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1、2024年4月上海合成生物學創新中心、波士頓咨詢公司與B Capital聯合研究中國合成生物學產業白皮書2024目錄1.內容概覽 12.合成生物學概況和發展前景 22.1 合成生物學定義、發展歷史和布局意義 22.2 合成生物學產業鏈和底層技術 42.3 合成生物學子行業、企業分類 42.4 合成生物學市場規模 93.全球和中國合成生物學細分市場 113.1 上游：使能技術平臺 113.2 中游：平臺賦能型公司 123.3 下游：按產品類型劃分 154.中外產業生態對標 324.1 國家和地方政策 324.2 產業集群、產業園 334.3 科研機構 344.4 資本投入 354.5 行業協會

2、37上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital11.內容概覽合成生物學是一項基于工程化理念的跨學科領域，結合多學科知識，為改造和創造人造生命體系提供了獨特的視角。自21世紀初問世以來，合成生物學經歷了DNA工程、生物分子工程、宿主工程、計算機技術等多個方向的技術突破，已經發展成為了一門高度體系化的學科。從廣義的產業分類而言，合成生物學產業可被界定為以生物基材料替代化石基材料、以生物技術路線替代傳統化工技術路線的科技產業。在雙碳減排成為產業發展主旋律的當下，發展好合成生物學具備尤為重要的戰略意義。全球合成生物學產業正處在高速發展期。合成生物學產業鏈環環相扣，上游企業聚焦于使能技術開發

3、，中游企業提供賦能型技術平臺，下游企業則為各垂直行業帶來創新產品。本報告根據需求量和單位價值兩個維度將終端產品歸為三大類：第一類為市場需求量少、單位價值高的產品（例如創新藥），第二類為市場需求量中、單位價值中的產品（例如農業、食品相關產品、精細化學品），第三類為市場需求量大、單位價值低的產品（例如大宗化學品、生物能源）?；趯H及國內行業洞察，本報告對終端產品在各個垂直領域的應用進行分類研究，總結了合成生物學在生物醫藥、農業、食品與營養、消費個護、高性能材料、大宗化學品、生物能源等方向的應用，并對各細分行業的發展前景進行評估。合成生物學的發展將切實地改變人們生產生活的方方面面。生活中，人們可

4、享有更加美味人道的食物、功效新穎的個人護理用品、更加安全有效的醫療服務。生產中，各企業可獲取更加經濟環保的原材料、更加可持續的能源，并以更低的成本、更好的產品來顛覆全球供給格局。相對于發達市場，中國合成生物學產業雖然起步較晚，但發展勢頭強勁。近年來，政策對于合成生物學產業的支持力度不斷加大。各主要省份均在加緊布局合成生物學產業集群，科研院所的發展也呈現出多點開花的態勢?？萍寂c產業的結合吸引了大量國際及國內資本對于本賽道的關注，而資本的注入正不斷加速技術從實驗室走向市場的進程。合成生物學產業的發展不僅是行業風口，更是中國產業實現跨越式升級的契機。在上海合成生物學創新中心的支持下，BCG與B Ca

5、pital聯合推出本報告，旨在總結合成生物學產業發展的趨勢，并為相關領域的研究和實踐提供有益的思考。中國合成生物學產業白皮書2024 上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital2中國合成生物學產業白皮書20242.合成生物學概況和發展前景2.1 合成生物學定義、發展歷史和布局意義合成生物學是一門基于工程化的設計理念，結合生物學、化學、醫學、農學、工程學、計算機與數據科學等交叉學科技術，旨在改造或創造人造生命體系的新興學科，在科技和產業創新兩個層面均具備全面顛覆現有格局的潛力（參閱圖1）。定義：采用工程化的設計理念，改造或創造超越自然功能的人造生命體系（狹義）或功能系統（廣義）狹義兩

6、大方向：Top-down：應用基因工程和代謝工程等技術，將全新功能引入活細胞等生命體；也包括在此基礎上設計組裝的生物非生物混合系統 “改造生命”Bottom-up：體外合成全新生命系統，如人工細胞等 “創造生命”廣義邊界拓展：任何對生命有機體關鍵要素的創新應用，如酶催化合成、無細胞合成、DNA存儲等DBTL循環生物分子工程：生物元件設計和優化、基因線路設計等DNA工程：基因合成、基因（組）編輯等宿主工程：基因/轉錄/蛋白/代謝多組學品系特征分析、菌株改造計算機和數據科學：數據分析、基因回路設計、虛擬細胞建模、仿真測試等 兩大角度：改變生產方式（new process）開發全新產品（new pr

7、oduct）行業應用：農業醫療化工能源 環境食品材料定義內涵核心理念Learn學習Design設計Test測試Build構建關鍵技術下游應用來源：BCG分析。圖1合成生物學定義狹義的合成生物學包括兩大方向：“自上而下”地“改造生命”（將全新功能引入活細胞等生命體或生物非生物混合系統）；“自下而上”地“創造生命”（體外合成全新生命系統）。廣義的合成生物學還包括任何對生命有機體關鍵要素的創新應用，如酶催化合成（催化單元）、無細胞合成（轉錄和翻譯系統）、DNA存儲（遺傳密碼）等。合成生物學的發展大致經歷了四個階段：創建時期（2000年2003年）：本階段產生了許多奠基性的研究手段和理論，特別是基因線

8、路工程的建立及其在代謝工程中的成功運用。2000年是行業公認的合成生物學上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital3中國合成生物學產業白皮書2024元年，兩篇Nature文章分別設計全球首個基因波動開關和生物振蕩器；2003年，“合成生物學教父”湯姆奈特（Tom Knight）教授開發BioBricks，使生物組件的標準化裝配成為可能。應用開發上，2002年誕生首例人工合成病毒，且具備侵染能力；2003年，實現人工合成噬菌體基因組；同年，首次通過引入人工基因改造E.coli代謝途徑，實現青蒿素前體生產，開啟人造細胞工廠生產天然產物的新時代。擴張和發展期（2004年2007年）：20

9、04年舉辦“合成生物學1.0”大會，這是本領域第一個國際性會議；同年，麻省理工學院（MIT）舉辦首屆iGEM競賽，成為迅速推廣合成生物學概念和促進生物學、工程學等跨學科協作的強力催化劑。技術突破上，實現了RNA調控裝置的開發，整個領域的設計范圍開始從以轉錄調控為主，擴大到轉錄后和翻譯調控；應用開發上，2006年首次實現利用工程化改造的E.coli侵入癌細胞，成為工程化活體療法的先驅。創新和應用轉化期（2008年2013年）：這一階段涌現出大量新技術和工程手段，使合成生物學研究與應用領域大為拓展。例如，技術上，2009年、2011和2012年分別開發MAGE、TALEN、CRISPR/Cas技術

10、用于基因/基因組編輯，開啟基因改造新紀元；細胞工廠開發上，在E.coli中先后實現支鏈醇、生物柴油、1,4-丁二醇和生物汽油等多種產品生產，2013年Amyris公司利用酵母菌株商業化生產青蒿素；合成生命領域，2008年實現生殖支原體全基因組合成，2010年制造出可自我繁殖的全球首例人造“人造細胞”（人造支原體Synthia），2011年美國、中國、英國、新加坡、澳大利亞等國啟動“人工合成酵母基因組計劃”（Sc2.0 Project），旨在重新設計并合成釀酒酵母的全部16條染色體。發展新階段（2014年以后）：工程化平臺的建設和生物大數據的開源應用相結合，全面推動合成生物學技術創新以及相關應用

11、的開發和商業化。部分代表性技術或應用里程碑包括人工密碼子及非天然氨基酸系統的開發、計算/AI蛋白結構設計及預測、DNA存儲、以二氧化碳為原料人工合成淀粉等。合成生命領域，提出最小基因組（“最簡生命”）概念并在支原體、E.coli、酵母等不同人造生命體系上陸續實踐，開發人造核糖體、線粒體、葉綠體等合成細胞器、開發人造胰島細胞等，以及作為Sc2.0 Project的延續，對基因組和染色體的重構開始從僅序列層面向空間三維結構拓展。合成生物學具備三大至關重要的戰略和商業意義（參閱圖2）：第一，替代傳統化石原料和高污染的化工生產工藝，實現節能減排、滿足環保要求；第二，以屬地常見生物質廢料甚至二氧化碳為碳

12、源開發全新合成路線，打破原料及產品的進口依賴，保障供應鏈安全；第三，通過開發全新產品或成本更低的生產路線，快速、全面顛覆全球產品供給格局，實現商業獲利。近年來，合成生物學陸續被美國、英國、中國等多國納入國家戰略，各國紛紛加大在合成生物學領域的研發和投資。上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital4中國合成生物學產業白皮書20242.2 合成生物學產業鏈和底層技術合成生物學產業鏈可分為上、中、下游三個環節（參閱圖3）。上游聚焦使能技術的開發，包括讀寫編學、自動化/高通量化和生物制造等，關注底層技術顛覆及提效降本。中游是對生物系統及生物體進行設計、改造的技術平臺，核心技術為路徑開發，注

13、重合成路線的選擇以及技術上跑通（如底盤細胞選擇及改造、培養條件優化、純化方法開發等），與下游企業相比，更強調技術平臺的通用性，潛在具備CRO屬性。下游則涉及人類衣食住行方方面面的應用開發和產品落地，核心技術在于大規模生產的成本、批間差及良品率等的把控，與中游企業相比，更強調應用領域的聚焦、產品的精細打磨及商業化放量。其中在大規模生產上，潛在具備CDMO屬性。中下游企業之間并無明確界限，現階段行業整體尚處在產業發展早期，不少生物技術公司實質上為中下游一體化布局。2.3 合成生物學子行業、企業分類根據價值鏈所處位置來看（參閱圖4），上游使能技術繁多，各企業通常聚焦某一技術領域如二代合成、三代測序、

