- 合成生物学之所以受到市场的诸多关注，主要源于:对于全球可持续发展至关重要；合成生物制造过程兼具绿色环保与降本增效优势；深受各国政府普遍重视。
- 从投资角度来看，对于产品应用公司，需重点考虑核心产品所在细分领域的市场空间、产品性能、成本等；对于技术赋能公司，领先的技术能力与先进的技术平台是其核心竞争力。
- 选品与规模化生产是需破解的两大行业痛点：选品应综合考虑产品市场空间及需求刚性、确认选品是否适合合成生物学方法生产等。规模化生产阶段高成本高风险，对初创企业而言，除了选择不断试错积累经验之外，与成熟企业合作以及化学生物路径相结合或可在一定程度上缓解问题。
由中国医药企业管理协会、中国医药生物技术协会、农工*党**中央办公厅、杭州城西科创大走廊管理委员会、杭州市投资促进局主办，农工*党**中央医疗卫生工作委员会、农工*党**中央生物技术与药学工作委员会、农工*党**中央青年工作委员会、E药经理人、中国医疗健康产业投资50人论坛承办的 2022'第十四届中国医药企业家科学家投资家大会的“2022年度中国券商十大医药技术研报分享会”上， 天风证券杨松等，对合成生物学的发展及未来趋势做了经常分享。
以下为核心观点及内容整理：
01 合成生物学为何值得关注？
“合成生物学”这一名词最早出现于DNA重组技术发展的上世纪70年代，在2000年被Eric Kool重新定义为基于系统生物学的遗传工程，标志着这一学科的正式出现。合成生物学在工程学思想指导下，按照特定目标理性设计、改造乃至从头重新合成生物体系，用以解决人类食品缺乏、能源紧缺、环境污染、医疗健康等各方面的问题，是生物学、生物信息学、计算机科学、化学、材料学等多学科交叉融合的学科。
自合成生物学概念提出20年来，伴随着生物学、生物信息学、计算机科学、化学等学科快速发展，实现从简单基因线路设计到基因组合成，多领域产品成功上市、以及过去一年内全球5家公司上市预示着合成生物学迎来新发展阶段。
高效基因组编辑技术与DNA合成技术是合成生物学核心使能技术，CRISPR技术于 2020年获得诺贝尔奖，芯片合成技术实现高通量基因合成，核心技术迭代更新带来合成生物学行业加速发展。
从一级市场看，合成生物学在2021年Q1和Q2季度融资金额快速提升，在Q3季度全球合成生物学相关企业融资总金额高达61亿美元，单季度融资突破历史记录。
不管是融资金额还是交易数量，医疗健康领域受到一级市场更高的投资热度。
2021Q1-Q3每季度医疗健康领域获得的融资金额均大幅领先其它领域。在Q3医疗健康领域相关生物合成公司获28笔交易总计27亿美元的融资，截至2021年前三个季度融资总额高达67亿美元。
合成生物学之所以受到市场的诸多关注，天风证券医药团队负责人、首席分析师杨松认为主要源于三个因素：
第一，对于全球可持续发展至关重要：合成生物学按照特定目标理性设计、改造乃至从头重新合成生物体系，用以解决人类食品缺乏、能源紧缺、环境污染、医疗健康等各方面的问题，对于全球可持续发展至关重要。
第二，合成生物制造过程兼具绿色环保与降本增效优势：生物技术的应用可以降低工业过程能耗15 -80%，原料消耗 35% -75%，减少空气污染50% -90%，水污染33% -80%。
第三，深受各国政府普遍重视：欧盟在《面向生物经济的欧洲化学工业路线图》中提出，在2030年将生物基产品或可再生原料替代份额增加到25%的发展目标；2020年国家发改委在《关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长 点增长极的指导意见》中提出支持合成生物学技术创新中心建设。
02 哪些合成生物学公司值得关注？
天风证券，将合成生物公司从产业链上下游角度来划分，上游为各类技术赋能公司，下游为各类产品应用型公司。
技术赋能公司： 为合成生物学行业提供关键的技术及产品支持，例如DNA测序、合成、基因编辑、生物信息学，以及菌株构建等生物合成所必须的生产资料与技术能力。
产品应用公司： 产业型企业核心能力除了主营产品所涉及的菌种和基因等技术能力以外，还包括产业化生产和商业推广能力，涵盖工业化学品、医疗、食品、材料以及化妆品/护肤品等多个领域。
杨松认为，从投资角度来看，对于产品应用公司来说：首先需要重点考虑核心产品所在细分领域的市场空间，以及产品性能、成本等核心竞争优势；其次需要判断公司是否具备核心技术与持续研发能力；最后也需要关注公司的产业化生产与经营能力，是否具备稳定生产能力以及强大市场推广能力。
对于技术赋能公司来说，领先的技术能力与先进的技术平台是其核心竞争力：一方面可重点关注其核心技术的应用广度与成功应用的产品案例；另外一方面也要持续关注其技术平台的迭代研发能力。
