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1、 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。1 20232023 年年 1212 月月 3131 日日 醫藥醫藥 行業專題行業專題 合成生物學行業專題系列一：建物致合成生物學行業專題系列一：建物致知，建物致用，合成生物賦能未來知，建物致用，合成生物賦能未來 證券研究報告證券研究報告 投資評級投資評級 領先大市領先大市-A A 維持維持評級評級 首選股票首選股票 目標價（元）目標價（元）評級評級 行業表現行業表現 資料來源：Wind 資訊 升幅升幅%1M1M 3M3M 12M12M 相對收益相對收益 -2.1 7.0 4.0 絕對收益絕對收益 -3.7-0.1-7.1 馬帥馬帥

2、 分析師分析師 SAC 執業證書編號：S1450518120001 相關報告相關報告 新藥周觀點：國產 ADC 海外授權梳理，2023 年約 13 起海外授權交易落地 2023-12-24 新藥周觀點：ADC 海外授權迎來收獲期，看好后續多個國產 ADC 海外授權 2023-12-17 新藥周觀點：外科手術止血領域重磅合作落地，重組人凝血酶放量可期 2023-12-10 醫藥 2024 年度策略：迎接醫藥新周期，新“四化建設”引領未來 2023-12-05 新藥周觀點：看好國產 ADC海外授權潛力，ADC 領域又一重磅交易誕生 2023-12-03 合成生物學：引領第三次生物技術革命，合成生物

3、學：引領第三次生物技術革命，相比化學合成及傳統相比化學合成及傳統發酵優勢明顯。發酵優勢明顯。合成生物學側重創造自然界中尚不存在的人工生命系統，廣義上可分為“基于細胞的合成生物學”和“無細胞合成生物學”，前者的核心在于微生物細胞工廠（MCFs）的構建，后者跳脫細胞膜限制，使得系統設計自由度顯著提升。合成生物學相比傳統化學合成、生物發酵具備明顯優勢，相對傳統化學合成的優勢主要表現為產品成本低、反應條件溫和、對環境污染較小等；與傳統發酵技術相比，基于 MCFs 理性設計策略的合成生物學技術效率顯然更高。以青蒿素生產為例，根據國家發改委數據，使用可控的 100 立方米工業發酵罐，可以替代 5 萬畝的傳

4、統農業種植生產青蒿素，顯著降低生產成本。合成生物學：引領第三次生物技術革命，合成生物學：引領第三次生物技術革命，相比化學合成及傳統相比化學合成及傳統發酵優勢明顯。發酵優勢明顯。合成生物學側重創造自然界中尚不存在的人工生命系統，廣義上可分為“基于細胞的合成生物學”和“無細胞合成生物學”，前者的核心在于微生物細胞工廠（MCFs）的構建，后者跳脫細胞膜限制，使得系統設計自由度顯著提升。合成生物學相比傳統化學合成、生物發酵具備明顯優勢，相對傳統化學合成的優勢主要表現為產品成本低、反應條件溫和、對環境污染較小等；與傳統發酵技術相比，基于 MCFs 理性設計策略的合成生物學技術效率顯然更高。以青蒿素生產為

5、例，根據國家發改委數據，使用可控的 100 立方米工業發酵罐，可以替代 5 萬畝的傳統農業種植生產青蒿素，顯著降低生產成本。合成生物技術加速產業化，眾多企業紛至沓來。合成生物技術加速產業化，眾多企業紛至沓來。合成生物學應用涵蓋醫藥、化工、能源、食品及農業等眾多領域，據麥肯錫預測，預計未來 10-20 年，合成生物學應用可能對全球每年產生 2-4 萬億美元的直接經濟影響，其中醫藥與健康領域占比達到 35%（約 0.5-1.3 萬億美元）。產業鏈角度，合成生物學可分為上、中、下游三個環節，分別對應工具、平臺、產品型企業。工具型代表企業包括聚焦基因測序領域的華大智造，基因合成領域的金斯瑞生物科技以及

6、基因編輯領域的百奧賽圖；平臺型及產品型企業數量眾多，選品思路、研發及產業化能力是其核心競爭力，其中，凱賽生物、川寧生物、華東醫藥、華熙生物及華恒生物等企業的研發平臺及產業化布局較為領先，制藥企業如金城醫藥、普利制藥等正在加速特色合成生物學品種產業化創造新增長點，眾-15%-5%5%15%25%35%2023-012023-052023-082023-12醫藥醫藥滬深滬深300300 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。2 行業專題行業專題/醫藥醫藥 多生物醫藥企業進軍合成生物學賽道，借力合成生物技術降本增效，實現產業升級。多重利好因素助力行業規模持續擴張，醫藥領域是最重

7、要多重利好因素助力行業規模持續擴張，醫藥領域是最重要應用應用場景。場景。根據不同分析報告統計數據，全球合成生物學市場規模有望保持 20%-30%的年復合增速，在未來幾年達到數百億美元規模，其中，生物醫藥在各場景中占據首位。國內方面，根據 DeepTech數據，2016 年中國合成生物學市場規模 9 億美元，2021 年進一步達到 64 億美元。多重利好因素助力下，行業正在漸入高速發展時期。1 1）工具工具技術層面：技術層面：AI 技術蓬勃發展，基因測序、基因合成、基因編輯技術快速升級迭代、成本下降趨勢下，全球合成生物技術研發有望取得持續突破。2 2）政策層面：）政策層面：英美首先將合成生物學置

8、于國家戰略層面之上，我國“十四五”規劃明確將合成生物學列為重點方向。3 3）學術層面：）學術層面：根據從入選中國科學十大進展看合成生物學的發展數據，生物醫藥在各國的合成生物學研究領域中均占首位，其中，中國生物醫藥合成生物學相關研究文獻發表量全球第二，具體到 2019-2021 年，各國發表相關論文數基本占 2010-2021 年的 30%左右，中國占比 34%，位居第一。4 4）投融）投融資層面：資層面：根據 SynbioBeta 數據，2021 年全球合成生物學初創公司共計籌集 218 億美元，融資金額達到頂峰，此后受全球風投低迷影響，行業融資額大幅回調，然而，2021 年后風投低迷并不僅僅

9、影響合成生物學賽道，其他領域亦快速下滑。從 SynbioBeta 的數據分析角度來看，2020-2021 年融資的基數極高，是相對異常值，22 年相比 19 年增幅十分顯著，合成生物學未來仍然具備較強增長動力。此外，從行業投融資熱度來看，醫藥領域依然是國內外最重要的應用場景。建議關注標的：建議關注標的：合成生物技術的核心競爭力在于相比傳統化學合成及生物發酵具備降本增效、綠色環保優勢，我們認為對平臺型及產品型合成生物學企業而言，研發能力、選品思路及產業化能力是其核心競爭力，建議關注合成生物學領域研發能力突出、選品思路清晰、產業化實力強勁的企業如川寧生物、凱賽生物、華恒生物，以及通過合成生物學技術

10、賦能醫藥產業的企業如金城醫藥、普利制藥、富祥藥業。風險提示：風險提示：行業發展不及預期；研發失敗的風險；選品壁壘較行業發展不及預期；研發失敗的風險；選品壁壘較低導致行業競爭加劇及商業化不及預期的風險。低導致行業競爭加劇及商業化不及預期的風險。mX8VoXmZzWdYlVcVMApNoMtR6M8Q7NoMrRtRrNlOpPrQkPnNsQ8OrQnMNZpNvNMYnMnR行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。3 內容目錄內容目錄 1.合成生物學：創造人工生命系統的第三次生物技術革命.5 2.合成生物技術路徑豐富，具備化學及傳統發酵法不可及優

11、勢.7 2.1.技術路徑：“基于細胞的合成生物學”+“無細胞合成生物學”.7 2.2.合成生物學優勢明顯，顛覆化學合成及傳統發酵格局.10 2.3.應用領域十分廣泛，體內合成及體外酶法合成廣泛實現產業化.12 3.行業規模及發展驅動因素分析.16 3.1.行業規?？焖僭鲩L，醫藥領域占比遙遙領先.16 3.2.工具技術快速發展，助推合成生物技術產業化.17 3.3.政策加持有望助力行業高速發展.19 3.4.學術領域成果豐厚，生物合成技術有望持續突破.23 3.5.全球投融資進程持續推進，醫藥健康賽道最為熱門.24 4.建議關注標的.27 5.風險提示.29 圖表目錄圖表目錄 圖 1.合成生物學

12、的“下上而下”及“自下而上”策略.5 圖 2.合成生物系統層級化結構示意圖.5 圖 3.合成生物學的研究內容.6 圖 4.21 世紀以來合成生物學的發展歷程及代表性成果進展.6 圖 5.基于細胞的合成生物學”和“無細胞合成生物學”示意圖.7 圖 6.微生物細胞工廠（MCFs）設計和構建發展歷程及展望.7 圖 7.微生物細胞工廠設計和構建策略效率以及性能對比.8 圖 8.通過“設計-構建-測試-學習”的工程化設計原理建立代謝網絡及微生物細胞工廠示意圖.8 圖 9.基于細胞提取物的無細胞系統基本制備和操作流程.9 圖 10.合成生物學技術生產青蒿酸的發展歷程.11 圖 11.在大腸桿菌中構建的青蒿

13、酸異源生物合成途徑.11 圖 12.合成生物學未來的潛在直接經濟影響（萬億美元）.13 圖 13.合成生物學對細分領域的直接經濟影響（萬億美元）.13 圖 14.合成生物學重點細分應用領域介紹.13 圖 15.合成生物學的典型工業化應用.13 圖 16.體內合成生物學及體外合成生物學示意圖.13 圖 17.合成生物學產業譜圖.14 圖 18.2018-2027E 全球合成生物學行業規模（億美元）.16 圖 19.2017-2024E 合成生物學區域規模（百萬美元）.17 圖 20.2019 年全球合成生物學區域占比.17 圖 21.2017-2024E 合成生物學各領域規模（百萬美元）.17

14、圖 22.2019 年合成生物學各領域市場格局.17 圖 23.人工智能技術應用于合成生物學的代表性進展.18 圖 24.測序技術發展促進基因組測序成本降低的同時速度提升.18 圖 25.基因測序技術介紹.19 圖 26.全球合成生物學領域發展和戰略布局演進路徑.20 圖 27.美國合成生物學十年計劃.21 圖 28.英國 2012-2030 年合成生物學發展路線圖.21 行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。4 圖 29.2010-2021 年全球發表合成生物學和藥物論文排名前十的國家（篇）.23 圖 30.2019-2021 年各國合成生物

15、學文獻數量及其在 2010-2021 年發表文獻總量中的占比.23 圖 31.全球合成生物學初創公司歷年融資規模（億美元）.24 圖 32.合成生物學領域與全球所有行業的風險投資趨勢（億美元）.24 圖 33.2021 年全球合成生物學細分賽道融資次數（個）.25 圖 34.2023Q1 全球合成生物學各領域風險投資分布.25 圖 35.2023Q1 全球合成生物學應用領域的風險投資分布.25 圖 36.2018-2022 年國內平臺和應用型企業融資情況.26 圖 37.2018-2022 年國內合成生物學企業融資輪次分布.26 圖 38.2018-2022 年國內合成生物學細分企業融資情況.