14、新一代基因編輯工具、仿真測試、自動化/高通量設備等。中下游企業又可分為平臺型和產品型兩類。平臺型公司中，領先企業已開始以CRDMO模式提供全鏈條的工程化開發及轉化服務，且可按技術路線分為體內平臺和體外平臺（如酶工程平臺）。產品型公司又可按照下游應用（參閱圖5）、使用技術（參閱圖6）、產品屬性（參閱圖7）等不同維度進行歸類。當前可實現平均節能減排30%50%，未來潛力50%70%原料端：可使用清潔的生物質甚至CO2作為碳源，摒棄高污染化石原料 生產端：可使用高效的體外生物催化體系或細胞工廠，替代多步化學反應以中國本土企業成功案例為例：原料突圍：華恒生物全球首家實現發酵法生產丙氨酸，打破傳統路線對

15、石油基原料的依賴 產品突破：凱賽生物建立全球唯一的合成生物學長鏈二元酸生產平臺，打破中國以往全部依賴進口的局面以中國本土企業成功案例為例：華熙生物、福瑞達等：透明質酸鈉全球供給80%巨子生物、錦波生物等：重組膠原蛋白全球供給95%凱賽生物：長鏈二元酸全球供給80%華恒生物：丙氨酸全球供給50%此處和后續討論暫不包括創造生命及DNA存儲預計到本世紀末，合成生物將廣泛應用在占全球產出1/3以上的制造業，創造30萬億美元的價值全新產品或成本優勢，顛覆全球供給格局打破原料/產品進口依賴，保障供應鏈安全替代傳統化石原料和生產工藝，實現節能減排來源：案頭研究；BCG分析。圖2合成生物學戰略和商業意義上海合

16、成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital5中國合成生物學產業白皮書2024 酶法工藝 生物發酵 酶設計與改造 針對酶的催化活性、穩定性、底物特異性等，進行定向進化或從頭設計 多酶級聯催化 一個反應釜中組合多個催化步驟（級聯反應）無細胞/類生命系統 利用細胞內的活性成分，在體外構建并實現復雜的生物合成過程 對生物體進行設計、開發的技術平臺；與下游公司相比，更強調技術平臺的通用性 平臺類企業核心技術包括：路線設計 菌株開發：底盤細胞選擇、代謝途徑重構 菌株優化：耐受性、表達量 D-設計環節：測序 數據庫 工具集 B-構建環節：DNA合成 DNA拼接 基因編輯 定向進化 T-測試環節：設備自

17、動化、高通量化 虛擬測試 L-學習環節：AI賦能 利用合成生物學技術生產產品，并推動商業化 與中游公司相比，更強調應用領域的聚焦和產品的精細打磨 核心技術在于大規模生產批間差和良品率的把控 細胞工廠 改造自然界中已存在的代謝通路，提高目標產品的生產效率 拼接/設計自然界不存在的生物合成途徑國外國內國外國內使能技術開發上游中游下游平臺類公司，提供技術賦能產品研發與應用公司新技術、降成本優化菌株、跑路線放大生產、賣產品合成生物學解決方案原材料細胞工廠發酵過程基因修飾提取純化產品體外路線體內路線GinkgoBioworksCysbioCodexis弈柯萊生物森瑞斯凱萊英Bolt Threads Im

18、possibleFoodsGenomatica藍晶微生物微構工場凱賽生物來源：專家訪談；BCG分析。圖3合成生物學解決方案及上中下游產業鏈特點12上游使能技術繁多，各企業通常聚焦某一技術領域如二代合成、三代測序、新一代基因編輯工具、仿真測試、自動化/高通量設備等傳統分類方式：按下游應用分類 如化工材料、生物醫藥、食品、農業、消費品等按技術分類：根據起始原料和生產路線劃分 是否使用生物基原料？是否使用酶催化、細胞工廠等生物合成路線？按產品屬性分類：根據目標產品的需求體量和單位價值分類 如單位價值高/市場需求量少的產品、單位價值低/市場需求量大的產品等領先企業已開始以CRDMO模式提供全鏈條的工程

19、化開發及轉化服務，可按技術路線分為體內路線平臺和體外路線平臺（例如工業酶開發）大多數企業屬于該類，聚焦特定細分產品從路線開發到產品商業化的整體通路；隨自身管線開發步入后期，重心將逐步轉向產品的商業化生產和銷售上游中下游使能技術開發平臺賦能型公司產品研發與應用企業合成生物學產業鏈來源：專家訪談；BCG分析。圖4合成生物學子行業上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital6中國合成生物學產業白皮書2024從技術視角，根據企業當前所使用的起始原料及生產技術路線，可一定程度提示其未來技術升級方向（參閱圖6）。起始原料可分為化石原料和生物原料，技術路線可分為全化學路線、化學和生物結合路線（非一

20、步反應）、生物催化/酶法合成以及生物發酵/細胞工廠四類。在實現最低生產成本的前提上，使用生物基原料（擺脫化石基原料依賴）同時摒棄化學路線（生產過程綠色環保）的合成生物學生產模式是未來將迎來高速發展的理想模式。從產品視角，可根據終產品的需求體量和單位價值將其劃分為三類（參閱圖7），提示相應子行業長期發展以及賽道企業成功的關鍵要素。第一類為市場需求量少、單位價值高的產品，主要下游應用為生物創新藥開發。這類產品往往面對著生物醫藥行業的通用挑戰需具備差異化優勢、需通過臨床檢驗（開發周期長、風險大且成本高）、需滿足GMP生產要求等。第二類為市場需求量中、單位價值中的產品，主要包括農業和精細化學品，下游應

21、用為高性能材料、消費品、原料藥/中間體等領域。這類產品市場高度分散、可開發產品多，需識別高潛力、高可行的機會。但開發新分子、開辟新市場在高收益的同時也面臨高風險，如研發上缺乏對目標分子設計的明確理論指導，商業上對營銷能力的要求也較高，相關法規監管也需逐一突破。合成生物主要應用前景生產原料/中間體育種化肥農藥光自養平臺細菌工程化改造人工病毒/噬菌體可控細胞與基因治療替代蛋白營養添加劑香精香料甜味劑/防腐劑等功能性蛋白/多肽功能性小分子耐用生物皮革環境友好家具新型聚合材料高性能蛋白碳源優化新生物能源形式傳統化工替代工藝效能提升活體功能材料生物醫藥農業大宗化學品生物能源消費個護高性能材料食品與營養來

22、源：專家訪談；B Capital分析；BCG分析。注：非窮盡列舉。圖5根據下游應用劃分合成生物學子行業上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital7中國合成生物學產業白皮書2024未來將重點發展的合成生物學領域，戰略和商業意義兼具基于不同的原材料和目標產品，選擇/組合最合適的技術路徑以現成的化石基原料為材料，無法真正擺脫原料“卡脖子”，更多關注商業意義不屬于嚴格意義的合成生物學企業A企業H企業I企業B企業C企業D企業E企業F企業G化石基材料生物基材料化學合成生物催化生物發酵生化結合路線起始原料技術路線來源：專家訪談；BCG分析。圖6根據起始原料和技術路線劃分合成生物學子行業 新藥開發

23、10K 元/克或毫克農業及精細化學10K 元/千克大宗商品及生物能源10K 元/噸單價 10K 元/質量單位低產品單價、高需求量 較難對行業進行可行性預判，如可用生物替代品取代的產品類別、生物合成能否成本占優等 生物基碳源數量有限且對純化要求高 可能存在污染物排放，對選址和污水處理要求高“超級工廠”規模生產難度大，原料供給、生產產能、純化能力等方面均存在卡點中產品單價、中需求量 市場高度分散，可開發產品多、選品困難 缺少指導目標分子設計的研發標準 需要配備高通量篩選設備 發酵產能有限 中國監管較嚴，新材料可能難以獲批 對商業營銷能力要求高高產品單價、低需求量 需要具備差異化優勢 臨床檢驗周期長

24、、風險大、投入高 需要滿足GMP生產要求生物醫藥大宗化學品能源農業 合成材料消費個護食品飲料合成生物學下游行業單價與需求量示意圖產品類型及核心挑戰代表子賽道終端產品舉例需求量來源：專家訪談；BCG分析。圖7根據產品屬性劃分合成生物學子行業上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital8中國合成生物學產業白皮書2024第三類為市場需求量大、單位價值低的產品，主要為大宗化學品（包括基礎化學品和普通材料）、生物能源等。這類產品所面臨的挑戰主要是正確的可行性預判（生物合成能否成本占優），以及“超級工廠”級別的超大規模生產挑戰（如原料供給是否充足并穩定、生產產能建設、純化能力等）。從終端產品角度

25、看，小分子的開發難度相對高于以蛋白質為代表的大分子以及活細胞的工程化改造，其挑戰主要來自基于細胞系統的合成生物學技術存在眾多限制，如起點及路徑選擇缺乏理論指導、細胞構建及篩選仍為“體力活”等。展望未來，除了更多數據積累允許AI指導路線選擇及模擬測試外，無細胞合成體系作為一種基于細胞體外酶促體系的合成系統，可提升合成效率，并免除宿主逃逸、代謝負擔等細胞系統技術難題，有望成為破除小分子合成難題的關鍵點（參閱圖8）。低：目標產品為活細胞，比如工程菌、CGT中：目標產品為蛋白質，比如人造肉、人造奶、熒光植物等，本質上接近于重組蛋白設計；挑戰在于放大生產的成本控制 高：目標產品為小分子或催化特定路線的酶

26、，比如生物合成工藝路線等 起點及路徑選擇缺乏理論指導 以什么作為起始原料：如目標分子的常見上游產物、初級碳源甚至CO2？如何選擇技術路線及設計合成路線：如細胞工廠一站式？化學與生物結合？細胞構建及篩選仍為“體力活”生物代謝反饋機制不明確，實驗室篩選無明確方向、耗時巨大 其他技術挑戰：需考慮工程細胞及其宿主系統的生物安全性 需將設計特征編碼到活細胞中并反復測試，以最大限度減少與內源性分子程序抵抗，并平衡宿主代謝負擔和產出效率，設計構建測試周期長 小分子合成的挑戰活細胞改造的挑戰蛋白質合成的挑戰基于細胞系統的合成生物學技術存在眾多限制：挑戰在于面向下游應用的優化，如口感、材料舒適性等 挑戰主要在于

