等主題上會有較多的解決方案，其中生物固碳、微生物修復(fù)發(fā)展前景較大