16、26 圖 39.2018-2022 年國內合成生物學融資應用層情況.26 表 1：不同提取物無細胞合成系統比較.9 表 2：基于細胞提取物體系、純化體系及多酶體系對比.10 表 3：傳統化學合成法和體內及體外合成生物學對比.10 表 4：合成生物學法優化青蒿素合成中間體紫穗槐二烯的發酵產率.12 表 5：合成生物學法優化青蒿素合成中間體青蒿酸的發酵產率.12 表 6：合成生物學上游的典型上市公司業務布局.15 表 7：典型的產品層及平臺層上市公司合成生物學布局.15 表 8：基因合成技術介紹.19 表 9：基因編輯技術介紹.19 表 10：中國合成生物學領域重點國家政策梳理.22 行業專題行業

17、專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。5 1.1.合成生物學：創造人工生命系統的第三次生物技術革命合成生物學：創造人工生命系統的第三次生物技術革命 合成生物學（合成生物學（synthetic biology）是以工程學思想為指導，對天然生物系統進行重新設計與改造，同時設計并合成新的生物元件、組件和系統的學科。其研究策略包括兩個方面：一是“自上而下”的逆向工程，即通過對現有的、天然存在的生物系統進行重新設計和改造，修改已存在的生物系統，使之增添新的功能；二是“自下而上”的正向工程，即通過設計和構建新的生物元件、組件和系統，創造自然界中尚不存在的人工生命系統。

18、簡而言之，二者為“發現”與“發明”的關系?！白陨隙隆辈呗允菍σ延猩锵到y進行修改，存在諸多限制，而合成生物學本質上更加側重“自下而上”的理念?！白韵露稀钡暮铣缮锵到y的構建分為生物元件、生物裝置、生物系統三個層次，這一特點充分體現了合成生物學工程化的本質。其中，生物元件是具有一定功能的 DNA 序列，也是最簡單且最基本的生物積塊，而具有不同功能的生物元件可按照一定的物理和邏輯關系相互連接組成復雜的生物裝置，具備不同功能的生物裝置協同運作即可構成更為復雜的生物系統，這些生物系統彼此間互相通信、協調可以進一步構成更加復雜的多細胞或細胞群體生物系統。圖圖1.1.合成生物學的“下上而下”及“自下而

19、上”策略合成生物學的“下上而下”及“自下而上”策略 圖圖2.2.合成生物合成生物系統層級化結構示意圖系統層級化結構示意圖 資料來源：趙國屏.合成生物學:開啟生命科學會聚研究新時代J.中國科學院院刊,2018,33(11):1135-1149.DOI:10.16418/j.issn.1000-3045.2018.11.001.，安信證券研究中心 資料來源：嚴偉,信豐學,董維亮,等.合成生物學及其研究進展J.生物學雜志,2020,37(5):1-9.DOI:10.3969/j.issn.2095-1736.2020.05.001.，安信證券研究中心 合成生物學合成生物學的的研究內容研究內容包括元件

20、工程、遺傳線路工程、代謝工程及基因組工程。包括元件工程、遺傳線路工程、代謝工程及基因組工程。合成生物學強調生命物質的標準化，對元件所做的優化、改造或重新設計稱為“元件工程”；由調節元件及被調節基因構成基因線路的遺傳裝置，人工基因線路通過遺傳線路工程合成；代謝工程主要是利用分子生物學手段如 DNA 重組技術對已有代謝途徑和調控網絡進行合理的設計與改造，以合成新產物、提高已有產物的合成能力或賦予細胞新的功能；基因組工程則是基于基因組測序、基因編輯和基因合成等技術的一項能夠從頭合成或重新設計基因組的技術。行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。6 圖圖

21、3.3.合成生物學合成生物學的的研究內容研究內容 資料來源：嚴偉,信豐學,董維亮,等.合成生物學及其研究進展J.生物學雜志,2020,37(5):1-9.DOI:10.3969/j.issn.2095-1736.2020.05.001.，安信證券研究中心 合成生物學合成生物學：第三次生物技術革命，已進入高速成長期：第三次生物技術革命，已進入高速成長期。合成生物學被認為是繼 DNA 雙螺旋和人類基因組測序后的第三次生物技術革命，“synthetic biology”一詞最早出現于 1911 年的Science及Lancet雜志中，1950-1960 年代，DNA 雙螺旋和胰島素一級結構等先后被確

22、定，具有生物活性的核酸和蛋白質等實現人工合成，進入 21 世紀，合成生物學迅猛發展，大致可以分為 4 個階段：1）創建期創建期(2000(2000-2003)2003)：此時期產生了許多具備領域特征的研究手段和理論，特別是基因線路工程的建立及在代謝工程中的成功運用；2）摸索完善期摸索完善期(2004(2004-2007)2007)：此時期的重要特征是雖然領域有擴大趨勢，但工程技術進步比較緩慢；3）快速創新和應用轉化期快速創新和應用轉化期(2008(2008-2013)2013)：此時期涌現出大量新技術和新工程手段，特別是人工合成基因組能力的提升，以及基因組編輯技術的突破等，從而使合成生物學的研

23、究與應用領域大為拓展；4）飛速發展新時期飛速發展新時期(2014(2014-至今至今)：此時期研究成果全面提升，酵母染色體的人工合成等領域取得突破性成果，產業開始進入高速成長期。圖圖4.4.21 世紀以來合成生物學的發展歷程及代表性成果進展世紀以來合成生物學的發展歷程及代表性成果進展 資料來源：劉虎虎,田云.走進合成生物學J.科學（上海）,2023,75(2):30-34.DOI:10.3969/j.issn.0368-6396.2023.02.013.；劉小玲,雷蓉.從入選中國科學十大進展看合成生物學的發展J.科技中國,2022(4):36-41.；安信證券研究中心 行業專題行業專題/醫藥醫

24、藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。7 2.2.合成生物技術路徑豐富，具備化學及傳統發酵法不可及優勢合成生物技術路徑豐富，具備化學及傳統發酵法不可及優勢 2.1.2.1.技術路徑：“技術路徑：“基于細胞的合成生物學”基于細胞的合成生物學”+“無細胞合成生物學”“無細胞合成生物學”合成生物學的技術路徑按其合成方式可以分為“基于細胞的合成生物學”和“無細胞合成生物學”，其本質區別在于是否具備細胞膜體系，前者基于完整細胞體系，后者為剔除細胞膜系統的開放體系。圖圖5.5.基于細胞的合成生物學”和“無細胞合成生物學”基于細胞的合成生物學”和“無細胞合成生物學”示意圖示意圖 資

25、料來源：劉瑩瑩,卜寧,盧元.無細胞合成生物學:革新生物醫藥產業的新策略J.生物工程學報,2019,35(12):2269-2283.DOI:10.13345/j.cjb.190271.，安信證券研究中心 基于細胞的合成生物學基于細胞的合成生物學 基于細胞的合成生物學是在細胞內進行生物合成途徑的組裝，利用底盤細胞來合成目標產物基于細胞的合成生物學是在細胞內進行生物合成途徑的組裝，利用底盤細胞來合成目標產物。其核心在于微生物細胞工廠（MCFs）的構建，早期的 MCFs 主要通過天然微生物的篩選和誘變育種方式獲得高產菌種，再通過傳統發酵工程生產目標產品，基于的是非理性策略，效率較低。隨著分子生物學和

26、基因工程的不斷發展，人類對微生物系統的認知和改造能力提升，理性/半理性的代謝工程設計和構建策略目前已發展了從分子、途徑到基因組層次不同的 MCFs設計和工程化構建策略，效率進一步提升，然而其還是更偏重“自上而下”的設計策略，相較狹義上合成生物學側重的“自下而上”策略仍有發展空間，而實現全基因組水平定制化 MCFs（尚處于萌芽階段）無疑是合成生物學的理想目標。圖圖6.6.微生物細胞工廠（微生物細胞工廠（MCFs）設計和構建發展歷程及展望）設計和構建發展歷程及展望 資料來源：袁姚夢,邢新會,張翀.微生物細胞工廠的設計構建:從誘變育種到全基因組定制化創制J.合成生物學,2020,1(6):656-6

27、73.DOI:10.12211/2096-8208.2020-050.，安信證券研究中心 行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。8 圖圖7.7.微生物細胞工廠設計和構建策略效率以及性能對比微生物細胞工廠設計和構建策略效率以及性能對比 資料來源：袁姚夢,邢新會,張翀.微生物細胞工廠的設計構建:從誘變育種到全基因組定制化創制J.合成生物學,2020,1(6):656-673.DOI:10.12211/2096-8208.2020-050.，安信證券研究中心 合成基因網絡基于合成基因網絡基于 DBTLDBTL工工程化設計原理程化設計原理實現目標產物的

28、實現目標產物的高效高效合成合成。對于合成代謝網絡而言，在異源宿主中引入新的代謝途徑，不僅需要最小化有毒中間產物的積累，還需最大化目標產物產量并盡量不影響宿主的表型。因此需對代謝網絡中的多個基因進行編輯，使多基因的表達能夠協調與平衡。目前，合成生物學通過引入“設計-構建-測試-學習(DBTL)”的工程化設計原理，通過多輪篩選，得到最優的生產菌株。（設計：設計：利用生物信息學方法設計合成目標化合物的代謝途徑；構建：構建：在宿主中構建設計好的代謝途徑；測試測試：通過分析檢測手段評估所構建的代謝通路中的瓶頸環節；學習學習：針對瓶頸部分進行優化，有效提高目標化合物產量。）圖圖8.8.通過“設計通過“設計

29、-構建構建-測試測試-學習學習”的工程化設計原理建立代謝網絡”的工程化設計原理建立代謝網絡及微生物及微生物細胞工廠細胞工廠示意圖示意圖 資料來源：葉少杰,秦嘉豪,路斯博,等.天然產物的合成生物學研究J.科學（上海）,2022,74(2):40-44.DOI:10.3969/j.issn.0368-6396.2022.02.011.，Chemical reviews，安信證券研究中心 無細胞合成生物學無細胞合成生物學 跳脫細胞膜限制，系統設計自由度提升。跳脫細胞膜限制，系統設計自由度提升。無細胞合成生物學即無需活細胞，而是通過程序設計在體外實現基因轉錄和蛋白質翻譯，從而設計出新的具有生物功能的產

30、品或體系。此系統不涉及復雜的生物學激活作用，無需保持 DNA 的遺傳能力，可將目的基因在體外快速轉錄翻譯為目的蛋白。此外，無細胞系統可避免細胞生長過程中產物之間的競爭，從而實現最大化行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。9 的生物合成效率。簡而言之，無細胞系統可以更加自由設計、改進和控制生物系統，以實現合成效率最大化。無細胞合成生物系統可分為基于細胞提取物體系，純化體系及多酶體系三類。無細胞合成生物系統可分為基于細胞提取物體系，純化體系及多酶體系三類。1 1）基于細胞提取物體系）基于細胞提取物體系來合成目標產物主要是利用微生物、動物或植物細胞的

31、粗裂解提取物中蛋白質以合成所必需的催化成分，提取物中含有基因轉錄、蛋白質翻譯和折疊、能量代謝相關的必需元件，在基于這些組分的基礎上，給合成系統中添加細胞生長所需成分（核苷酸、氨基酸等），促成無細胞合成網絡的順利運轉。圖圖9.9.基于細胞基于細胞提取物的無細胞系統基本制備和操作流程提取物的無細胞系統基本制備和操作流程 資料來源：劉瑩瑩,卜寧,盧元.無細胞合成生物學:革新生物醫藥產業的新策略J.生物工程學報,2019,35(12):2269-2283.DOI:10.13345/j.cjb.190271.，安信證券研究中心 不同的不同的無細胞系統提取物各有優劣，真核無細胞系統提取物各有優劣，真核系統

32、制備繁瑣但具備系統制備繁瑣但具備翻譯翻譯后后修飾功能。修飾功能。理論上，任何生物體或細胞都可以提供提取物，但在研究的過程中需要考慮細胞模式化、獲取來源的方便性、蛋白產率、蛋白復雜度、下游處理及成本等問題。目前，商業化的無細胞系統的提取物來源于大腸桿菌、小麥胚芽、兔網織紅細胞和昆蟲細胞等。其中，原核與真核無細胞系統相比，真核無細胞系統可以更容易實現蛋白質翻譯后修飾，但其體系的制備，從細胞培養到最終提取物制備的整個流程比較繁瑣。表表1 1：不同提取物無細胞合成系統比較不同提取物無細胞合成系統比較 提取物來源提取物來源 優點優點 缺點缺點 大腸桿菌大腸桿菌 1.提取物易制備 2.蛋白質合成率高 3.