27、實現臨床有效性和安全性是一種基于細胞體外酶促體系的合成系統，由于合成系統與細胞系統脫離，提升合成效率，同時免除了宿主逃逸、代謝負擔等細胞系統技術難題Surto Biopharma使用無細胞合成平臺生產ADC，實現含有非天然氨基酸的蛋白質生產，及其與其它小分子的偶聯 凱萊英將無細胞合成體系應用于高通量酶篩選，在少量酶（如200個酶）制備方面，可節約人工50%，節約時間90%基因載體細胞細胞篩選細胞轉染誘導表達、細胞培養與收獲細胞裂解分離、純化分離、純化啟動蛋白質合成加入水、DNA生成目標產物小分子或酶，也可進一步合成蛋白質核糖體，tRNAs，氨酰-tRNA合成酶，氨基酸，NTPs，酶伴侶細胞裂解

28、細胞培養與收獲 體內合成體系體外（蛋白質）合成體系 C(P)FS隨著目標產物向中心法則后端延申，設計和篩選難度依次增加無細胞合成體系或成為破除小分子合成難題的關鍵點來源：專家訪談；BCG分析。圖8合成生物學設計及篩選難度分析上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital9中國合成生物學產業白皮書20242.4 合成生物學市場規模全球合成生物學產業過去五年經歷了高速增長，市場規模從2018年的53億美元增長到2023年的超過170億美元，平均年增長率達27%。預計全球合成生物市場在可見的未來仍將保持較快發展勢頭，在2028年將成長為體量達到近500億美元的全球型市場（參閱圖9）。0.30

29、.21.60.020180.73.62028估2023估5.317.149.8+27%+24%醫療健康食品與農業化學工業消費品專業科研（十億美元）26%年均增長率18-23年年均增長率23-28年15%46%44%26%24%32%37%22%19%27%24%2.11.16.42.03.44.413.312.79.910.5來源：CB Insights；B Capital分析。圖9合成生物學全球市場規模合成生物學產業的發展帶來了一大批行業應用場景（參閱圖10）。近期（五年以內）工業化成果主要圍繞各大領域中先發探索話題的散點突破，如化學和材料中的部分基礎化學品及聚合物，農業和食品中的少數食品添

30、加劑、植物蛋白及發酵蛋白作為替代蛋白，醫療保健中創新細胞和基因療法、部分原料藥合成，以及消費品中的部分功能性小分子和重組膠原蛋白技術等；在中期（五至十年間），圍繞各大領域的應用進一步拓展，并實現部分全新子品類的技術突破和規?；a，如材料領域的高性能蛋白、食品領域的細胞培養蛋白、農業領域的共生固氮技術、醫藥領域的工程菌療法等；在遠期（超過十年），合成生物學一方面有望在熱門應用領域中在當前科研尚處早期或技術瓶頸較大的話題上實現工業化跑通，如活體功能材料、光合作用優化、器官再生等，另一方面，也預期將在生物質燃料、環保等新領域進一步發揮作用。兩個層面的因素影響合成生物應用的普及：技術成熟周期一項合成

31、生物技術從科學理論發展成為商業應用需要多久的時間，在很大程度上影響上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital10中國合成生物學產業白皮書2024了相關應用場景的普及。由于復雜技術的發展歷程是非線性的，且技術發展的過程中常伴隨大量偶發事件，技術發展時間具有高度不確定性。但從技術到商業應用，有兩項關鍵里程碑：應用規模：如果科學家能證明實驗室技術可以在工業規模下跑通，那么該項技術具備初步應用的前提。在實務中，大量技術路徑失敗的原因就是無法從實驗室級別放大為工業級。例如，在生物反應器中制造酵母每年至少需要600千升的規模，而制造動物細胞僅需45千升。技術的工業化規模提升是一個艱苦卓絕的過程

32、。推廣成本：新技術得到推廣的必要條件是能將產品生產成本降至傳統技術以下。在工業化技術推廣路徑中，將生產設施盡可能靠近原料來源是優化成本的主要路徑之一。技術傳播度技術傳播度是指一項技術獲得行業認可的程度。技術傳播度受到一系列因素的影響，包括：監管法規、行業集中度、投資、產品性質、稀缺程度等。此外，技術傳播速度也取決于產業生態成熟，以及技術人才、技術伙伴和產業鏈的可得性。行業化工、材料農業、食品醫療保健預計完成工業化所需時間消費品（如美容）10年以上05年510年基礎化學品聚羥基烷酸酯（PHA）成熟品種（PHB,PHBH,P34HB,PHBV）高性能蛋白 面向專業領域高性能蛋白面向大眾市場建筑材料

33、部分舉例下游聚合物植物基食用蛋白細胞基食用蛋白植物細胞工廠營養添加劑/香精香料發酵法食用蛋白原料藥（半合成）原料藥（全合成）細胞/基因療法工程菌療法（基因改造）醫用材料干細胞再生器官依托基因技術預防蟲媒傳染病生物氮和固磷（除共生外）優化光合作用高性能蛋白質保濕劑（低成本合成）活體功能材料（再生醫學）生物固氮共生固氮馴養繁殖生物殺蟲劑基于植物的殺蟲劑其他小分子功能性成分膠原蛋白其他大分子功能性成分（如唾液酸）添加劑/輔料聚羥基烷酸酯（PHA）其它品種蛋白質無細胞合成（如抗體）噬菌體療法來源：專家訪談；BCG分析。圖10合成生物學在主要領域的發展路徑圖上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Cap

34、ital11中國合成生物學產業白皮書20243.全球和中國合成生物學細分市場3.1 上游：使能技術平臺當前中國多項關鍵使能技術落后于海外，亟需快速追趕以掌握合成生物學上游話語權。上游使能技術主要圍繞設計構建測試學習（DBTL）展開（參閱圖11）。DBTL循環行業尚處早期，但中外差距仍較大國內外尚處發展初期，依賴人工經驗總結及學習。其中，數據分析、蛋白質結構預測及設計等尚未實現智能化，但海外在預測算法準確度、數據積累、不依賴注釋預測算法等領域領先；在路線設計、仿真測試等合成生物學領域特有需求的技術開發，全球均未突破中外差距較大國內當前以自動化機械輔助的人工測試為主，美國合成生物學巨頭Ginkgo

35、 Bioworks已將EncapS液滴微流控平臺投入商業應用，實現百萬級別的菌株篩選外強中弱國際常用數據庫KEGG等已較為普及，將基因組、化學、系統功能等信息進行整合，國內企業尚依賴海外數據庫及工具進行分析和設計中國自主開發出基于Cas13的基因編輯技術，突破CRISPR/Cas9專利封鎖，但商業化進展仍比較緩慢 中國快速追趕常見的三代測序技術如SMRT單分子測序和納米孔測序等；海外頭部企業技術開發均始于2003至2006年期間，中國跟進型研發大多十年后才開始，相關測序儀產品剛開始商業化二代芯片技術正在逐步突破片段長度，國內企業金斯瑞后來居上，在高通量合成上具有優勢；三代酶促合成技術，包括體外

36、和體內兩大思路，全球尚處早期 DeepMind,AlphaFoldPacBio，Oxford Nanopore，真邁生物，齊碳科技KEGG，UniProtGinkgo Bioworks,Codex DNATwist Bioscience，CustomArray，金斯瑞Editas Medicine，輝大基因 關鍵技術中外差距公司舉例關鍵技術中外差距公司舉例關鍵技術中外差距公司舉例關鍵技術中外差距公司舉例中國快速追趕中國快速追趕AI賦能數據分析、蛋白質設計、路線設計、仿真測試等高通量、自動化平臺測試及篩選DNA測序數據庫和工具1 DNA合成基因編輯Learn學習Design設計Test測試Bui

37、ld構建來源：專家訪談；BCG分析。1 包括生物學通用：NCBI/UniProt；合成生物學專用：KEGG/IGEM等。圖11合成生物學上游使能技術中外差距對比在設計環節，二代測序技術目前中外同步，華大智造的數據產出速率、有效reads等指標與海外領先企業相當，關鍵零部件和上游技術進一步國產化持續推進中；三代測序技術國內生物技術公司跟進型研發起步較晚，相關測序儀過去幾年陸續問世；在數據庫和工具上，國內企業高度依賴海外數據庫及工具進行相關分析和設計，而國際常用數據庫KEGG等已較為普及，實現將基因組、化學、系統功能等多維信息的整合。此外，國外的平臺公司擁有自己的基因代碼庫和菌株數據庫，如Zyme

38、rgen。海外AlphaFold2、BioStudio等各類平臺軟件，已開始實驗性用于生物元件、代謝通路和基因組的設計。未來需要國內企業累積自有細胞菌種庫，并通過拓展生物元件庫和代謝網絡等來拓展數據庫的數據深度和廣度，同時進一步積累人工智能know-how（數據累積及算法訓練）。上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital12中國合成生物學產業白皮書2024而在構建環節，中國在DNA拼接上已做到與海外同步，在酶切鏈接、Gibson鏈接、酵母同源重組等技術中外無代差；對于DNA合成和基因編輯也在快速追趕，逐步突破專利封鎖。海外有Codex DNA、DNA Script、Twist Bi

39、oscience、CustomArray、Thermo Fisher Scientific、Editas Medicine、CRISPR等代表企業，國內也有金斯瑞、華大基因、輝大基因等代表企業。未來行業仍需繼續攻克難以合成長鏈DNA及成本高等問題，并在基因編輯上攻克精確性問題和效率問題。在測試環節，國內以自動化機械輔助的人工測試為主，中外當前差距較大。美國合成生物學巨頭Ginkgo Bioworks已將EncapS液滴微流控平臺投入商業應用，實現百萬級別的菌株篩選。未來微流控芯片技術的進一步推廣需要解決大規模生產的成本問題及控制平臺小型化問題，同時進一步提升通量。在學習環節，目前國內外均處于發