03 合成生物学：构建全新人工生物体系，实现目标代谢物异源表达。
合成生物学整个生产链条可分为原料选择、底盘细胞的选择和优化以及产品生产三个部分，其中底盘细胞的选择和优化是核心步骤。底盘细胞由于其自身的代谢特性，更擅长生产其代谢过程涉及的物质，所以有必要对底盘细胞进行理性设计改造。
结合终产品和底盘细胞代谢特点，设计产品合成路径，根据合成路径中不同的反应步骤， 选取特定的元器件进行拼接组装，进而构建合成模块，在底盘生物上组装，构建具有特定功能的人工制造体系，以实现人工菌体发酵效率的最优化 (终端产物生成速率高、生物量高、鲁棒性好) ，之后进行发酵分离纯化、改性合成和产品开发应用等步骤。
基因合成、基因编辑、蛋白质设计、细胞设计、高通量筛选等技术的发展对合成生物学的发展有着重要的支撑和推动作用，基因测序、DNA合成以及基因组编辑技术都是其核心使能技术。
基因测序技术已经从第一代发展至第三代技术，利用这一技术能够加速发掘合成生物学中使用的生物元件；基因组编辑技术是一种能够定向修改基因序列的强有力工具，在合成生物学中有着广泛的应用，包括以ZFN和TALEN为代表的早期基因组编辑技术，以及新型CRISPR/Cas9基因组编辑技术；DNA化学合成法是当前主流的商业化合成方法，经历了从柱式合成到芯片合成的变革发展，并得到了广泛的市场化应用。
在杨松看来，合成生物学的三大优势为“替代+创新+循环”。 替代原有制造路线 (化学合成或者天然提取) ，提高生产效率和经济效益；创造疗效更好的药品、性能优越的化学品或材料等新产品的潜力；实现可持续的“循环”生产模式，使用可再生生物质原料，显著减少对化石燃料的依赖。
04 他山之石：国外合成生物学行业发展经验
从海外公司发展经验来看，有如下几方面的经验值得借鉴：
选品及规模化生产对以产品为核心的企业发展至关重要。上游DNA合成公司及中游平台型公司商业模式与产品型公司有所不同，未来也将持续受益于行业发展，代表性公司包括Amyris、Ginkgo及Twist Bioscience等。
技术突破往往呈螺旋式上升。国外合成生物学产业起步较早，2004年MIT技术评论便将合成生物学列入改变世界十大技术之一，但行业发展过程也并非一帆风顺，2012年前后行业一度发展缓慢。此后随着底层技术发展及工程化平台助力，行业逐渐走出低谷，并在资本助力下加速发展。
在中信建投贺菊颖看来：选品与规模化生产是如今需要破解的两大行业痛点。 选品是合成生物学产品生产过程的第一个门槛，在选品环节应综合考虑产品的市场空间及需求刚性、确认选品是否适合合成生物学方法生产、评估所选产品利用合成生物学方式进行生产的难度，以及大规模生产中的分离纯化成本等。
平台化合物也是选品时的一种思路。通过寻找代谢通路中连接上下游的关键化合物，并对该关键化合物的上游代谢通路进行优化，从而形成可复用的技术平台，在已完成上游代谢通路优化的基础上，集中攻坚从平台化合物到所需产物的下游通路，可以快速缩短研发周期、提升研发成功率。
规模化生产阶段高成本高风险，对于初创企业而言，除了选择不断试错积累经验之外，与成熟企业合作以及化学生物路径相结合或可在一定程度上缓解问题。
在利用合成生物学方式生产产品时，产物结构越复杂，涉及的反应步骤越多，对应的代谢通路优化的复杂度以及分离纯化的难度也也呈指数级提升，导致项目整体耗时及成本大幅提升。在所有环节均采用生物合成难度较大时，选择将部分步骤通过化学合成的方式实现，构建生物合成+化学合成的组合，则可能实现整体的成本和效率的最优，提升规模化生产环节成功率。
根据CB Insights 分析数据显示，全球合成生物学市场规模2019年为53亿美元，预计到2024年将达189亿美元，年复合增长率为28.8%。医疗健康领域市场规模最大，预计将由2017年17亿美元增长至2024年50亿美元，年复合增长率为18.9%。
随着全国科研投入的不断加大以及DNA测序等技术成本降低，合成生物学科研领域市场规模不断扩大，2017- 2024年合成生物学科研市场需求预计持续稳居第二位。食品和饮料、农业领域增长速度最快，2019年-2024年年复合 增长率预计分别为64.6%和64.2%。
随着在理论和技术上不断取得突破，叠加其绿色环保、能耗少成本低等优势，合成生物学的市场空间广阔，应用范围将不断拓宽。
（本文根据天风证券医药团队负责人、首席分析师杨松、中信建投贺菊颖在2022年中国医药企业家科学家投资家大会（“启思会”）——2021年度中国券商十大医药技术研报发布会上发言整理，观点仅供参考，不构成投资建议。）