33、轉錄和翻譯信息明確 4.較低成本 難以翻譯后修飾 小麥胚芽小麥胚芽 1.可表達真核蛋白質 2.復合蛋白質產量高 1.細胞提取物產量低 2.提取物的制備過程冗長復雜 3.缺少好的遺傳操作工具 兔網織紅細胞兔網織紅細胞 1.細胞易破碎,因而提取物可快速制備 2.可進行真核細胞特異性翻譯后修飾 1.需復雜的動物組織操作 2.蛋白質合成率低 3.內源性背景過高 4.缺少好的遺傳操作工具 昆蟲細胞昆蟲細胞 1.細胞易破碎，因而提取物可快速制備 2.可進行真核細胞特異性翻譯后修飾 1.細胞培養昂貴且耗時 2.缺少好的遺傳操作工具 資料來源：劉瑩瑩,卜寧,盧元.無細胞合成生物學:革新生物醫藥產業的新策略J.

34、生物工程學報,2019,35(12):2269-2283.DOI:10.13345/j.cjb.190271.合成生物學，安信證券研究中心 行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。10 2 2）純化體系：純化體系：無細胞系統也可通過細胞的純化組分產生。純化體系和粗提取物體系相比，后者的制備通常是通過直接裂解原核或真核細胞，不用純化，因此成本比較低廉。而純化系統的優點在于每個組分都是確定的，去除了粗提取物中可能對系統合成有害的物質，但缺點是成本過高，其表達、純化和添加每個組分都大大增加了與“自上而下”系統相比所需的反應物成本和時間，且很難實現規?；?/p>

35、。3 3）多酶體系：多酶體系：與提取物系統相比，通過自下而上的方法將來自純化組分的合成酶組織為合成路徑，有時可促進自然界中并不發生的過程或反應。其核心是在體外重構多酶催化體系，通過模擬細胞代謝路徑中酶催化級聯體系，在體外環境下混合加入目標代謝路徑所需要的酶，使底物按照代謝次序進行多步反應，最終得到目標產物。其優勢在于可以實現比傳統發酵更高的理論產量，目前發展的大方向是通過酶的粗提物在體外構建多酶催化體系，以減小成本實現產業化。表表2 2：基于細胞提取物體系基于細胞提取物體系、純化體系及多酶體系純化體系及多酶體系對比對比 基于細胞提取物體系基于細胞提取物體系 純化體系純化體系 多酶體系多酶體系

36、基質基質 細胞提取物粗品 細胞提取物的純化組分 體外合成酶體系 體系組分體系組分 粗品 DNA、RNA、蛋白質、酶等 純品 DNA、RNA、蛋白質、酶等 合成酶、底物分子 原料原料 細胞生長所需成分：核苷酸、氨基酸、DNA、mRNA 模板、能量底物、輔因子和必要的鹽等 合成酶的催化底物 原理原理 無細胞開放體系下的生物合成細胞工廠 酶法合成：體外模擬細胞代謝路徑多酶催化體系 優點優點 相對純化體系的生產成本較低 提取物的每個組分都是確定的 可實現比在活生物體發現的自然的生物過程更高的理論產量，目前發展的大方向是通過酶的粗提物來體外構建多酶催化體系，以減小成本實現產業化 缺點缺點 提取物組分不確

37、定 相對粗提取物體系的生產成本較高 純化穩定且獨立的酶的成本較高 資料來源：劉瑩瑩,卜寧,盧元.無細胞合成生物學:革新生物醫藥產業的新策略J.生物工程學報,2019,35(12):2269-2283.DOI:10.13345/j.cjb.190271.，合成生物學，安信證券研究中心 2.2.2.2.合成生物學優勢明顯，顛覆化學合成及傳統發酵格局合成生物學優勢明顯，顛覆化學合成及傳統發酵格局 合成生物學合成生物學相比傳統化學合成、生物發酵具備明顯優勢。相比傳統化學合成、生物發酵具備明顯優勢。合成生物學相對傳統化學合成的優勢主要表現為產品成本低、反應條件溫和、對環境污染較小等；與傳統發酵技術相比，

38、基于MCFs 理性設計策略的合成生物學技術效率顯然更高，但難點在于對技術要求相對較高，相關酶、底盤細胞、元件的設計改造等環節均具有較大技術難度。與酶法合成的體外合成生物學相比，體內合成生物學則需要解決酶、合成途徑、代謝網絡、底盤細胞等多個維度的技術問題，相較而言難度更大、研發周期更長，其優點在于原料普通、生產成本更低、更易實現產業化。表表3 3：傳統化學合成法和體內及體外合成生物學對比傳統化學合成法和體內及體外合成生物學對比 指標指標 傳統路徑傳統路徑 合成生物學技術路徑合成生物學技術路徑 化學合成法化學合成法 體外合成生物學法體外合成生物學法 體內合成生物學法體內合成生物學法 原材料類型原材

39、料類型 石油基 石油基、生物基 生物基 技術要求技術要求 低 高 高 核心技術核心技術 化學催化、化學拆分、天然提取等 酶的設計、改造及高產表達 基因編輯、合成途徑設計及高產表達 工藝路線工藝路線 長 較短 較短 產品成本產品成本 高 較低 較低 反應條件反應條件 苛刻 溫和 溫和 污染程度污染程度 高 低 低 資料來源：弈柯萊招股書，安信證券研究中心 行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。11 經典案例之青蒿素：經典案例之青蒿素：生物合成青蒿素生物合成青蒿素降低成本降低成本優勢顯著。優勢顯著?？汞懰幬锴噍锼氐膫鹘y生產模式是通過種植黃花蒿，經過

40、 18 個月生長周期才可進行提取，并且其價格經常受天氣和種植面積影響大幅波動。而利用合成生物學技術，在大腸桿菌內構建青蒿酸的生物合成途徑，通過生物合成青蒿酸，然后再通過體外化學合成得到青蒿素，幾周內便可大量生產青蒿素。根據國根據國家發改委家發改委相關數據，使用可控的相關數據，使用可控的 100100 立方米工業發酵罐，可以替代立方米工業發酵罐，可以替代 5 5 萬畝的傳統農業種植生萬畝的傳統農業種植生產青蒿素，顯著降低生產成本產青蒿素，顯著降低生產成本，具備低碳、綠色、環保的優勢，具備低碳、綠色、環保的優勢。圖圖10.10.合成生物學技術生產合成生物學技術生產青蒿酸青蒿酸的發展歷程的發展歷程

41、資料來源：Web of Science，國家發改委，安信證券研究中心 青蒿素天然合成路徑解析：青蒿素天然合成路徑解析：青蒿素屬于類異戊二烯化合物，自然界中存在兩條不同的類異戊二烯合成途徑：一是甲羥戊酸（MVA）途徑，其存在于真核和一些原核生物中；二是 2-甲基赤蘚糖-4-磷酸（MEP）途徑，其存在于細菌和植物葉綠體中。黃花蒿中青蒿素由 MVA 途徑合成：前體法尼基焦磷酸（FPP）經紫穗槐二烯合成酶（ADS）催化生成紫穗槐二烯，再由細胞色素 P450 酶 CYP71AV1 及其還原酶 CPR1 催化生成青蒿酸，青蒿酸再經過幾步化學合成得到青蒿素。圖圖11.11.在大腸桿菌中構建的青蒿酸在大腸桿菌

42、中構建的青蒿酸異源異源生物合成途徑生物合成途徑 資料來源：合成生物學，安信證券研究中心 青蒿素生物合成解析：歷經青蒿素生物合成解析：歷經以大腸桿菌以大腸桿菌、釀酒酵母、釀酒酵母為底盤細胞為底盤細胞，優化紫穗槐二烯優化紫穗槐二烯和和青蒿酸合青蒿酸合成路徑成路徑，最終，最終顯著提升顯著提升青蒿素青蒿素產率。產率。大腸桿菌細胞中 FPP 的合成依賴 MEP 途徑，然而由于其行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。12 內源 MEP 途徑受到嚴格調控，通量難以提高，并且植物來源的酶在大腸桿菌中不能很好表達。因此，將釀酒酵母的 MVA 途徑引入其中，并對

43、ADS 基因進行密碼子優化，以提高紫穗槐二烯中間體產量，多輪優化后，發酵產生紫穗槐二烯產量可達到 25g/L。然而，紫穗槐二烯依然不是青蒿素合成的最理想底物，因此，由紫穗槐二烯到青蒿酸的生物合成法得到開發，根據相關文獻數據，在最優條件下，釀酒酵母菌株 CEN.PK2 可生產 25g/L 的青蒿酸。高濃度青蒿酸在培養基中沉淀、有機溶劑萃取得到高濃度、較高純度的青蒿酸，再通過幾步化學法得到青蒿素。表表4 4：合成生物學法優化合成生物學法優化青蒿素合成中間體青蒿素合成中間體紫穗槐二烯紫穗槐二烯的的發酵產率發酵產率 底盤細胞底盤細胞 優化路徑優化路徑 具體優化方法具體優化方法 紫穗槐二烯發酵產率紫穗槐

44、二烯發酵產率 大腸桿菌 引入酵母MVA途徑+ADS 基因優化 酵母 MVA 途徑通過兩個質粒在大腸桿 菌中表達:一個質粒編碼 mevT 操縱子，包含3 個基因(atoB、ERG13 和 tHMG1)，負責轉化乙酰輔酶A 生成甲羥戊酸;另一個質粒編碼mevB 操縱子(稱為下游途徑)，包含5 個基因(idi、ispA、MVD1、ERG8 和ERG12)，負責轉化甲羥戊酸生成 FPP。1.5 g/L 引入酵母MVA途徑+優化甲羥戊酸輔酶A 還原酶(HMGR)和甲羥戊酸輔酶A 合成酶(HMGS)基因 用糞腸球菌或金黃色葡萄球菌的 HMGR 替代酵母的HMGR(由 tHMG1 編碼)，發現使用金黃色葡萄

45、球菌的 HMGR(由 maA 編碼)，甲羥戊酸產量最高；用金黃色葡萄球菌的 HMGS(由 mvaS 編碼)替換酵母的HMGS(由ERG13 編碼)，產量進一步增加。獲得性能優良的工程菌株后，采用限制氮源和碳源的新型補料發酵策略，紫穗槐二州稀的產量達到25g/L。25 g/L 資料來源：High-Level Production of Amorpha-4,11-Diene,a Precursor of the Antimalarial Agent Artemisinin,in Escherichia coli，安信證券研究中心 表表5 5：合成生物學法優化合成生物學法優化青蒿素合成中間體青蒿素合

46、成中間體青蒿酸青蒿酸的的發酵產率發酵產率 底盤細胞底盤細胞 優化方法優化方法 紫穗槐二烯發酵產率紫穗槐二烯發酵產率 青蒿酸發酵產率青蒿酸發酵產率 釀酒酵母菌株 S288C 單獨表達ADS 4.4 mg/L-再過表達tHMGR 增加前體供應 產量提高約5 倍，達到22 mg/L-再過表達upc2-1 105 mg/L-再過表達額外的tHMGR 和 FPP 合成酶基因(FPS)153 mg/L-再將 ADS、CYP71AV1 和CPR1 整合到一個質粒上，基于半乳糖的發酵過程-2.5 g/L 釀酒酵母菌株 CEN.PK2 經過同樣基因改造后，菌株 CEN.PK2 再繼續增強甲羥戊酸途徑，以葡萄糖代

47、替半乳糖作為碳源 與 S288C 相比，CEN.PK2 工程菌株紫穗槐二烯產量提高5 倍，達到 40 g/L-植物青蒿的細胞色素 b5 引入CEN.PK2 菌株，增加了青蒿酸產量，但是產生大量青蒿醛，該化合物是極其活潑的氧化中間體，可能會產生細胞毒性；繼而，表達了來源于青蒿的青蒿醛脫氫酶(ALDH1)和依賴NAD 的青青蒿醇脫氫酶(ADH1)；最后，為了實現酶的組成型表達，敲除了 GAL80 基因，避免半乳糖的使用，降低了發酵成本。-25 g/L 資料來源：High-level semi-synthetic production of the potent antimalarial artem