40、展初期，依賴人工經驗總結及學習。其中，數據分析、蛋白質結構功能預及設計等尚未實現智能化，但海外在預測算法準確度、數據積累、不依賴注釋預測算法等領域領先；路線設計、仿真測試等合成生物學領域特有需求的AI技術開發，受限于數據集樣本規模，全球均未起步，距離成型工具的出現還有很長的路要走。3.2 中游：平臺賦能型公司海外領先企業在體內/體外工程轉化平臺上均已形成成熟商業模式，已出現以Gingko Bioworks為代表的“全能選手”。國內的平臺賦能型企業尚處商業模式的早期階段，僅在工業酶開發上與海外差距相對較?。▍㈤唸D12）。3.2.1 初級形態/簡單：酶工程酶作為生物催化劑，作用條件溫和、催化效率高

41、、專一性強。而一般化學反應具有高溫、高壓、耗水、反應條件苛刻等特點，存在資金投入多、資源消耗大以及環境污染嚴重等缺點。與石化路線相比，酶制劑應用于不同行業可平均節能減排30%50%，未來潛力將達到50%70%，這對工業基礎原材料的化石原料路線替代、高能耗高物耗高排放工藝路線替代以及傳統產業升級，將產生重要的推動作用（參閱圖13）。在中國的戰略性新興產業行業目錄分類中，酶制劑屬于生物產業中的特殊發酵產品與生物過程裝備。全球酶制劑行業在2023年的市場規模預估80億美元100億美元左右，諾維信（Novozymes）1、杜邦（DuPont）和帝斯曼（DSM）2等是全球工業酶制劑的領先企業。中國酶制劑

42、產量于2021年達到160萬噸，國內龍頭企業包括蔚藍生物、溢多利等。1 2024年1月，諾維信與科漢森（Chr.Hansen）完成合并，合并后的新公司命名為諾和新元（Novonesis）。2 2023年5月，帝斯曼宣布與芬美意達成合并，組成新公司帝斯曼芬美意（dsm-firmenich）。上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital13中國合成生物學產業白皮書2024以客戶指定產品為目標，基于專有菌株庫、細胞構建和高通量測試能力，設計目標產物的高效合成路徑，以及放大生產工藝Bolt ThreadsGinkgo Bioworks恩和生物衍進科技SurtoBiopharma弈柯萊生物Th

43、ermoFisherScientific凱萊英諾維信溢多利外強中弱，海外頭部企業的高通量篩選測試平臺已較成熟，具備平行開展數十個項目開發的能力中國企業布局相對較晚，在菌株庫、元件庫、自動化/高通量體系等關鍵領域較為落后外強中弱，海外已參與到肺炎球菌疫苗、ADC等商業化產品開發生產，中國企業近期剛剛完成技術突破，商業化進程相對較慢中外接近，酶工程平臺發展較早，中外差距相對較小，但中國企業在創新和工藝上仍有提升空間以客戶指定產品為目標，基于體外合成體系設計能力（含氨酰-tRNA合成酶、核糖體、延伸因子、轉錄起始因子等），設計和優化目標產物的體外高效合成路徑以自然界存在的酶促反應路徑為基礎，優化酶的

44、底物譜、催化效率和生產工藝等，實現低成本的工業用酶生產國外國內無細胞系統合成平臺細胞鑄造廠酶工程平臺業務范疇發展現狀代表性企業中游平臺類型來源：專家訪談；BCG分析。圖12合成生物學中游轉化平臺中外差距對比-30-40-100-150-150-200-600-1,300-3,400-3,800使用1KG酶制劑減少CO2釋放量（KG）生產1KG酶制劑釋放的CO2量（KG）+：1-10動物飼料皮革紡織品生物酒精去污劑食品林產品油類與脂肪生物催化烘焙來源：諾維信；Enzyme：Innovationen und regulatorische Situation。圖13酶制劑在不同行業中應用的減碳效果上

45、海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital14中國合成生物學產業白皮書2024諾維信是生物解決方案的全球龍頭企業，2023年收入為25.99億美元。諾維信從微細菌、真菌等生物中提取酶，以米曲霉菌（Aspergillus oryzae）最為常用。諾維信的酶制劑覆蓋30多個行業，如用于家庭護理的纖維素酶、用于農牧行業的蛋白水解酶、用于食品行業的天冬氨酸酶、用于碳捕捉的碳酸酐酶等。利用碳酸酐酶捕捉煙道廢氣中的碳，捕捉率達90%、可產生純度不低于99.95%的二氧化碳，成本與傳統方法相當或更低。蔚藍生物在國內酶制劑市場處于領軍地位，其酶制劑主要有三大應用領域：飼料酶，主要包括植酸酶、木聚糖酶

46、、纖維素酶、葡萄糖氧化酶以及復合酶等；工業酶，主要包括纖維素酶、木聚糖酶等；食品酶，主要包括葡萄糖氧化酶、葡萄糖轉苷酶等。蔚藍生物2022年收入11.6億元，總毛利率和凈利率分別為43.2%和6.0%，而從蔚藍生物的財報看，酶制劑產品的單價在2萬元/噸6萬元/噸不等。目前，國內酶制劑企業主要生產淀粉酶、糖化酶等傳統酶制劑。隨著技術水平的不斷提高，部分技術領先的國內酶制劑企業逐步打破跨國企業擁有的新菌種、新基因等核心技術壁壘。然而，國內酶制劑企業與世界領先的諾維信、杜邦、帝斯曼等公司在規模表達系統的開發及保護、蛋白質工程改造、發酵工藝等方面仍有差距。具體而言3:國際大型酶制劑公司將規模表達系統視

47、為最核心的競爭力，持續投入巨資開發和保護，打造了從細菌到真菌等一系列受專利和商業機密雙重保護的專屬表達系統。國際頂尖酶制劑公司通過蛋白質工程改造，提高酶的耐溫性、耐酸性、耐蛋白酶特性和酶活等性能，并開發出飽和突變、分子進化等蛋白質工程改造技術。許多酶產品通過專利保護其改造后的關鍵殘基突變形成壁壘。國際大型酶制劑公司經過多年積累，發酵工藝已達到很高水平，建設了全自動化生產車間，配備有全自動的發酵和提取設備、檢測儀器及軟件控制系統。在傳統酶制劑領域，供給上已呈現同質化嚴重、技術含量較低、市場競爭激烈、產能過剩的現象。在新型生物酶領域，跨國企業擁有的新菌種、新基因等核心技術壁壘逐步被國內企業打破。隨

48、著技術水平的快速發展，國內企業陸續開發出了很多新的酶制劑產品并成功應用到多個領域。3.2.2 高級形態：細胞工廠Ginkgo Bioworks（以下簡稱“Ginkgo”）于2008年在波士頓成立，創始人為來自MIT的四位生物工程博士和湯姆奈特（Tom Knight）教授。Ginkgo是目前全球橫向平臺型合成生物學龍頭企業，與國內很多聚焦垂直行業的合成生物學公司形成鮮明對比。Ginkgo的公司使命是“讓生物更容易工程化”，并認為地球上最好的制造技術來自生物體。公司的平臺包括代碼庫（codebase）和細胞鑄造工廠（foundry）兩部分，并且這兩個部分可互相促進形成飛輪效應，提高效率、降低成本。

49、3 來源：民生證券發布的蔚藍生物深度報告順應大健康趨勢，看好酶制劑、益生菌長期業務發展。上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital15中國合成生物學產業白皮書2024Codebase是Ginkgo的生物資產組合，包括細胞、酶、基因項目、不同行業項目等。隨著細胞工廠項目的增加，代碼庫的資產也相應增加，包括物理形式存在的工程化細胞和數字形式存在的基因信息。公司披露截至2023年底，代碼庫已積累超過20億個基因信息。Foundry是Ginkgo的生物工廠，生物體是生產新產品的工廠。Ginkgo的生物工廠將自動化硬件、分析、軟件等工具同步集成應用，可進行數千種生物設計和驗證。公司用了十幾年

50、時間、投資超過10億美元來開發通用型技術平臺，可同時兼顧靈活性和規模，這些是目前其他自動化技術平臺難以做到的。Ginkgo專有的自動化技術平臺稱作可重組自動化裝置（Reconfigurable Automation Carts,RACs），是一種模塊化、可擴展、極少人工干預、可靈活組裝的技術，可根據需要以類似搭積木的方式組裝所需的自動化設備模塊。Zymergen（被Ginkgo收購）花費超過八年時間將細胞工程成本達到與人工實驗相當，并通過技術進步持續優化成本，已實現成本相比當前的技術低五到十倍，未來還可進一步降本。從商業模式看，Ginkgo主要提供橫向平臺型技術給客戶，自身較少從事下游垂直行業

51、生產。公司的客戶來自藥企、食品和農業、工業、消費、政府等。公司的收入主要來自預付款、以及客戶后續研發、生產、銷售的里程碑收入和銷售分成。從潛在市場容量看，Ginkgo預計細胞工廠市場年增速超過20%，2025年將達到580億美元4。國內企業中，恩和生物逐步建立了從生物設計到中試生產的技術平臺，包括DBTL基礎設施、工程化菌株和中試放大、下游應用等，其下游應用涉及個護、食品和營養健康、醫藥中間體等不同行業。3.3 下游：按產品類型劃分3.3.1 高產品單價、低需求量產品創新藥及創新療法合成生物學在治療藥物研發上的應用主要有細菌工程化改造、人工病毒/噬菌體、人體自體細胞改造、基因治療及基因編輯；更

52、廣義的定義中還包括DNA及各類RNA療法等（參閱圖14）。細菌工程化改造和人工病毒/噬菌體當前還在概念驗證階段，部分領先管線已進入臨床，如中國和度生物CBT-102已于2024年1月完成IIT臨床研究，美國Adaptive Phage Therapeutics治療糖尿病足骨髓炎的產品APT.UTI.001進入臨床II期。構建工程菌株、噬4 來源：Piper Sandler Research。上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital16中國合成生物學產業白皮書2024菌體或病毒，直接殺傷問題細胞或遞送治療疾病基因、在體內形成“藥物工廠”，可覆蓋疾病譜廣，制備簡單、高效、成本低，具有

53、巨大商業潛力。細胞和基因治療（cell and gene therapy,CGT）是目前合成生物學在生物醫藥領域的重點應用領域之一，覆蓋從研發到生產的各個環節。當前，人體自體細胞改造、基因治療及基因編輯上的應用已進入商業化起步階段。截至2023年11月，近40種細胞基因治療藥物獲批上市（不包括小核酸藥物、DNA及mRNA疫苗等），覆蓋多種罕見病及癌適應癥，如嵌合抗原受體T細胞治療（chimeric antigen receptor T-cells,CAR-T）療法Yescarta、2023年11月獲批的全球首款CRISPR/Cas9基因編輯療法Casgevy、2024年2月獲批的全球首款腫瘤浸

54、潤淋巴細胞（tumor infiltrating lymphocytes,TIL）療法Lifileucel等。所能覆蓋的疾病譜也不再局限于罕見病，有望徹底治愈腫瘤、自身免疫及多種慢性疾病。其中，合成生物學既可用于療法改良（如可控細胞療法設計、異體細胞療法開發、衣殼蛋白工程化改造等），也可用于生產優化（如Ginkgo Bioworks曾為Moderna提供mRNA疫苗關鍵原料的生產優化服務）。未來，以合成生物學為基礎的藥物市場將快速成長，并隨著人工合成細胞/載體實現更多自然界原本不存在的功能（如可誘導生產內源性TCR-T細胞的多能干細胞），應用范圍將進一步擴大。當前，治療藥物的研發同樣也面臨技術

55、和商業上的挑戰。例如元件庫缺乏、基因線路與底盤細胞適配問題廣泛存在于工程化細菌和人工病毒應用中；此外還存在基因編輯效率和安全性問題等；同時此類藥物普遍造價高昂，急需降本以擴大可及性。概念驗證階段，領先管線已進入臨床 商業化潛力大，構建工程菌株、噬菌體或病毒等，直接殺傷問題細胞（如溶瘤病毒）或者用于遞送治療疾病基因，體內形成“藥物工廠”，疾病譜廣，制備簡單、高效、成本低 商業化起步階段，截至2023年，40種細胞基因治療藥物獲批上市，覆蓋多種罕見病及癌適應癥 商業化潛力大，有望徹底治愈腫瘤、自身免疫及多種慢性疾病 美國Synlogic SYNB1934治療苯丙酮尿癥（臨床III期失?。┲袊投壬?/p>

56、物CBT-102（IIT），同樣用于苯丙酮尿癥治療 美國Adaptive Phage Therapeu-tics 用于治療糖尿病足骨髓炎的噬菌體藥物產品（臨床II期）CAR-T療法（全球已上市五款），用于淋巴瘤、白血病等治療 全球首款CRISPR/Cas9基因編輯療法Casgevy 2023年11月獲批，用于鐮刀狀細胞病等 全球首款實體瘤TIL療法Lifileucel 2024年2月獲批 細菌工程化改造創新藥及創新療法發展現狀代表性產品人工病毒/噬菌體可控人自體細胞改造基因治療及基因編輯來源：專家訪談；BCG分析。圖14合成生物學在生物醫藥上的應用上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Cap

57、ital17中國合成生物學產業白皮書20243.3.2 中產品單價、中需求量產品消費個護5全球化妝品市場規模在2022年達到約3780億美元，市場保持穩定增長，增速維持在5.8%左右?；瘖y品已經由原來較為單一的精細化工學科逐步發展成為融合化學化工、生命科學與生物技術、材料科學、皮膚醫學等的交叉學科?；瘖y品生產成本中，上游原料及包材成本所占的比重較高，以功效性護膚品為例，原料成本通常占到成品銷售收入的10%20%6。然而，原料是影響產品功效和安全性的主要因素。根據國家藥監局發布的化妝品新原料注冊備案資料管理規定，原料主要分為化學合成原料、天然原料（如植物原料、礦物原料等）、生物技術來源原料（如基

58、因工程、細胞工程、發酵工程、酶工程和蛋白質工程來源等）、其他來源原料等。國內對特殊化妝品和風險程度較高的化妝品新原料實行注冊管理，對普通化妝品和其他化妝品新原料實行備案管理。全球領先的化妝品原料商包括禾大（Croda）、贏創（Evonik）、巴斯夫（BASF）、亞什蘭（Ashland）、愛西美（Exsymol）等。根據禾大發布的報告生物科技在個護行業的應用，個護是從石油基轉變到生物基原料的重要行業之一，生物基產品目前占到整個行業的40%左右，其中，生物活性成分的開發和應用帶動了中國功效性護膚品市場近幾年的快速增長，以膠原蛋白和多肽類原料為典型代表。西南證券研報測算，中國膠原蛋白功效性護膚品市場

59、預計將從2022年的94億元增至2027年的775億元；根據弗若斯特沙利文數據推算，中國多肽化妝品原料市場將從2022年的14.6億元增至2027年的26.7億元。國內膠原蛋白代表企業有巨子生物、創爾生物、錦波生物等，多肽化妝品原料市場的代表企業有浙江湃肽生物、深圳維琪科技、深圳瑞德林生物等。國際個護巨頭禾大在2022年總收入和總毛利率為20.89億英鎊和47%，其中個護收入8.98億英鎊、營業利潤率22.8%。國內膠原蛋白代表企業總體毛利率都超過80%，以湃肽生物為代表的多肽化妝品原料毛利率為77%左右。在化妝品領域，合成生物學產品開發主要有三條思路（參閱圖15）：針對高價值產品，開發全新生

60、產路線，以傳統動/植物提取物為典型代表，因目標分子清晰、商業化潛力明確，成為目前產業的主要聚焦方向；聚焦環保主題，比如天然防曬劑、著色劑等，主要是國際巨頭如歐萊雅等關心的話題；尋找全新原料，但受限于缺乏明確的分子改造目標和方向，研究進展相對緩慢。5 本小節以化妝品原料為例闡述，此處的化妝品包括美容和個人護理品。6 來源：巨子生物招股書。上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital18中國合成生物學產業白皮書2024 開發全新路線：針對高價值產品 傳統路線較貴，使用合成生物學可有效降本 傳統方法獲取困難，原料稀缺，使用合成生物學可顯著放量 全世界產能高度集中，有產能替代的可能性 動/植

61、物提取物：如玻尿酸、視黃醇、角鯊烯、膠原蛋白等 化學合成：如煙酰胺、麥角硫因等 其他，如甘油葡萄糖苷（被Bitop寡頭壟斷）天然防曬劑：如類菌孢素氨基酸類（MAAs）分子，shinorine、porphyra-334等 缺乏明確的分子設計目標是當下產品開發的最大挑戰開發全新路線：聚焦環保主題 主要針對使用過程或生產過程對環境有潛在傷害的原輔料 尋找全新原料：如環境友好防曬劑、更強的功效產品等，但難度大 思路代表產品舉例來源：專家訪談;BCG分析。圖15合成生物學在化妝品領域的開發思路食品和營養健康7食品添加劑和配料包括營養強化劑、抗氧化劑、甜味劑、著色劑、保鮮劑、穩定劑、增稠劑、新食品原料、功

62、能性配料等。其中，營養強化劑指為了增加食品的營養價值而加入到食品中的天然或人工合成的營養素，按照來源不同，可分為來源于動植物的天然營養強化劑和人工合成營養強化劑兩大類。相比化學合成法和天然產物提取法，全球食品和營養品原料巨頭帝斯曼認為合成生物學方法更可持續、成本更低，且具有質量一致性和可靠性。2023年，全球食品飲料市場規模為6.6萬億美元。巨大的終端市場意味著食品添加劑和配料的市場機會非常具有吸引力，且食品添加劑和配料的增速將大于GDP增速。根據中國食品工業協會的公開資料顯示，國內食品添加劑和配料行業產業規模不斷擴大，2016年至2022年，食品添加劑產量從1056萬噸增長到1530萬噸，年

63、均增長6.4%；銷售額從1035億元人民幣增長到1441億元人民幣，年均增長5.7%。帝斯曼在全球市場中保持領先地位，國內也涌現出嘉必優、潤科生物等具有代表性的生物技術企業，國內和國外企業的差距正不斷縮小。食品添加劑和配料生物科技行業屬于多學科交叉的技術密集型行業，產品系列多、工藝技術路徑多樣化，技術壁壘和工藝涉及到各個方面和環節。從流程來講，核心技術和工藝包括菌種選育、發酵工藝優化、分離純化和提取工藝優化等。7 本小節分食品添加劑和配料以及替代蛋白兩大類進行介紹。上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital19中國合成生物學產業白皮書2024帝斯曼是從化學合成成功轉型生物科技的龍頭

64、公司。根據公司官網，2021年，約50%的營養添加劑收入為生物基生產或者來自直接從自然界提取的原料。2023年，公司的持續經營業務貢獻收入約136億美元8。以下是該公司通過生物科技實現新產品突破的幾個實例（參閱表1）。目前，國內代表企業在花生四烯酸（arachidonic acid，ARA）和二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）市場已經實現突破，采用微生物發酵法生產。ARA和DHA的原料來源和生產方法發展歷程體現了生物發酵法的優勢。ARA傳統方法從動物肝臟和蛋黃中獲得，DHA則主要從魚油中獲得，動物來源原料存在含量低、品質差異性大等缺點。20世紀90年代，ARA和

65、DHA生產分別實現技術突破，可通過高山被孢霉和裂殖壺菌生物發酵生產。國內代表企業嘉必優在2022年實現收入4.33億元，毛利率達到42%9。合成生物學在食品及營養領域應用的另一大方向為替代蛋白，即非動物來源的蛋白質，主要應用包括肉、奶、蛋等。其中，植物基蛋白商業化進程較快，國內外已有大量商業化案例，且大豆蛋白、豌豆蛋白市場接受程度較高；但微生物發酵蛋白和細胞培養蛋白雖有較高商業化潛力但市場仍需教育，商業化處于起步階段（參閱圖16）。8 來源：帝斯曼年報及公司官網。9 來源：嘉必優年報及官網。產品技術和優勢低糖甜味劑EverSweet甜菊糖苷為基礎開發的零卡路里天然甜味劑，發酵法實現大規模生產。