48、isinin，安信證券研究中心 2.3.2.3.應用領域十分廣泛，體內合成及體外酶法合成廣泛實現產業化應用領域十分廣泛，體內合成及體外酶法合成廣泛實現產業化 合成生物學應用合成生物學應用領域廣泛，醫藥板塊蘊含巨大潛力。領域廣泛，醫藥板塊蘊含巨大潛力。合成生物技術應用涵蓋醫藥、化工、能源、食品及農業等眾多領域，根據麥肯錫的數據，預計未來 10-20 年，合成生物學應用可能對全球每年產生 2-4 萬億美元的直接經濟影響。其中，醫藥與健康領域占比約 35%（0.5-1.3萬億美元），農業、水產養殖和食品占比約 36%（0.8-1.2 萬億美元），消費品和服務占比約19%（0.2-0.8 萬億美元），

49、材料、化學品和能源占比約 8%（約 0.2-0.3 萬億美元）。行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。13 圖圖12.12.合成生物學合成生物學未來的未來的潛在直接經濟影響（萬億美潛在直接經濟影響（萬億美元）元）圖圖13.13.合成生物學對細分領域的直接經濟影響（萬億美合成生物學對細分領域的直接經濟影響（萬億美元）元）資料來源：麥肯錫全球研究院，安信證券研究中心 資料來源：麥肯錫全球研究院，安信證券研究中心，備注：預計的數據口徑為 2030-2040 年 圖圖14.14.合成生物學合成生物學重點細分重點細分應用領域應用領域介紹介紹 資料來源：王

50、曉梅,楊小薇,李輝尚,等.全球合成生物學發展現狀及對我國的啟示J.生物技術通報,2023,39(2):292-302.DOI:10.13560/ki.biotech.bull.1985.2022-0352.，安信證券研究中心 廣義上的廣義上的合成生物學包括基于細胞及無細胞的合成生物合成生物學包括基于細胞及無細胞的合成生物學學，然而由于技術水平限制，當前，然而由于技術水平限制，當前國國內內已廣泛實現工業化的技術路徑僅包含基于已廣泛實現工業化的技術路徑僅包含基于 M MCFCFs s 的體內合成生物學及無細胞領域的以生物的體內合成生物學及無細胞領域的以生物酶法催化為主的體外合成生物學法。酶法催化為

51、主的體外合成生物學法。前者聚焦在細胞內組裝生物合成途徑和代謝網絡，從最簡單的原料出發，通過發酵微生物來合成目標分子，代表產物如青蒿酸、生物乙醇等；后者則是將單個酶或者多個生物合成酶放在細胞外，構建酶催化合成通路，以簡單原料為底物合成目標分子，代表產物如各類醫藥中間體，農業、食品及化工原料等。圖圖15.15.合成生物學的典型工業化應用合成生物學的典型工業化應用 圖圖16.16.體內合成生物學及體外合成生物學示意圖體內合成生物學及體外合成生物學示意圖 資料來源：弈柯萊招股書，安信證券研究中心 資料來源：弈柯萊招股書，安信證券研究中心 醫藥與健醫藥與健康康 0.50.5-1.31.3,35%35%農

52、業、水產養殖和食品 0.8-1.2,36%消費品和服務0.2-0.8,19%材料、化學品和能源 0.2-0.3,8%行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。14 上游底層技術賦能，中游聚焦合成生物技術突破，下游專注產品落地。上游底層技術賦能，中游聚焦合成生物技術突破，下游專注產品落地。根據產業關鍵環節，合成生物學產業鏈可分為上、中、下游三個環節。1 1）上游上游：產業鏈上游為行業提供關鍵的底層技術（基因測序、基因合成、基因編輯等），屬于工具型企業；2 2）中游中游：產業鏈中游為行業提供生物平臺，屬于平臺型企業，主業涉及對生物系統和生物體進行設計、

53、開發和改造等，此類公司專注于菌株設計和改造，為產品型公司提供合成生物的研發外包服務；3 3）下游下游：產業鏈下游為產品應用型企業，此類公司專注于目標產品的合成及關鍵技術突破，需要具備從研發到生產的全產業鏈能力，并直接向客戶交付終端產品，對其而言，產品選擇至關重要，主要覆蓋醫藥、農業、食品、化工、能源等領域。此外，平臺型和產品型公司的業務范圍往往互相交叉，產品型公司在選品研發時往往會同步建立研發平臺，而平臺型公司亦會在業務發展至一階段后，基于自身技術平臺進行衍生，逐漸建立下游產品生產平臺。圖圖17.17.合成生物學合成生物學產業譜圖產業譜圖 資料來源：合成生物學產業發展與投融資戰略研究，安信證券

54、研究中心 行業內上市公司梳理行業內上市公司梳理：眾多企業進軍合成生物學賽道，眾多企業進軍合成生物學賽道，借力合成生物技術實現產業升級借力合成生物技術實現產業升級。1)合成生物學上游代表企業包括聚焦基因測序領域的華大智造，基因合成領域的金斯瑞生物科技以及基因編輯領域的百奧賽圖。其中，金斯瑞依托自有基因合成平臺孵化合成生物學業務并實現產業化，目前聚焦工業酶及飼料酶兩大領域。2)中下游平臺型及產品型企業數量眾多，中下游平臺型及產品型企業數量眾多，其中，凱賽生物、川寧生物、華東醫藥、華熙生物及華恒生物等企業的研發平臺及產業化布局較為領先。a)凱賽生物凱賽生物為生物合成新型生物基材料領域的龍頭企業，系列

55、生物法長鏈二元酸（DC10-DC18）年產能 11.5 萬噸，生物基戊二胺年產能 5 萬噸，系列生物基聚酰胺（泰綸、E-2260、E-1273、E-3300、E-6300 等）年產 10 萬噸；b)川寧生物川寧生物主要產品包括硫氰酸紅霉素、頭孢類中間體（7-ACA、7-ADCA、D-7ACA）、青霉素中間體（6-APA、青霉素 G 鉀鹽）、熊去氧膽酸粗品、輔酶 Q10 菌絲體等，總產能約 16000 噸/年，是國內抗生素中間體領先企業之一；c)華恒生物華恒生物核心產品包括氨基酸系列（L-丙氨酸、DL-丙氨酸、-丙氨酸、L-纈氨酸）、維生素系列（D-泛酸鈣、D-泛醇）等，是全球首家成功實現微生物

56、厭氧發酵規?；a L-丙氨酸產品的企業；d)華熙生物華熙生物為全球醫藥、化妝品、食品等領域客戶提供透明質酸產品，是國內最早實現微生物發酵法生產透明質酸的企業之一,微生物發酵生產透明質酸技術處于全球領先地位；e)華東醫藥華東醫藥在工業微生物領域深耕 40 余年，現有微生物發酵產品規模和技術水平處于業內領先水平，已完成合成生物學法生產創新藥物（xRNA&ADC 藥物）原料、醫藥行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。15 原料藥及中間體、大健康及醫美原料領域的整體布局，未來將積極拓展寵物動保、特色生物材料等領域。f)此外，眾多生物醫藥企業陸續入局，

57、例如，普利制藥普利制藥引入合成生物學技術，賦能原料藥及制劑品種，司美格魯肽、紅景天苷等多個特色品種未來有望成為強勁增長極；金城醫藥金城醫藥的提取+合成煙堿產品已實現上市銷售，有望快速放量，天然甜味劑萊鮑迪苷 M 及抗氧化原料蝦青素有望陸續落地；富祥藥業富祥藥業人造肉產品落地，目前公司仍在積極擴建生物發酵產線。醫療保健及食品原料領域典型廠商萊茵生物、金達威萊茵生物、金達威等加碼合成生物學布局，實現降本增效，其中，萊茵生物萊茵生物主要布局代糖賽道的天然甜味劑如羅漢果甜苷、甜菊糖等產品，金達威金達威目前已擁有體外生物合成和體內生物合成研發能力，逐步實現由傳統發酵轉向合成生物技術的產業升級，多個用于營

58、養保健的原料新項目進入產業化生產籌備階段。表表6 6：合成生物學上游的合成生物學上游的典型典型上市上市公司公司業務布局業務布局 公司公司 覆蓋領域覆蓋領域 相關業務簡介相關業務簡介 華大智造華大智造 基因測序 已形成基因測序儀業務和實驗室自動化業務兩大板塊。其中，基因測序儀業務處于全球領先地位，具備獨立自主研發的能力并實現了臨床級測序儀的量產。百奧賽圖百奧賽圖 基因編輯 基于自主開發的基因編輯技術為下游客戶提供各類創新模式動物及基因編輯細胞模型。金斯瑞生物金斯瑞生物科技科技 基因合成+平臺建設+產品落地 基因合成業務起家，隨后孵化向蛋白領域，目前公司旗下涵蓋四大業務板塊，分別為生命科學業務、生

59、物藥開發與生產業務、合成生物學業務和細胞治療業務。合成生物學業務由子公司百斯杰負責，母公司金斯瑞發揮上游技術賦能作用，而百斯杰則作為終端產品平臺，目前聚焦工業酶及飼料酶兩大領域。資料來源：Wind，公司公告，安信證券研究中心 表表7 7：典型的典型的產品層及平臺層產品層及平臺層上市上市公司公司合成生物學布局合成生物學布局 公司公司 合成生物學業務布局合成生物學業務布局 富祥藥業富祥藥業 立足于抗生素原料藥，布局 CDMO、鋰電池新材料、生物發酵產業，目前人造肉產品落地，且仍在積極擴建生物發酵產業線。浙江震元浙江震元 依托科研院所，加快推進合成生物技術研發與生產；聚焦氨基酸、功能性脂肪酸、健康糖

60、及抗氧化劑等方向，組氨酸、左旋多巴、酪氨酸、絲氨酸等產品已完成中試，等待量產。華神科技華神科技 公司定位“中國合成生物行業技術及智能化生產的引領者，合成生物 CDMO 第一梯隊”，在山東、四川投建化學及生物合成生產基地，在上海、成都與行業內優秀機構共建研發中心及轉化平臺，提供全方位的合成生物研發服務。廣濟藥業廣濟藥業 產業化合作推動合成生物學布局：1）與北京藍晶微生物在新食品原料、新材料領域開展產業化合作，開發非轉基因核黃素產品線。2）與中科院天津所就“大腸桿菌從頭合成維生素 B12 技術”合作。3）與佛山鯤鵬現代農業研究院加強合成生物學領域技術合作，特別是在新食品原料、生物醫藥及其重要中間體

61、合成等領域。華東醫藥華東醫藥 子公司琿益生物以合成生物學技術開發系列工業催化酶及相關生物催化下游產品，已形成酶設計-進化-菌種構建-表達-催化應用研究的完整開發體系，并在修飾核苷、醫藥中間體等領域形成特色下游產品管線。工業微生物板塊以合成生物、工業發酵、綠色化學制造等技術為底盤，已完成創新藥物（xRNA&ADC 藥物）原料、醫藥原料藥&中間體、大健康&醫美原料領域的整體布局，未來將拓展寵物動保、特色生物材料等領域。億帆醫藥億帆醫藥 2 個維生素項目預計2024 年順利投產，目前公司仍有有兩個主要合成生物學研發項目：YF-GT 和GummyBear。萊茵生物萊茵生物 1）子公司萊茵合成負責合成生