66、由帝斯曼和嘉吉合資研發，已經獲得美國FDA批準，以及加拿大、墨西哥、巴西、澳大利亞、新西蘭等國家批準天然色素類胡蘿卜素傳統生產類胡蘿卜素的方法產量低且產生高廢，帝斯曼通過生物科技實現布拉霉菌發酵法大規模生產高價值天然-胡蘿卜素母乳低聚糖HMO傳統方法會導致大量高廢產生，帝斯曼通過生物科技開發出結構上與母乳相同的低聚糖，實現低成本、環境友好的方式生產HMO維生素B2（核黃素）傳統的化學合成法需要七步生產核黃素，帝斯曼利用微生物實現一步法發酵生產維生素B2表1帝斯曼通過生物科技實現新產品突破的實例上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital20中國合成生物學產業白皮書2024讓消費者接受

67、替代蛋白的關鍵在于口味口感及平價，即替代蛋白的感官和味道必須和動物來源的一樣好，且在價格上與動物蛋白持平或者更低。而要實現這一目標將經歷三個階段，達成目標的時間在一定程度上取決于替代蛋白的來源和被替代的產品：第一階段，用大豆、豌豆和其他植物蛋白制成的肉類、乳制品、蛋類等的替代品實現與動物蛋白價格持平；第二階段，由真菌（如酵母）、單細胞藻類、細菌等微生物制成的替代蛋白預計于2025年實現與動物蛋白價格持平；第三階段，直接由動物細胞培養出的替代蛋白預計于2032年實現與天然的動物蛋白價格持平（參閱圖17）。替代蛋白的全球消費量預計在2035年將達9700萬噸，屆時植物蛋白仍將占據主要體量（71%）

68、，發酵蛋白其次（23%）、細胞培養蛋白最低（6%）。但從增速來看，發酵蛋白和細胞培養蛋白將在2025年之后迎來強勁增長（參閱圖18）。從技術視角看，植物蛋白、發酵蛋白和細胞培養蛋白的產品開發難度依次提升。植物蛋白作為最常見的替代蛋白，其在合成生物學方面的技術挑戰較低，主要在于需要添加合成大豆血紅蛋白來改善口感。細胞培養蛋白的技術難度最大，主要由于細胞衰老快、培養基成本高、味道和質地模仿難度大。海外圍繞替代蛋白開拓新應用、探索新路線的公司眾多，但中國企業在該領域關注度相對有限。截至2021年底，全球共有近110家專注細胞培養肉開發的初創公司，僅2021年就新增21家。此外，替代蛋白在微生物發酵乳

69、、植物合成蛋/蛋黃醬和純素膠原蛋白領域也有相關公司，例如美國的Perfect Day和Eat Just。品類技術路線代表公司產業階段植物蛋白肉以改造的大豆蛋白、豌豆蛋白等作為基質，通過添加劑調味（部分使用生物發酵增添風味）國外：Impossible Foods;Beyond Meat國內：米特加，未食達Impossible Meat已通過美國FDA認證，正式進入零售階段Natures Fynd 獲得美國FDA 許可上市真菌蛋白Fy，推出香腸和奶酪新加坡全球首個通過Eat Just細胞培養肉的上市許可；美國UPSIDE Foods雞肉2022年11月獲批Perfect Day的無動物乳清在多個類

70、別的產品中都有使用國外：Natures Fynd國內：新奇點國外：UPSIDE Foods；Mosa Meat國內：周子未來國外：DSM；Perfect Day；Eden Brew；Remilk國內：昌進生物通過微生物發酵來生產目標蛋白質動物的干細胞培養組織提取出的牛奶DNA添加到微生物中，通過發酵技術產生乳清蛋白和酪蛋白生物發酵肉細胞培養肉乳制品類 產業化進程低高 圖16合成生物學在替代蛋白上的應用上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital21中國合成生物學產業白皮書20242032年：直接由動物細胞培養出來的替代蛋白質實現與動物蛋白價格持平（如East Just）2025年：基

71、于發酵的蛋白質實現與動物蛋白價格持平（如Quorn、Impossible Foods、Perfect Day）2023年：植物替代首先實現與動物蛋白價格持平（如Oatly、Beyond Meat）平均實現平價的時間2傳統動物蛋白202020302035202320322025成本傳統動物蛋白或替換蛋白（口感、質地）的銷售成本1簡介來源：專家訪談；行業報告；Blue Horizon分析；BCG分析。1美國和歐盟為示意數據，為清晰起見，省略了按產品組和地理位置劃分的差異。2在每個蛋白質來源中，更昂貴的肉類類型（如牛肉）的替代品首先達到成本平價，隨后與低成本肉類（如雞肉）實現平價；區域之間或存在 差

72、異，但為清晰起見做省略處理。圖17替代蛋白銷售成本預測植物蛋白 目前市場上的主要選擇 預計在2023年實現與動物蛋白價格持平 預期將以接近市場增速的速度穩定增長發酵蛋白 當前全球以一家歐洲生產商（Quorn）為主 預期在2025年實現與動物蛋白價格持平 管線及技術進步將推動發酵蛋白平價后的快速增長，并在未來帶來相當大的消費量動物細胞培養蛋白 假設2022年進入市場并產生消費量，且消費量由供應/生產能力決定 預計在2032年實現與動物蛋白價格持平 預計在實現平價和工業化生產后，消費將大幅增長 20212223242526272829303132333469221335 13 15 16 18 2

73、0 24 29 36 46 53 65 70 75 80 88 976以百萬公噸計 植物蛋白 發酵蛋白 動物細胞培養蛋白22%8%13%CAGR2025CAGR2530CAGR3035 滲透率（%）2%2%3%3%3%3%3%3%5%6%8%8%9%10%11%11%66%120%52%111%8%45%16%7%12%簡介來源：USDA；Euromonitor；UBS；ING；GFI；專家訪談；BCG分析。圖18替代蛋白全球消費預測上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital22中國合成生物學產業白皮書2024對食品及營養領域，合理的選品同樣是不容忽略的挑戰（參閱圖19）。此外，對

74、中國企業還存在其他三個層面的挑戰：技術層面：首先是專利問題，先發企業已建立專利護城河，后來者商業化需要獲得專利授權；其次是底盤細胞選擇，技術路線的選擇需要滿足國家政策法規，不同菌種的選擇將影響產量和成本。工藝開發：上游過濾純化工藝均為保密，本土企業尚需長時間的積累與摸索。監管層面：國內對于采用細胞工廠的基因改造食品及添加劑持保守態度，尚無該類型技術產品獲批；國內食品添加劑要求較為嚴格，使用菌種必須已列入國家規定的菌種使用目錄。原料藥和醫藥中間體除開發生物創新藥外，合成生物學在醫藥領域的另一大類應用為原料藥和中間體生產。預計全球原料藥市場規模將從2020年的1873億美元增至2025年的2483

75、億美元；全球中間體市場規模在2028年將達到約374 億美元，從2021年計的年復合增長率超過6%。成熟 海外市場：合成生物學路線已經完全取代化學合成路線，用于嬰兒食品添加 中國市場：2023年10月第一款HMO獲批用于嬰兒奶粉較成熟 海外近50%的人工合成香蘭素已采用合成生物學方法生產，且比例逐年提升尚不成熟 當前商業化普及較差，美國首個人工合成豬肉香腸企業New Age Eats于2023年批產重要的母乳成分，適用于大部分嬰幼兒完全去除了化學合成中重金屬殘留問題成本與化學合成持平相比化學合成和自然提取成本優勢顯著成本遠高于傳統肉食品風味還原度高于化學合成，但距離自然提取有差距口感和風味與自

76、然肉有顯著差異全球香蘭素年需求量2000噸不被素食群體接受，無穩定人群在食品領域，相比傳統方案具備明顯技術優勢或成本優勢，且下游需求穩定的合成生物學應用，更可能取得商業化成功下游穩定需求合成生物技術成熟度合成生物成本優勢產品類型產業階段產品屬性母乳代聚糖（HMO）香蘭素動物細胞培養肉 圖19食品與營養領域選品思路上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital23中國合成生物學產業白皮書2024川寧生物和弈柯萊生物是生物發酵法生產原料藥和中間體的國內代表企業。川寧生物以生產抗生素原料藥為主，2022年收入達38億元，銷售毛利率和凈利率分別為25%和11%，不同產品的單價在100元/千克5

77、00元/千克之間。弈柯萊生物已量產的產品包括糖尿病藥物西他列汀中間體、艾滋病藥物度魯特韋中間體、農藥中間體等，2021年收入達3.3億元，毛利率和凈利率分別為37%和9%，西他列汀和度魯特韋單價分別約為1300元/千克和430元/千克。原料藥和中間體的生產正在由傳統的植物提取、化學法和發酵法，向更高效、更清潔的酶法工藝和細胞工廠過渡。當前以發酵法生產的藥物以及由其衍生的中間體和原料藥中，抗生素、維生素和他汀類藥物等是常見的大宗品種。與傳統的化學法相比，酶法技術通?？蓪⒍嗖胶铣珊喕癁橐徊胶铣?，將有機相反應轉變為水相反應，將低溫合成轉變為近常溫合成，在提高生產效率、減排控污、節能降耗等方面表現出明