62、物技術的研發與項目產業化落地。2）2022 年圍繞天然甜味劑業務率先行業布局合成生物技術路線，11 月啟動甜菊糖微生物酶轉化工藝及資產的收購項目，引入發酵生產工藝并籌備新建配套發酵生產車間，預計 2023Q3 前實現第一期發酵生產車間的投產運營。12 月，與江南大學達成戰略合作，加快推動羅漢果甜苷等天然甜味劑微生物合成技術的開發及產業化落地。金達威金達威 加碼合成生物技術開發，降本增效，多個用于營養保健的原料新項目進入產業化生產籌備階段，自建合成生物學研發平臺，擁有體外生物合成和體內生物合成研發能力，憑借規?；纳锩笌炱脚_，已開發出多種產品并成功進行產業化?？岛胨帢I康弘藥業 合成生物技術用于

63、新藥研發：注射用 KH617 是公司合成生物學平臺首個進入臨床試驗申報的產品，2023 年2 月 14 日獲得 FDA 針對膠質母細胞瘤的孤兒藥資格認定。凱萊英凱萊英 建設合成生物技術研發中心（CSBT）。CSBT 酶技術平臺已搭建高通量篩選、無細胞生物合成，AI 技術及連續性反應平臺四大基礎技術平臺；已完成第一個臨床后期口服藥用酶的研發生產，第一個生物類新藥上市申報（BLA）工藝表征項目，第一個藥用酶 50-500L 規模的純化生產等多個訂單。昂利康昂利康 2023 年 3 月，計劃于浙江嵊州設立合資公司，以生物發酵、酶工程等合成生物學技術為主要研究方向，打造抗生素藥物、甾體化合物、食品和保

64、健品、生物酶等領域合成生物學技術和生產經營平臺。翰宇藥業翰宇藥業 2022 年，與中科院深圳先進技術研究院和中科院深圳理工大學共同成立合成生物學與多肽藥物聯合研究中心，圍繞抗感染、抗腫瘤、內分秘、鎮痛等多肽類藥物的研究開展合作。金城醫藥金城醫藥 打造合成生物學研發及產業化平臺，完成 4-AA 用酶優化項目及萊鮑迪苷 M 的工藝開發及中試驗證，完成兩項合成生物學投資。溢多利溢多利 生物合成滿足市場需求的高附加值產品，目前相關產品處于研發中。賽托生物賽托生物 2011 年進軍合成生物學，以合成生物法生產雄烯二酮等甾體藥物原料并成功應用于工業化生產，鞏固甾體藥物原料龍頭地位。普利制藥普利制藥 構建從

65、基因改造到產品產業化落地的全鏈條平臺。義翹神州義翹神州 投資微構工場，進軍合成生物學生物基新材料領域。微構工場主營業務：利用前沿的“下一代工業生物技術”平臺建設“超級細胞工廠”，進行生物降解材料 PHA、醫藥中間體四氫嘧啶、尼龍56 前體戊二胺等多種高附加值產品研發、生產及銷售?？涉卺t療可孚醫療 基于合成生物學技術，開發重組人源化膠原蛋白系列產品，已完成 5L 發酵規模小試、50L 發酵規?？尚行詼y試。行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。16 泓博醫藥泓博醫藥 2021 年，建立酶化學技術平臺，已完成三個項目的從小試到放大，實現公斤級生產并構

66、建多個具有生物酶催化的對應菌種并建立酶庫，后續將開展酶化學和合成生物學領域前沿技術的研究和儲備。川寧生物川寧生物 平臺建設：1）上海研究院打造合成生物學和酶催化技術平臺，包括菌種與酶計算設計、菌種與酶自動化智能化高效構建，發酵過程優化等；2）打造合成生物學 CDMO 產業平臺。產品落地：已交付紅沒藥醇、5-羥基色氨酸、麥角硫因等，未來用合成生物學技術對現有抗生素間體（如 6-APA 和 7-ACA 等）生產菌種進一步改造以提高發酵強度。江蘇吳中江蘇吳中 海外獨家引進具備三聚體結構的重組 III 型人源化膠原蛋白生物合成技術，目前正在中凱生物制藥廠進行工藝優化和產業化放大。健康元健康元 借力 A

67、I 賦能，持續打造合成生物學研發平臺，推動產業綠色低碳轉型，使醫藥中間體、原料藥高附加值化。華海藥業華海藥業 加速合成生物學技術平臺建設，賦能原料藥業務。華北制藥華北制藥 重點發展合成生物學領域，建成河北生物合成高能級技術平臺，系省內首批 3 家之一；圍繞多巴胺分離技術、達托霉素發酵工藝優化等工業技術，與國內科研機構開展生物合成技術引進工作。美諾華美諾華 2021 年公司在siRNA 和基因測序等領域率先布局，2022 年對合成生物學相關技術進行開發布局，合成生物學等創新技術領域的CDMO 業務未來將成為公司重要領域。奧銳特奧銳特 2021 年 7 月，收購廣東卓肽醫藥進軍合成生物學賽道；廣東

68、卓肽聚焦合成生物學實驗、微生物菌種改進、發酵、提取小試及中試車間建設，建成后可完成工業微生物菌株從構建、篩選到中試放大生產全流程研究，目前已完成多個微生物菌株、酶的設計和開發工作。凱賽生物凱賽生物 目前實現商業化的產品主要聚焦聚酰胺產業鏈，為生物基聚酰胺以及可用于生物基聚酰胺生產的原料，包括 DC12（月桂二酸）、DC13（巴西酸）等生物法長鏈二元酸系列產品和生物基戊二胺。諾唯贊諾唯贊 設立子公司南京諾唯贊，進行日化、食品、保健品和醫美等領域的原料研發、生產及銷售，已完成 3 個合成生物原料開發?？婆d制藥科興制藥 2022 年 11 月，與天工所合作，已引進-酮戊二酸、5-氨基乙酰丙酸（5-A

69、LA）兩個合成生物學品種，預計 2023 年將進入量產。華熙生物華熙生物 公司基于合成生物技術的重組人源膠原蛋白完成中試生產；自主研發的多聚寡核苷酸、NMN 和人乳寡糖已推進至中試階段；實現燕窩酸的低成本發酵轉化；實現麥角硫因低成本生物合成和制備；實現甘油葡糖苷的定制化制備；進軍動物源膠原蛋白領域，新增膠原蛋白海綿和人工骨兩項產品管線；多種生物活性物完成了工藝驗證，如高純度麥角硫因、5-ALA、甘油葡萄糖苷、維生素 C 葡萄糖苷、脂肽、紅景天苷等；開發功能性護膚品，如“透明質酸次拋精華液”系列產品。華恒生物華恒生物 以合成生物技術為核心，主要產品包括丙氨酸系列產品（L-丙氨酸、DL-丙氨酸、-

70、丙氨酸）、D-泛酸鈣和-熊果苷等；華恒生物已經成為全球領先的通過生物制造方式規?；a小品種氨基酸產品的企業之一，丙氨酸系列產品生產規模位居國際前列。四環醫藥四環醫藥 與北京藍晶微生物成立合資公司，共同開發下一代再生材料 PHA 微球及基于生物制造的再生醫學材料。遠大醫藥遠大醫藥 以合成生物學為核心，建成酶工程、發酵工程、過程工程、質量研究、應用轉化等八大技術平臺，在菌種構建優化、代謝通路調控、發酵控制、分離提純、產品應用開發等方面形成技術優勢。巨子生物巨子生物 持續深耕合成生物學平臺建設，2022 年加強基礎研究投入，開發儲備新型的重組膠原蛋白、稀有人參皂苷和其他生物活性成分，應用于功效性護

71、膚品、醫用敷料、肌膚煥活產品及保健食品等領域。資料來源：Wind，公司公告，安信證券研究中心，備注：上述合成生物學上市公司以生物醫藥領域為主。3.3.行業規模及發展驅動因素分析行業規模及發展驅動因素分析 3.1.3.1.行業規?？焖僭鲩L，醫藥領域占比遙遙領先行業規?？焖僭鲩L，醫藥領域占比遙遙領先 合成生物學市場呈快速增長態勢，有望在未來幾年達到數百億美元的規模。合成生物學市場呈快速增長態勢，有望在未來幾年達到數百億美元的規模。根據不同分析報告統計數據，全球合成生物學市場規模有望保持 20%-30%的年復合增速，在未來幾年達到數百億美元規模。1）2020 年全球合成生物學市場規模達 68 億美元

72、，據 MarketsandMarkets 預測，2021 年全球合成生物學市場規模達 95 億美元，預計 2026 年、2027 年分別達到 307 億美元、400 億美元，2021-2026 年 CAGR 約為 26.5%；2）Data Bridge Market Research 分析數據顯示，合成生物學市場規模預計將在 2020 年至2027 年的預測期內持續增長，2027 年市場規模將達到 302.8 億美元，2020-2027 年 CAGR 約為 23.63%。圖圖18.18.2018-2027E 全球合成生物學行業規模（億美元）全球合成生物學行業規模（億美元）資料來源：Market

73、sandMarkets，安信證券研究中心 0 0100100200200300300400400500500201820182019201920202020202120212026E2026E2027E2027E行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。17 3）BCC Research 分析數據顯示，2019 年全球合成生物學市場規模達 53.19 億美元，預計到2024 年達到 188.85 億美元，2019-2024 年 CAGR 約為 28.8%；其中，北美地區占據全球主要市場份額，歐洲次之，亞太位居第三，與北美存在明顯差距，中國合成生物學

74、行業規模預計在 2025 年突破 70 億美元。此外，根據 DeepTech 分析數據，2016 年中國合成生物學市場規模約為 9 億美元，2020 年增長至 24.78 億美元，2021 年進一步達到 64 億美元。圖圖19.19.2017-2024E 合成生物學區域規模（百萬美元）合成生物學區域規模（百萬美元）圖圖20.20.2019 年全球合成生物學區域占比年全球合成生物學區域占比 資料來源：BCC Research，全球合成生物行業發展前沿分析，安信證券研究中心 資料來源：BCC Research，全球合成生物行業發展前沿分析，安信證券研究中心 醫療保健行業規模領先，食品及農業板塊快速

75、增長。醫療保健行業規模領先，食品及農業板塊快速增長。從細分板塊來看，根據 BCC Research 研究數據，醫療保健占比最大，2019 年行業規模 21.09 億美元（占比 39.65%），預計 2024 年突破 50 億美元，2019-2024 年 CAGR 達到 18.95%；食品及農業領域規模預計將分別從 2019 年的 2.13 億美元、1.87 億美元增長至 2024 年的 25.75 億美元，22.33 億美元,年均復合增長率分別為 64.61%、64.21%。圖圖21.21.2017-2024E 合成生物學各領域規模（百萬美元）合成生物學各領域規模（百萬美元）圖圖22.22.2

76、019 年合成生物學各領域市場格局年合成生物學各領域市場格局 資料來源：BCC Research，全球合成生物行業發展前沿分析，安信證券研究中心 資料來源：BCC Research，全球合成生物行業發展前沿分析，安信證券研究中心 3.2.3.2.工具技術快速發展，助推合成生物技術產業化工具技術快速發展，助推合成生物技術產業化 A AI I 技術蓬勃發展，賦能生物合成技術快速突破。技術蓬勃發展，賦能生物合成技術快速突破。合成生物技術的工程化試錯空間海量，通常導致實驗成本極其高昂，而 AI 技術具備基于海量數據的持續學習能力和在未知空間的智能探索能力，十分契合當前合成生物學工程化試錯平臺的需求。2

77、1 世紀以來，AI 與合成生物學交叉研究驅使元件工程、線路工程、代謝工程、基因組工程等領域持續取得重大突破。其中，0 0200020004000400060006000800080001000010000120001200014000140001600016000180001800020000200002017201720182018201920192024E2024E北美洲北美洲歐洲歐洲亞洲亞洲其他地區其他地區北美洲北美洲,58.53%58.53%歐洲歐洲,23.60%23.60%亞洲亞洲,15.14%15.14%其他地區其他地區,2.74%2.74%0 020002000400040006

78、0006000800080001000010000120001200014000140001600016000180001800020000200002017201720182018201920192024E2024E醫療保健醫療保健研究研究化工化工食品食品農業農業消費品消費品醫療保健,39.65%研究,27.86%化工,20.87%食品,4.01%農業,3.52%消費品,4.10%行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。18 2005-2017 年為緩慢發展階段，研究主要集中在線路工程；2018-2021 年為相對高速發展階段，AI 在元件工程

79、、線路工程、代謝工程、基因組工程等領域均嶄露頭角。未來 AI 或將開始有效解決合成生物學各子領域的技術難題，有望助推合成生物學蓬勃發展。圖圖23.23.人工智能技術應用于合成生物學的代表性進展人工智能技術應用于合成生物學的代表性進展 資料來源：李敏,林子杰,廖文斌,等.人工智能在合成生物學的應用J.集成技術,2021,10(5):43-56.DOI:10.12146/j.issn.2095-3135.20210510001.，安信證券研究中心 工具工具技術技術快速快速發展發展、成本下降，、成本下降，合成生物學產業化進程加速。合成生物學產業化進程加速。合成生物學關鍵底層技術為基于中心法則的細胞構

80、建階段技術，包括基因測序、基因合成、基因編輯等核心技術，技術升級迭代+成本下降將顯著驅動行業發展。1 1）基因測序：）基因測序：基因測序技術目前已發展至第四代，技術持續進步的同時測序成本迅速下降，根據麥肯錫數據，近年來基因測序成本以超摩爾速度直線下降 10000+倍，2003 年第一個人類基因組測序花費約 30 億美元，而 2019 年人類全基因組測序成本已降至 1000 美元以下，未來隨著基因測序技術迭代及成本的持續下降，細胞工廠的構建成本有望持續得到優化。圖圖24.24.測序技術發展促進測序技術發展促進基因組測序成本降低基因組測序成本降低的同時的同時速度提升速度提升 資料來源：麥肯錫，安信

81、證券研究中心，注：圖中標注的數據和成本不包含基因組測序的所有成本，僅包括與生產相關的成本（例如 勞動力、儀器、信息學、數據提交等）行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。19 圖圖25.25.基因測序技術介紹基因測序技術介紹 資料來源：張小珍,尤崇革.下一代基因測序技術新進展J.蘭州大學學報（醫學版）,2016,42(3):73-80.DOI:10.13885/j.issn.1000-2812.2016.03.013.，安信證券研究中心 2 2）基因合成基因合成：目前基因合成方法以柱式合成法為主，但由于需要使用危險的試劑和溶劑，且效率較低、通量較

82、低、成本較高；而超高通量芯片合成技術以芯片作為 DNA 合成固相載體，高密度集成于特定位點，一次可合成十萬余條寡核苷酸，成本更低，是未來 DNA 合成的重要發展趨勢。表表8 8：基因合成技術介紹基因合成技術介紹 技術類別技術類別 技術原理技術原理 技術優勢技術優勢 技術劣勢技術劣勢 柱式合成技術柱式合成技術 亞磷酸胺三酯化學 合成法 自動化設備成熟，方便靈活，應用范圍廣，錯誤量低 成本高，通量小，合成中使用有毒試劑，長度不超過200-300nt 芯片合成技術芯片合成技術 噴墨法 低成本，高通量，較高品質，引物長 合成長度較短，準確度不高，單序合成產量低、工藝復雜不利于組裝拼接 光化學法 低成本

83、，高通量，品質一般，引物短 電化學法 低成本，高通量，較高品質，引物長 超高通量芯片合超高通量芯片合成技術成技術 半導體結合電化學 成本低高品質，超高通量 技術門檻超高、專利壁壘限制 酶促合成技術酶促合成技術 微陣列法/酵母體內DNA合成法/連接介導 DNA 合成法 技術通量及成本優勢、試劑消耗量小/實現體內合成/簡單易用，DNA 突變率低 早期商業化階段、技術成熟度不高、成本高 資料來源：江湘兒,王勇,沈玥.DNA 合成技術與儀器研發進展概述J.集成技術,2021,10(5):80-95.DOI:10.12146/j.issn.2095-3135.20210427002.，安信證券研究中心

84、3 3）基因編輯基因編輯：基因編輯技術大致歷經鋅指蛋白核酸酶(ZFN)、類轉錄激活因子效應物核酸酶（TALEN)和 CRISPR/Cas9 系統三代技術。第三代 CRISPR/Cas9 為 RNA-DNA 識別模式，切割位點廣泛，相比前兩代技術具備識別精度、剪切效率更高，細胞毒性小等多重優勢，因此基本逐步替代前兩代技術。表表9 9：基因編輯技術介紹基因編輯技術介紹 技術類別技術類別 出現時間出現時間 識別模式識別模式 識別長識別長度度 識別序列識別序列特點特點 識別精度識別精度 剪切效率剪切效率 構建難易構建難易 細胞毒性細胞毒性 技術難度技術難度 脫靶效應脫靶效應 ZFN 1996 蛋白質-

85、DNA(3-6)x3x2bp 以 3bp 為單位 一般 低 難度大 大 困難 高 TALEN 2009 蛋白質-DNA(12-20)x2bp 5 前一位為 T 一般 一般 較容易 較小 較容易 低 CRISPR/Cas9 2012 RNA-DNA 20bp 3 序列為 NGC 高 高 容易 小 容易 低 資料來源：李詩淵,趙國屏,王金.合成生物學技術的研究進展DNA 合成、組裝與基因組編輯J.生物工程學報,2017,33(3):343-360.DOI:10.13345/j.cjb.160413.，安信證券研究中心 3.3.3.3.政策加持有望助力行業高速發展政策加持有望助力行業高速發展 行業專

86、題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。20 從從國家國家戰略層面看待合成生物學未來發展戰略層面看待合成生物學未來發展：近年來，合成生物學得到各國高度重視，各國陸續出臺相關扶持政策，以美、英為主的發達國家發展進程較快。其中：1）歐盟歐盟：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展，法、德等國針對合成生物學及相關技術分別制定了針對本國的研究發展戰略；2）英國英國：2012 年，英國商業、創新與技能部（BIS）發布英國合成生物學路線圖；2016年，合成生物學領導理事會（SBLC）推出英國合成生物學戰略計劃，提出在 2030 年實

87、現英國合成生物學上百億歐元市場的目標，是首個在國家層面通過路線圖方式推動合成生物學發展的國家；3）美國美國：全面推動合成生物學發展，美國國家科學院于 2015 年發布生物學產業化路線圖 合成生物十年計劃，2019-2021 年美國工程生物學研究聯盟(EBRC)連續發布 工程生物學：下一代生物經濟的研究路線圖、微生物組工程：下一代生物經濟研究路線圖、工程生物學與材料科學：跨學科創新研究路線圖等合成生物學相關領域研究路線圖；4）中國中國：2008 年香山科學會議首次探討了合成生物學背景、進展和展望，并連續多年開展了合成生物學專題學術討論，繼“十二五”、“十三五”后，20222022 年年“十四五十

88、四五”生物經濟生物經濟發展規劃明確將合成生物學列為重點發展方向發展規劃明確將合成生物學列為重點發展方向。圖圖26.26.全球合成生物學領域發展和戰略布局演進路徑全球合成生物學領域發展和戰略布局演進路徑 資料來源：王曉梅,楊小薇,李輝尚,等.全球合成生物學發展現狀及對我國的啟示J.生物技術通報,2023,39(2):292-302.DOI:10.13560/ki.biotech.bull.1985.2022-0352.，安信證券研究中心 美美國、國、英英國國合成生物學合成生物學的的研究研究規劃路徑解析規劃路徑解析。2015 年，美國國家科學院在合成生物學領域制定的合成生物學十年計劃中詳細包括了對

89、原料預處理、發酵及過程控制、生物底盤設計和馴化、代謝路徑、方法設計和開發以及產物檢測和驗證等方面的規劃目標；英國政府制定的2012-2030 年合成生物學發展路線中包括了對合成生物學研究人力、財力等方面的投入，研究所涉及的具體內容和技術以及要達到的目標等，該線路對短期、中期、長期的發展進行了全面細致的規劃。行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。21 圖圖27.27.美國合成生物學十年計劃美國合成生物學十年計劃 資料來源：美國國家科學院，合成生物學，安信證券研究中心 圖圖28.28.英國英國 2012-2030 年合成生物學發展路線圖年合成生物學

90、發展路線圖 資料來源：Technology Strategy Board(TBS).Emerging Technologies and Industries-Strategy 2010-2013R/OL.(2010-02),合成生物學，安信證券研究中心 行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。22 利好政策頒布助力中國合成生物學蓬勃發展利好政策頒布助力中國合成生物學蓬勃發展。2011 年我國發布“十二五”生物技術發展規劃，把與合成生物學有密切關系的“工業生物科學”列入前瞻性基礎研究領域。此后相繼發布多項與合成生物學相關的政策，其中，2022 年“

91、十四五”生物經濟發展規劃首次提出我國生物經濟五年規劃，明確提出要有序發展全基因組選擇、系統生物學、合成生物學、人工智能等生物育種技術，發展合成生物學技術。表表1010：中國合成生物學領域重點國家政策梳理中國合成生物學領域重點國家政策梳理 政策名稱政策名稱 時間時間 部門部門 主要內容主要內容 加快非糧生物基材料創新發展三年行動方案 2023 年 1 月 工業和信息化部、發展和改革委員會、財政部等 立足產業技術實際,系統謀劃生物基材料產業創新發展 科技支撐碳達峰碳中和實施方案(2022-2030 年)2022 年 6 月 科技部、國家發展和改革 委員會、工業和信息化部等 9 部門 堅持創新驅動作

92、為發展的第一動力,堅持目標導向和問題導向,構建低碳、零碳、負碳技術創新體系“十四五”生物經濟發“十四五”生物經濟發展規劃展規劃 20222022 年年 5 5 月月 發改委發改委 我國首部生物經濟五年規劃，提出要有序發展全基因組選擇、系統生我國首部生物經濟五年規劃，提出要有序發展全基因組選擇、系統生物學、合成生物學、人工智能等生物育種技術，發展合成生物學技術物學、合成生物學、人工智能等生物育種技術，發展合成生物學技術 深圳市光明區關于支持合成生物創新鏈產業鏈融合發展的若千措施 2021 年 10 月 深圳市光明區政府 支持合成生物戰略科技力量建設,支持合成生物創新鏈建設，支持合成生物產業鏈建設

93、，支持合成生物生態鏈建設 關于擴大戰略性新興產業投資培育壯大新增長點增長極的指導意見 2021 年 9 月 規劃信息科國家衛生計生委 系統規劃國家生物安全風險防控和治理體系建設，加大生物安全與應急領域投資，加強國家生物制品檢驗檢定創新平臺建設，支持遺傳細胞與遺傳育種技術研發中心、合成生物技術創新中心、生物藥技術創新中心建設，促進生物技術健康發展 山西省“十四五”14 個戰略性新興產業規劃 2021 年 8 月 山西省人民政府 生物基新材料產業重點發展生物基的聚酰胺、聚酯、碳纖維復合材料等產品，打造國家級合成生物材料研發制造基地 天津市制造業高質量發展“十四五”規劃 2021 年 6 月 天津市

94、人民政府辦公廳 生物產業以生物技術賦能醫藥、綠色制造等為重點，加強技術研究，建設合成生物學國家重大科技基礎設施和國家生物技術創新中心等創新平臺，加快“生物制造谷”、“細胞谷”的建設 上海市戰略性新興產業和先導產業發展“十四五”規劃 2021 年 6 月 上海市人民政府辦公廳 推動基因編輯、拼裝、重組等技術發展，構建可生產藥物、化學品、天然產物、生物能源的細胞工廠，推動合成生物技術工業應用 深圳市國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二三五年遠景目標綱要 2021 年 6 月 深圳市人民政府 生物育種方面，重點圍繞組學技術、合成生物學、植物基因學、動物基因學、生態基因學、食品科學等領域開展關鍵技術