78、顯的競爭優勢。細胞工廠在一定程度可理解為傳統發酵法的“工程化設計升級版”。酶法、細胞工廠等新興生產技術的開發除了生產成本及環境友好的考量外，也旨在打破傳統路線的桎梏、合成結構更復雜的高活性分子（參閱圖20）。然而，部分合成物質結構復雜，合成步數多，多手性中心，易形成有毒性的副產物等問題仍帶來相關技術及規?；a上的挑戰。合成生物學方案已進入實驗室階段，預計將快速替代現有合成方式成本優勢環境保護需求下降成本相比傳統方案不具優勢以紫杉醇為例，由于天然產物稀缺，合成生物學具備成本優勢，成為研究熱點 抗腫瘤、抗瘢痕形成、抗血管生成等多種藥理活性，目前臨床主要用于治療卵巢癌和乳腺癌 原材料“國寶”紅豆杉

79、不可再生，且15噸30噸紅豆杉樹皮/樹葉才可提純出1千克紫杉醇 導致治療一位卵巢癌患者需312棵百年以上的紫杉 如果生物合成達到1克/升,成本可降至500元/千克 李闖創團隊通過構建C1 C2鍵來完成八元環的合成，成功完成了紫杉醇的不對稱全合成，僅用21步，目前最短Amyris是以研究青蒿素起家的上市公司，2005年實現酵母生產青蒿素的技術突破，并規劃了100立方米的工業發酵裝置，每年可生產1億次1.5億次的瘧疾治療藥物，約占全球總需求的一半；然而，2013年起由于商業化進度不達預期，向消費護膚品生產轉型；2023年8月宣布破產 半合成紫杉醇從歐洲觀賞紫衫的枝葉中提取出中間體“10-脫乙酰漿果

80、赤霉堿”，半合成后成為紫杉醇衍生物“多西泰賽”價格高達 800元/千克1000元/千克 可使用大腸桿菌、煙草等作為底盤細胞，葡萄糖、纖維素等作為原料進行生產 是當下治療瘧疾最有效最重要的手段，也有研究拓展如抗腫瘤、治療肺動脈高壓、抗糖尿病等領域運用以青蒿素為例，由于來自患者人群的需求下滑，加之成本優勢不在，先行企業最終走向破產紫杉醇（Taxol）功效青蒿素（artemisinin）功效AMYRIS自然原料稀缺、合成效率低現有方法成本高昂隨全球衛生環境改善，瘧疾發生率逐年下降，青蒿素行業發展進入下滑期隨非洲大面積種植黃花蒿成功，植物提取成本下降，酵母生產優勢不復存在來源：專家訪談；BCG 分析。

81、圖20生物醫藥原料藥選品案例上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital24中國合成生物學產業白皮書2024農業應用農業是合成生物學近年來的重點研究方向之一，包括農作物（包括糧食作物和經濟作物）、畜牧水產等主要領域。中國人均耕地面積少，生物科技的應用尤為關鍵。此外，根據BCG研究，農業排放占全球人類活動溫室氣體排放總量的17%。來自農業體系的溫室氣體排放往往會造成更高的溫室效應，主要原因在于農業排放中的甲烷及氮氧化物占比較高。中國是農業排放的大國，農業減排道路任重道遠。在農業領域，合成生物學的研究重點圍繞減少肥料使用、減少碳排放、強化病害防控、提高生長效率等話題開展，但行業整體仍處于

82、早期。例如，從技術角度來看，合成生物學在農業應用中目前主要圍繞微生物改造，植物改造并未達到嚴格意義上的系統性重構遺傳及代謝體系。糧食作物領域又可分為育種、作物保護、作物營養等賽道，合成生物學在各細分領域均可發揮作用。其中，部分設計育種、固氮肥料和微生物農藥已實現商業化（參閱圖21）。以育種為例，合成生物學應用主要分為三類：通過野生植物馴化，提升產量和質量，具備廣闊的市場空間但尚未商業化；提高果實質量、固氮、抗蟲抗藥等性能改造的應用具有廣泛的應用場景且進展快，已有多種產品上市；通過合成生物學來促進羧化反應，提高光能利用，降低光呼吸損失，也具有巨大潛在價值，但尚未實現商業化。從技術角度，相比傳統育

83、種技術，基因編輯在新作物開發、性狀開發等方面具有目標明確、成本更低、耗時更短等明顯優勢。農業部于2022年1月發布農業用基因編輯植物安全評價指南（試行），特別適用于沒有引入外來基因的基因編輯植物，對國內生物育種技術研發與產業推動具有里程碑意義。以固氮固磷為例，通過合成生物學來聯合固氮固磷或微生物共生固氮以減少合成肥料的使用，前者進展更快，已有多家國際公司已推出相關產品，后者的技術仍不成熟。此外，合成生物學還可用于新型農藥開發，包括RNAi/微生物農藥和植物源農藥，除蟲效率更高，也取得了較多進展和產品布局。此外，還可利用合成生物學來搭建光自養平臺，能覆蓋諸多產業，想象空間巨大。經濟作物具有較高附

84、加值，且相較于糧食作物在政策端及消費者端敏感度均相對較低，發展前景廣闊。目前國內針對經濟作物的合成生物學發展仍處在較早期，主要有兩大原因：總經濟性不足：相較于糧食作物，經濟作物市場小很多，市場整體研究動力較主流糧食產品較弱；研究基礎缺乏：擬南芥、水稻、煙草等作為農業模式植物，相關積累深厚，也助益于其同科同屬植物的研究（例如與煙草同屬茄科屬的番茄），而大部分經濟作物本身的研究起步較晚、積累較少，挑戰更大。此外，經濟作物的商業化面臨“既保質量產量、也保色香味全、還需特色賣點”的更高挑戰，價格也需要具備競爭力。合成生物學在農業上的應用還面臨市場、監管、資金、技術四個方面的挑戰。在市場端，“轉基因作物

85、”部分消費者認可不足，存在反對聲浪，大部分地區育種難以集約化推廣；監管端，在以中國為代表的地區，肥料、農藥等生物制劑因存在生態風險，存在審批挑戰，審批時間甚至可達十年；資金端，除部分成熟市場外，大型農業公司較少，行業發展缺乏有力投資；技術端，植物天然性狀改造仍存在“卡脖子”，以植物的自身固氮為例，存在固氮酶存于葉片細胞中氮氣接觸不足等問題。上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital25中國合成生物學產業白皮書2024國際市場上涌現出一批生物農業科技的領先選手。在農藥方面，代表性的公司有AgBiome、Marrone Bio Innovations等。AgBiome是一家來自美國的農

86、業生物技術公司，于2012年在北卡羅來納州創立，該公司致力于通過微生物全基因組大數據平臺開發全新的 農業產品，例如生物農藥、生物肥料以及具有獨特性狀的作物等。Marrone Bio Innovations 于2006年成立于美國特拉華州，該公司致力于開發基于生物技術的蟲害管理方案和生產益于植物健康的產品，于2018年在納斯達克上市。Pivot Bio是微生物固氮創新領域的龍頭企業，于2010年在美國加利福尼亞州成立，投資者包括孟山都（Monsanto）、比爾和梅琳達蓋茨基金會等。Pivot Bio是第一家在商業領域采用微生物固氮的公司，其利用合成生物學技術，開啟微生物中固氮基因的表達，從而減少

87、化學氮肥的使用。在國內市場，一批領軍企業也在引領技術創新在商業領域的應用。慕恩生物成立于2016年，專注于將微生物組資源商業化，其建立的菌種資源庫目前已收集并保存了超25萬株功能菌株。綠氮生物成立于2022年，該公司致力于圍繞國家農業生產的重大需求，推動合成生物固氮技術的產業化。綠氮生物已經搭建了一套基于高通量篩選、合成生物學、機器學習和計算建模等前沿技術為一體的研發平臺體系。商業化現狀Y/N 設計育種 野生植物馴化 抗蟲抗藥作物改造 提高果實質量改造 打造植物自身固氮 作物聯合固氮 作物共生固氮 微生物群落構建 促進羧化反應 最小化光呼吸作用損失 提高水分及光能利用 RNA干擾 植物合成昆蟲

88、信息素及植物源農藥 開發微生物源殺蟲劑 綠色細胞工廠 作物關鍵酶及代謝途徑改造 構建生物混合系統減少農業合成肥使用提高植物生長及農業產量 澳洲國立大學Maria Ermakova研究團隊（澳大利亞）中國科學院分子植物科學卓越創新中心張鵬研究團隊 華南農業大學彭新湘教授團隊 Gain4Crops（歐盟資助的項目）英國格拉斯哥大學浙江大學合作團隊 Cibus（美國）Pivot Bio（美國）Dow AgroSciences（美國）馬克斯普朗克植物育種研究所（德國）Concentric Agriculture（加拿大）李家洋院士團隊 拜耳公司（德國）部分地區市場對“轉基因糧食”認可相對不足，存在反對

89、聲浪 中國等地區對光合作用的研究較美國相對零散化且與應用存在脫節 理論研究穩步推進，但應用實踐研究大多仍處于較早期 基因組發現尚處較早期，且基因編輯費時 植物天然性狀改造仍是難題 除部分成熟市場外，大型農業公司較少，行業發展缺乏有力投資 研發短板及創新不足 大部分地區育種難以集約化推廣“轉基因作物”部分消費市場認可不足 因生態原因，中國等地區生物農藥審批難，周期最長可達810年 目前基因組研究尚不成熟 基因構建存在“卡脖子”問題 長鏈步驟中的限速和相互調控相關問題尚未解決 核心酶的活性提升工藝尚待完善 GreenLight Biosciences（美國）Renaissance BioScien

90、ce（加拿大）中國科學院青島生物能源與過程研究所研究團隊 中國科學院分子植物科學卓越創新中心王成樹研究組及辛秀芳研究組 AgBiome（美國）上海交通大學生命科學技術學院倪俊教授團隊 馬克斯普朗克分子植物生理學研究所Ralph Bock團隊（德國）萊斯大學研究團隊（美國）抗蟲害光自養生物作為生產平臺實際應用方法機制代表公司及團隊發展挑戰來源：專家訪談；案頭檢索；BCG研究。圖21合成生物學在農業上的應用上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital26中國合成生物學產業白皮書2024國際上提出了農業合成生物學三個發展階段的戰略目標，即推動人工光合體系、固氮體系及生物抗逆體系三大方面的技