95、攻關。深圳光明科學城總體發展規劃（2020-2035 年）2021 年 3 月 深圳市人民政府 在生命科學、重點發展合成生物學、腦與認知科學、精準醫療等細分領域，開展從微生物到靈長類再到人類生命的研究，形成全鏈條、全尺寸的生命解析體系 中國（北京）自由貿易區試驗區科技創新片區海淀組團實施方案 2021 年 1 月 北京市發改委 結合人工智能技術以及臨床研究優勢，重點圍繞細胞基因治療、合成生物學、結構生物學、高端醫療器械、智能醫療服務布局重大產業平臺和重點項目；圍繞“互聯網+醫療”，為互聯網醫院、智能醫院建設提供科技支持 關于擴大戰略性新興產業投資 培育壯大新增長點增長極的指導 意見 2020

96、年 9 月 發改委 加大生物安全與應急領域投資，加強國家生物制 品檢驗檢定創新平臺建設，支持遺傳細胞與遺傳 育種技術研發中心，合成生物技術創新中心、生 物藥技術創新中心建設 北京市加快醫藥健康協同創新行動計劃(20182020 年)2018 年 9 月 北京市發改委 制定北京醫藥健康協同創新發展重點方向目錄，重點支持干細胞與再生醫學、腦科學與類腦、結構生物學、合成生物學、蛋白質組學等基礎研究，推動免疫治療、基因檢測及新型測序、多模態跨尺度生物醫學成像等技術發展，促進創新藥、高端醫療器械，以及醫藥健康與人工智能、大數據技術融合新興業態等領域發展。關于加強國家重點實驗室建設發展的若干意見 2018

97、 年 6 月 科技部、財政部 對在國際上領跑的實驗室加大穩定支持力度，在干細胞、合成生物學等前沿方向布局建設 “十三五”生物技術創新專項規劃 2018 年 5 月 科技部 在提升生物技術原創性水平、打造生物技術創新平臺、強化生物技術產業化三大方面提出了具體目標，并提出要突破的前沿關鍵技術，包括新一 代生物檢測技術合成生物技術、納米生物技術等 資料來源：政府官網，安信證券研究中心 行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。23 3.4.3.4.學術領域成果豐厚，生物合成技術有望持續突破學術領域成果豐厚，生物合成技術有望持續突破 生物醫藥在各國的合成生

98、物學研究領域中均占首位。生物醫藥在各國的合成生物學研究領域中均占首位。根據從入選中國科學十大進展看合成生物學的發展數據，研究人員通過對世界主要大國合成生物學研究方向和應用領域統計分析發現美、中、法合成生物學主要研究及應用領域為生物醫藥、生物能源和環境修復，英、德、瑞士為生物醫藥、環境修復和化工制品合成。其中，生物醫藥在各國合成生物學研究領域中均占首位，主要涉及天然產物藥物的挖掘與生物合成、基因編輯與細胞療法、遺傳線路設計與疾病診斷等與人類健康息息相關的生物醫學方面的研究，這也是當前合成生物學研究的熱點和重點。近十余年間近十余年間中國生物醫藥合成生物學相關研究文獻發表數量全球第二。中國生物醫藥合

99、成生物學相關研究文獻發表數量全球第二。根據從入選中國科學十大進展看合成生物學的發展，從 2010 年 1 月 1 日到 2021 年 10 月 31 日全球范圍內同時與“synthetic biology”和“drug”相關的文獻共發表 17718 篇，數量上中國僅次于美國居于第二。具體到 2019-2021 年，各國發表的合成生物醫藥領域論文數基本占 2010-2021 年總數的 30%左右，其中，中國占比 34%位居第一，進一步說明近年來合成生物學普遍成為醫藥研發的熱門領域，中國合成生物學研究蓬勃向上。圖圖29.29.2010-2021 年年全球發表合成生物學和藥物論文排名前十的國家全球發

100、表合成生物學和藥物論文排名前十的國家（篇）（篇）資料來源：從入選中國科學十大進展看合成生物學的發展，Medline 數據庫，安信證券研究中心 圖圖30.30.2019-2021 年各國合成生物學文獻數量及其在年各國合成生物學文獻數量及其在 2010-2021 年發表文獻總量中的占比年發表文獻總量中的占比 資料來源：從入選中國科學十大進展看合成生物學的發展，Medline 數據庫，安信證券研究中心 0 010001000200020003000300040004000500050006000600070007000美國美國中國中國英國英國印度印度德國德國意大利意大利日本日本法國法國加拿大加拿大西

101、班牙西班牙0%0%5%5%10%10%15%15%20%20%25%25%30%30%35%35%40%40%0 0200200400400600600800800100010001200120014001400160016001800180020002000美國美國中國中國英國英國印度印度德國德國意大利意大利日本日本20192019-20212021年發表合成生物學醫藥論文數（篇）年發表合成生物學醫藥論文數（篇）20192019-20212021年發表數量在年發表數量在20102010-20212021年中的占比（年中的占比（%）行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司

102、，各項聲明請參見報告尾頁。24 3.5.3.5.全球全球投融資進程持續推進，投融資進程持續推進，醫藥健康賽道最為熱門醫藥健康賽道最為熱門 20202 21 1 年年合成生物學投融合成生物學投融資資創新高創新高，全球風投低迷影響下短期承壓，行業未來依然具備強勁發，全球風投低迷影響下短期承壓，行業未來依然具備強勁發展動力展動力。近年來，隨著基因測序、基因編輯、基因合成技術的突破，合成生物學進入高速發展階段。根據 SynbioBeta 數據，融資規模方面，2021 年全球合成生物學初創公司共計籌集218 億美元，融資金額達到頂峰，此后受全球風險投資低迷影響，2022 年行業融資額大幅回調，融資額降低

103、至 103 億美元，2023Q1 進一步降低至 28 億美元。然而，2021 年后風投低迷并不僅僅影響合成生物學賽道，其他風投領域亦快速下滑。從 SynbioBeta 的數據分析角度來看，2020-2021 年合成生物學融資的基數極高，是相對異常值，從 2022 年的數據來看，其相比 2019 年的增幅依然十分顯著，合成生物學行業融資未來仍然具備較強增長動力。圖圖31.31.全球合成生物學初創公司歷年融資規模全球合成生物學初創公司歷年融資規模（美元）美元）資料來源：SynbioBeta，安信證券研究中心 圖圖32.32.合成生物學領域與全球所有行業的風險投資趨勢合成生物學領域與全球所有行業的風

104、險投資趨勢（美元）美元）資料來源：SynbioBeta，安信證券研究中心 從行業投融資熱度來看，醫藥領域從行業投融資熱度來看，醫藥領域是是最重要應用場景。最重要應用場景。從融資額和融資數來看，根據SynbioBeta 數據，全球合成生物學融資熱度最高的 2021 年全年醫藥健康領域有 77 筆融資，對應 74 億美元融資額（占比 41.11%），位居首位，其余賽道中，融資數排名靠前的包括食品營養（41 個）、農業（10 個）、自動化試驗設備（10 個）、DNA 合成（10 個），融資額排名前列的包括食品營養（34 億美元）、生物工程（19.7 億美元）、農業（9.9 億美元）。進入 2023年

105、，根據 SynbioBeta 數據，2023Q1 全球合成生物學風險投資依然是應用領域排在第一位，大約 17.99 億美元，其中，醫藥健康依然占據細分賽道第一位，達到 14.30 億美元。行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。25 圖圖33.33.2021 年全球合成生物學細分賽道融資次數年全球合成生物學細分賽道融資次數（個）（個）資料來源：SynbioBeta，安信證券研究中心 圖圖34.34.2023Q1 全球合成生物學各領域風險投資分布全球合成生物學各領域風險投資分布 圖圖35.35.2023Q1 全球合成生物學全球合成生物學應用應用領域

106、領域的的風險投資分布風險投資分布 資料來源：SynbioBeta，安信證券研究中心 資料來源：SynbioBeta，安信證券研究中心 國內國內合成生物學賽道合成生物學賽道投融資投融資契合全球趨勢，融資企業集中在中早期契合全球趨勢，融資企業集中在中早期；且產品；且產品應用應用型企業融資型企業融資潮潮最最熱，醫療健康熱，醫療健康依然依然是是第一大賽道第一大賽道。根據創業邦睿獸分析的數據，逐年來看，2018 年起中國平臺及應用型合成生物學企業融資熱度逐年上升，2021 年達峰，2022 年有所回調。整體來看，2018-2022 年，國內合成生物學企業的投融資事件共計 1039 個，融資總額達到 14

107、66.13億元；融資輪次方面，主要以 A-C 輪為主，早期（A 輪之前）、成長期（B-C 輪）、后期（D-PreIPO 輪）融資事件占比分別為 56.98%、35.32%、7.70%；企業類型方面，應用型企業融資成果位居第一，應用型、工具型、平臺型企業融資總額分別為 741.49 億元、542.97 億元、181.67 億元；細分賽道方面，醫療健康方向融資總額超過 600 億元，是化工能源賽道的 4.5倍，遠超其余賽道總和?？傮w來看，國內合成生物學投融資趨勢與全球趨勢相似，均以應用型企業更受關注且醫藥健康為細分賽道第一位。0 0101020203030404050506060707080809

108、090合成生物學應用領域合成生物學應用領域Bio-CADBio-CAD基因合成與測序基因合成與測序生物工程平臺生物工程平臺其他其他健康與醫藥健康與醫藥材料材料多領域應用多領域應用食品與應用食品與應用農業農業消費品消費品能源與環境能源與環境化學品化學品其他其他行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。26 圖圖36.36.2018-2022 年年國內國內平臺平臺和應用型和應用型企業融資情況企業融資情況 圖圖37.37.2018-2022 年年國內國內合成生物學企業融資輪次分布合成生物學企業融資輪次分布 資料來源：創業邦睿獸分析，安信證券研究中心，備注

109、：排除工具層企業，不包括IPO、非IPO 上市、二次上市、收并購、上市公司定增等。資料來源：創業邦睿獸分析，安信證券研究中心 圖圖38.38.2018-2022 年年國內合成生物學細分國內合成生物學細分企業融資情況企業融資情況 圖圖39.39.2018-2022 年年國內國內合成生物學融資合成生物學融資應用層情況應用層情況 資料來源：創業邦睿獸分析，安信證券研究中心，備注：不包括IPO、非IPO 上市、二次上市、收并購、上市公司定增等。資料來源：創業邦睿獸分析，安信證券研究中心 -40.00%-40.00%-20.00%-20.00%0.00%0.00%20.00%20.00%40.00%40

110、.00%60.00%60.00%80.00%80.00%100.00%100.00%120.00%120.00%140.00%140.00%160.00%160.00%0 050501001001501502002002502503003003503502018201820192019202020202021202120222022融資事件（個）融資事件（個）融資金額（億元）融資金額（億元）融資金額融資金額YOYYOY（%）早期（早期（A A輪之輪之前）前）,56.98%56.98%成長期成長期（B B-C C輪）輪）,35.32%35.32%后期后期（D D-PreIPOPreIPO輪）輪）

111、,7.70%7.70%0 01001002002003003004004005005006006000 0100100200200300300400400500500600600700700800800工具層工具層平臺層平臺層應用層應用層融資金額（億元）融資金額（億元）融資事件（個）融資事件（個）0 050501001001501502002002502503003003503500 0100100200200300300400400500500600600700700醫療健康醫療健康 化工能源化工能源 食品飲料食品飲料 農業技術農業技術 信息技術信息技術融資金額（億元融資金額（億元)融資事件

112、（個）融資事件（個）行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。27 4.4.建議關注標的建議關注標的 根據上述分析，我們認為在合成生物學產業鏈中，對平臺及產品型企業而言，研發能力、選品思路及產業化能力是其核心競爭力，建議關注研發能力突出、選品思路清晰、產業化實力強勁的企業如川寧生物、凱賽生物、華恒生物，以及通過合成生物學技術賦能醫藥產業的企業如金城醫藥、普利制藥、富祥藥業。1 1）川寧生物：抗生素中間體川寧生物：抗生素中間體業務穩健，合成生物學產品陸續兌現業務穩健，合成生物學產品陸續兌現 川寧生物以合成生物學研究為核心，從事生物發酵技術的研發和產業

113、化，專注保健品原料、生物農藥板塊、高附加值天然產物、高端化妝品原料、生物可降解材料等產品的研發、生產和銷售，自建硫氰酸紅霉素、頭孢系列中間體及熊去氧膽酸粗品生產線，總產能約 16000 噸/年，主要產品包括硫氰酸紅霉素、頭孢類中間體（7-ACA、7-ADCA、D-7ACA）、青霉素中間體（6-APA、青霉素 G 鉀鹽）、熊去氧膽酸粗品、輔酶 Q10 菌絲體等，是國內抗生素中間體領域規模領先、產品類型齊全、生產工藝較為先進的企業之一。根據公司公告，目前，公司多項合成生物學項目陸續進入兌現期，其中，紅沒藥醇市場反饋良好，產品品質接近或部分指標優于天然紅沒藥醇，5-羥基色氨酸、紅景天苷、依克多因、麥

114、角硫因有望陸續實現商業化，此外，預計 2024-2025 年公司仍將有化妝品原料、飼料添加劑等大噸位產品陸續兌現，合成生物產品有望持續貢獻新增量。2 2）凱賽生物：生物合成新型生物基材料凱賽生物：生物合成新型生物基材料全球全球領軍企業領軍企業 凱賽生物 2020 年登錄科創板，是一家基于合成生物學技術，從事新型生物基材料的研發、生產及銷售的高新技術企業。公司利用合成生物學技術，開發微生物代謝途徑，構建高效工程菌，已實現多款合成生物產品的產業化，已成長為生物合成新型生物基材料領域的龍頭企業。產品方面，截至 2023H1，公司系列生物法長鏈二元酸（DC10-DC18）年產能達到 11.5 萬噸，生

115、物基戊二胺年產能 5 萬噸，系列生物基聚酰胺（泰綸、E-2260、E-1273、E-3300、E-6300等）年產 10 萬噸，此外，公司基于自產的生物基戊二胺原料生產系列生物基聚酰胺產品，23年 6 月，招商局集團入股凱賽生物，將與公司就系列生物基聚酰胺開展合作，生物基尼龍產品商業化加速值得期待。3 3）華恒生物華恒生物：生物合成氨基酸全球領先企業生物合成氨基酸全球領先企業 華恒生物 2021 年登陸科創版，公司以合成生物技術為核心，主要從事生物基產品的研發、生產及銷售，主要產品包括氨基酸系列（L-丙氨酸、DL-丙氨酸、-丙氨酸、L-纈氨酸）和維生素系列（D-泛酸鈣、D-泛醇），可廣泛應用于

116、中間體、動物營養、日化護理、功能食品與營養、植物營養等眾多領域。此外，公司是全球首家成功實現微生物厭氧發酵規?；a L-丙氨酸產品的企業，DL-丙氨酸、-丙氨酸、D-泛酸鈣和-熊果苷通過酶法生產，具備節能環保優勢。在研管線方面，新品布局涵蓋丁二酸、蘋果酸、丙二醇、肌醇等。經過多年創新發展，目前公司已成長為全球領先的通過生物制造方式規?；a小品種氨基酸產品的企業之一。4 4）金城醫藥金城醫藥：頭孢及谷胱甘肽原料行業龍頭，頭孢及谷胱甘肽原料行業龍頭，合成生物學產品落地有望打開新增長極合成生物學產品落地有望打開新增長極 金城醫藥主要從事醫藥中間體、原料藥、口服和外用制劑及注射劑的研發、生產和銷售

117、，產品覆蓋抗感染類、婦兒?？祁?、肝病類以及營養保健等領域，為頭孢側鏈類醫藥中間體及生物原料藥谷胱甘肽龍頭，生物合成產研布局極具國際競爭力?；诨瘜W合成+生物合成雙平臺，公司引入合成生物學技術，多款中間體/原料藥產品在技術層面受益，通過內生研發+外部合作，目前公司已經實現多項基于合成生物學技術的產品落地。其中，提取及合成煙堿、蝦青素、萊鮑迪苷 M 為近年來的新興業務，合成煙堿采用化學法+生物酶法合成，產率及純度高，已實現上市銷售，蝦青素、萊鮑迪苷 M 為典型的合成生物學產品，此外，子公司匯海醫行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。28 藥的培南類

118、高端醫藥中間體項目投產運行，甲芬那酸原料藥獲得歐盟認證，多項具備高增長潛力的產品有望陸續貢獻增量。5 5）普利制藥普利制藥：仿創結合提升競爭力，合成生物學仿創結合提升競爭力，合成生物學產品貢獻新增量在即產品貢獻新增量在即 普利制藥堅持原料制劑垂直一體化+國際化戰略布局，專業從事藥物研發、注冊、生產和銷售，業務線覆蓋仿制藥、改良型新藥、創新藥及大健康產品。制劑方面，公司堅持差異化品種布局，涵蓋抗過敏類藥物、非甾體抗炎藥物、抗生素類藥物、消化類藥物等領域，同時針對兒童藥特色劑型布局；創新藥方面，以硼藥為主線，核酸藥物為補充，聚焦抗腫瘤等領域；大健康產品方面，公司引入合成生物學技術，賦能原料藥及制劑

119、品種，司美格魯肽、紅景天苷等多個特色品種陸續落地，新增長極已顯現。未來公司將立足制劑基本盤，加速推進創新藥研發及合成生物學產品落地，打造第二成長曲線。6 6）富祥藥業富祥藥業：業務布局呈現多元化，生物合成前景可期業務布局呈現多元化，生物合成前景可期 富祥藥業成立于 2002 年，公司深耕抗生素領域，已實現中間體、原料藥、制劑一體化布局，為國內-內酰胺酶抑制劑、培南類等原料藥的主流供應商，此外依托高端原料藥產線，公司近年積極布局 CDMO 業務和鋰電池新材料。根據公司公告，生物發酵業務方面，公司已試制成功微生物蛋白（人造蛋白），2023 年 11 月控股子公司富祥生物擬投資建設“年產 20 萬噸

120、微生物蛋白及其資源綜合利用項目（一期）”，預計 2024 年 7 月建成，建成后可形成年產 2 萬噸微生物蛋白及 5 萬噸氨基酸水溶肥的規模，生物合成業務未來有望成為公司又一重要增長極。行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。29 5.5.風險提示風險提示 1 1）行業發展不及預期行業發展不及預期：合成生物學經歷 2020-2021 年投融資額大幅上漲后，2022 年開啟回調模式，可能存在全球經濟放緩導致行業投融資進程不及預期的風險；而在學術領域，生物技術的發展是合成生物學發展的核心動力之一，可能存在影響合成生物學核心技術發展遇到瓶頸，從而導致行

121、業發展不及預期的風險。2 2）研發失敗的風險）研發失敗的風險：合成生物學技術相比傳統發酵技術難度更大，細胞工廠構建及體外酶促級聯反應通路構建等技術路徑的研發可能存在較高的失敗風險。3 3）選品壁壘較低導致）選品壁壘較低導致行業競爭加劇行業競爭加劇及商業化不及預期及商業化不及預期的風險的風險：對于聚焦產品落地的合成生物學企業而言，產品選擇至關重要，企業可能存在選品壁壘較低導致短期內行業競爭加劇，從而導致商業化不及預期的風險。行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。30 行業行業評級體系評級體系 收益評級：領先大市 未來 6 個月的投資收益率領先滬深

122、 300 指數 10%及以上；同步大市 未來 6 個月的投資收益率與滬深 300 指數的變動幅度相差-10%至 10%；落后大市 未來 6 個月的投資收益率落后滬深 300 指數 10%及以上；風險評級：A 正常風險，未來 6 個月的投資收益率的波動小于等于滬深 300 指數波動；B 較高風險，未來 6 個月的投資收益率的波動大于滬深 300 指數波動；分析師聲明分析師聲明 本報告署名分析師聲明，本人具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格，勤勉盡責、誠實守信。本人對本報告的內容和觀點負責，保證信息來源合法合規、研究方法專業審慎、研究觀點獨立公正、分析結論具有合理依據，特此聲明。本公司具備

123、證券投資咨詢業務資格的說明本公司具備證券投資咨詢業務資格的說明 國投證券股份有限公司（以下簡稱“本公司”）經中國證券監督管理委員會核準，取得證券投資咨詢業務許可。本公司及其投資咨詢人員可以為證券投資人或客戶提供證券投資分析、預測或者建議等直接或間接的有償咨詢服務。發布證券研究報告，是證券投資咨詢業務的一種基本形式，本公司可以對證券及證券相關產品的價值、市場走勢或者相關影響因素進行分析，形成證券估值、投資評級等投資分析意見，制作證券研究報告，并向本公司的客戶發布。行業專題行業專題/醫藥醫藥 本報告版權屬于國投證券股份有限公司，各項聲明請參見報告尾頁。31 免責聲明免責聲明 。本公司不會因為任何機

124、構或個人接收到本報告而視其為本公司的當然客戶。本報告基于已公開的資料或信息撰寫，但本公司不保證該等信息及資料的完整性、準確性。本報告所載的信息、資料、建議及推測僅反映本公司于本報告發布當日的判斷，本報告中的證券或投資標的價格、價值及投資帶來的收入可能會波動。在不同時期，本公司可能撰寫并發布與本報告所載資料、建議及推測不一致的報告。本公司不保證本報告所含信息及資料保持在最新狀態，本公司將隨時補充、更新和修訂有關信息及資料，但不保證及時公開發布。同時，本公司有權對本報告所含信息在不發出通知的情形下做出修改，投資者應當自行關注相應的更新或修改。任何有關本報告的摘要或節選都不代表本報告正式完整的觀點，

125、一切須以本公司向客戶發布的本報告完整版本為準，如有需要，客戶可以向本公司投資顧問進一步咨詢。在法律許可的情況下，本公司及所屬關聯機構可能會持有報告中提到的公司所發行的證券或期權并進行證券或期權交易，也可能為這些公司提供或者爭取提供投資銀行、財務顧問或者金融產品等相關服務，提請客戶充分注意?？蛻舨粦獙⒈緢蟾鏋樽鞒銎渫顿Y決策的惟一參考因素，亦不應認為本報告可以取代客戶自身的投資判斷與決策。在任何情況下，本報告中的信息或所表述的意見均不構成對任何人的投資建議，無論是否已經明示或暗示，本報告不能作為道義的、責任的和法律的依據或者憑證。在任何情況下，本公司亦不對任何人因使用本報告中的任何內容所引致的任何

126、損失負任何責任。本報告版權僅為本公司所有，未經事先書面許可，任何機構和個人不得以任何形式翻版、復制、發表、轉發或引用本報告的任何部分。如征得本公司同意進行引用、刊發的，需在允許的范圍內使用，并注明出處為“國投證券股份有限公司研究中心”，且不得對本報告進行任何有悖原意的引用、刪節和修改。本報告的估值結果和分析結論是基于所預定的假設，并采用適當的估值方法和模型得出的，由于假設、估值方法和模型均存在一定的局限性，估值結果和分析結論也存在局限性，請謹慎使用。國投證券股份有限公司對本聲明條款具有惟一修改權和最終解釋權。國投國投證券研究中心證券研究中心 深圳市深圳市 地地 址：址：深圳市福田區福田街道福華一路深圳市福田區福田街道福華一路 1 11 19 9 號安信金融大廈號安信金融大廈 3333 樓樓 郵郵 編：編：518026518026 上海市上海市 地地 址：址：上海市虹口區東大名路上海市虹口區東大名路 638638 號國投大廈號國投大廈 3 3 層層 郵郵 編：編：200080200080 北京市北京市 地地 址：址：北京市西城區阜成門北大街北京市西城區阜成門北大街 2 2 號樓國投金融大廈號樓國投金融大廈 1515 層層 郵郵 編：編：100034100034