91、術發展應用，這三大技術發展方向同樣是中國在技術跨越階段（2020年2025年）的首要目標；中國還計劃在2026年2030年進入產業跨越階段，人工固氮和部分抗逆品種、新一代酶制劑與農藥等實現產業化，農業合成生物技術研發水平躋身世界先進行列；在2031年2035年進入整體跨越階段，中國農業合成生物技術研究開發與產業化整體達到世界先進水平（參閱圖22）。2025年建立標準化、規?；?、智能化的人工模塊和回路設計以及高適配底盤細胞改造 創制新一代高效根際固氮微生物產品，在田間示范條件下替代化學氮肥25%光合效率提升30%，生物量提升20%農作物耐受中度鹽堿化、耐旱節水15%開發非常規蛋白資源，主要霉菌毒

92、素的生物降解率達到90%以上 人造淀粉完成中試試驗、人造肉奶規?；a工藝基本成熟 光合作用、生物固氮、生物抗逆、生物催化等相關的人工元器件和功能模塊在底盤生物中的適配提升 新型高效智能產品的設計與裝配方面實現技術突破 農業合成生物技術整體研發水平處于發展中國家領先地位 2030年建立蛋白質智能設計與定向進化等技術平臺，開發新一代生物農藥、飼用抗生素替代品等產品 擴大根瘤菌宿主范圍，構建非豆科作物結瘤固氮的新體系，減少化學氮肥用量50%光合效率進一步提升，產量提升10%農作物耐受中度鹽堿化并增產5%10%、耐旱節水20%建立人造淀粉工廠化車間模式、人造肉奶實現商品化生產 人工固氮和部分抗逆品種

93、、新一代酶制劑與農藥等實現產業化 農業合成生物技術研發水平躋身世界先進行列 2035年減少化學農藥和肥料用量30%以上，光合效率提升50%，產量提升10%20%，飼用抗生素替代率達80%以上 打通以二氧化碳和氮氣為原料直接合成淀粉和蛋白的高效生物途徑 人造淀粉實現商品化生產，植物和微生物源蛋白質替代率達30%中國農業合成生物技術研究開發與產業化整體達到世界先進水平技術跨越階段（20202025）產業跨越階段（20262030）整體跨越階段（20312035）中國階段特點相關目標展望來源：案頭檢索；BCG研究。圖22農業合成生物學中國發展目標3.3.3 中低產品單價、高需求量產品國家發改委發布“

94、十三五”生物產業發展規劃明確提出，要推動生物基材料、生物基化學品、新型發酵產品等的規?；a與應用，構建大宗化工產品、化工聚合材料、大宗發酵產品等生物制造核心技術體系，持續提升生物產品的經濟性和市場競爭力，推動生物制造規?；瘧?，爭取2020年現代生物制造產業產值超1萬億元，生物基產品在全部化學品產量中的比重達到25%，與傳統路線相比能量消耗和污染物排放降低30%?！笆?五”生物經濟發展規劃中，再次重申要“依托生物制造技術，實現化工原料和過程的生上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital27中國合成生物學產業白皮書2024物技術替代，發展高性能生物環保材料和生物制劑，推動化工、醫

95、藥、材料、輕工等重要工業產品制造與生物技術深度融合，向綠色低碳、無毒低毒、可持續發展模式轉型”及“積極開發生物能源”。作為世界生物發酵產業大國，2022年中國生物發酵產業主要產品總產值約2860億元，較2021年同比增長約10.6%，產量約3150萬噸，與2021年同比基本保持穩定。與此同時，歐洲工業生物技術2025遠景規劃也提出力爭于2025年實現“生物能源替代化石能源20%，生物基化學品替代傳統化學品10%20%，其中化工原料替代6%12%，精細化學品替代30%60%”?；谏锓ê铣傻母咝阅懿牧虾铣缮飳W在高性能材料上的應用在多種場景中具備商業化潛力，但多數仍處于初期研發階段（參閱圖23

96、）。部分品種實現商業化，例如部分細菌的聚酯分泌物性質類似于熱塑性塑料，在生產成本與傳統方法接近的情況下，可憑借低碳排獲得商業化優勢以PHA為代表，進入商業化階段的PHA共有4種：PHB、PHBH、P34HB、PHBV國內外均實現商業化生產：PA（尼龍）、TPU僅國外實現商業化生產：PE、PLA蜘蛛絲蛋白、蠶絲蛋白等黏附蛋白（如藤壺蛋白）、抗菌蛋白等 部分品種兩步法合成商業化已跑通（即通過合成生物學生產聚合物中間體，再化學聚合），但成本相比傳統酵母發酵優勢不明顯 整體處于實驗室毫克級研究階段，考慮其優異機械性能，預計將在航空航天、特種服飾領域前景廣泛 復雜蛋白質結構設計技術尚未突破，短期內無法替

97、代傳統工藝產品有天然微生物代謝途徑合成的聚合材料無天然微生物代謝途徑合成的聚合材料纖維材料類，具備強機械性能和/或生物相容性生物活性材料，具備其他特殊屬性，如去污、抗菌等高性能蛋白新型聚合材料高性能材料細分類型發展現狀代表性產品來源：案頭檢索；BCG研究。圖23合成生物學在高性能材料的應用其中，以PHA為代表的新型聚合材料可通過天然微生物代謝途徑合成，商業化程度高，部分細菌的聚酯分泌物可模擬塑料，性質類似熱塑性塑料，在生產成本與同類塑料相似的情況下，憑借低碳排獲得商業化優勢。上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital28中國合成生物學產業白皮書2024目前已發現的PHA單體種類超過

98、150種，不同類型PHA的材料性質也大為不同，可以模擬從熱塑性塑料到彈性體的不同塑料種類。但由于研究的限制，目前研究較深入的PHA單體種類只有15種，且材料性質已經展現出目前暢銷的石油基塑料的多數性能優點。但真正通過研究及生產實踐成功進入商業化階段的PHA種類更為稀少，目前主流類別僅有4種，為PHB、PHBHHx/PHBH、PHBV、P34HB。PHA的高生產成本和不穩定性阻礙了其商業化進程，如何優化PHA工業化生產已成為合成生物材料領域的研究熱點。PHA領域當前國外的領先企業如BioMers、Danimer Scientific，已到萬噸級別的生產；國內企業仍以千噸級別為主，其中藍晶微生物和

99、微構工場產能較大，自身宣傳都超過2萬噸。各企業正積極開發下一代工業生物技術以克服當前工業化瓶頸，其中底盤微生物的選擇和改造尤為重要，如采用嗜鹽菌及其他生長在特殊環境中的極端微生物，如嗜酸菌、嗜堿菌等作為底盤細胞。例如，藍晶微生物在油田土壤中發現的一種耐油菌，利用合成生物學技術對其進行工程化改造，使PHA的生產成本大幅降低；微構工場則在新疆艾丁湖發現了一種嗜鹽菌，該細菌耐高鹽、高堿，因此在生產過程中省去了高溫滅菌步驟。另一類聚合材料無法用天然微生物代謝途徑合成，需采用兩步法（合成生物學生產聚合物中間體，再化學聚合），但成本與傳統酵母發酵相比優勢不大。其中，如PA（尼龍）、TPU等聚合材料在國內外

100、均已實現合成生物學路徑的商業化生產，但PE和PLA目前僅國外實現商業化生產。以尼龍為例，2023年尼龍的全球市場規模約310億美元，下游應用包括衣物、毛毯、汽車部件等。過去尼龍都是石油基生產，植物基尼龍是顛覆行業的新可持續性材料。海外的Genomatica（美國）、Aquafil（澳大利亞）和國內的凱賽生物是代表企業。Genomatica（以下簡稱“Geno”）是該領域的全球龍頭創新企業，總部位于美國加州，致力于研發和生產可持續材料。1998年，克里斯托夫席林（Christophe Schilling）博士與加利福尼亞大學圣迭戈分校知名的合成生物學教授伯恩哈德帕爾松（Bernhard Pals

101、son）創立Geno。Geno擁有先進的生物工程技術、工業級規模性能、可持續影響力和跨度三個方面的的差異化優勢，其產品和技術獲得多個傳統大規模行業龍頭的認可，并與這些龍頭企業通過靈活的方式合作、合資。公司的核心產品發展歷程如下（參閱表2）。植物基尼龍是Geno的核心產品之一，Geno的專有技術可將可再生碳源植物中的糖轉化為尼龍前體，生成100%可再生碳為基礎的尼龍6（己內酰胺）。此外，Geno還可以生產尼龍66（己二胺）的前體。全球瑜伽服裝品牌龍頭企業Lululemon已經與Geno合作將植物基尼龍用于產品生產。2022年，Geno與旭化成（Asahi Kasei）合作開始商業化植物基尼龍66

102、，該合作開啟了植物基尼龍66的商業化。上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital29中國合成生物學產業白皮書2024時間產品2008首個生物基化學品1,4-丁二醇（1,4-butanediol，簡稱BDO）2016世界領先的生物塑料公司Novamont建立全球首個利用Geno的BDO技術生產化學中間體的工廠2017宣布BG丁二醇（butylene glycol）用于美容行業工藝流程2019 開始為天然美妝產品提供商業化Brontide 與全球知名的高性能材料提供商科思創（Covestro）合作，從植物中提取高性能材料2020與全球知名的尼龍生產商Aquafil合作，搭建工地試驗階段

103、規模（demonstration-scale）工廠，生產植物基尼龍62021 應用Geno工藝流程的第二個商業化工廠開始 將BDO技術授權給Qore，以QIRA為品牌生產丁二醇BDO Lululemon歷史上首次投資可持續材料，而尼龍是其數量最大的原料2022 Avela上市 與聯合利華（Unilever）和花王（KAO）合資，規?；a棕櫚油替代物表2|Genomatica核心產品發展歷程另一類高性能材料為高性能蛋白，如纖維材料類，具備強機械性能和/或生物相容性。蜘蛛絲蛋白、蠶絲蛋白等都是研究熱點，其產品商業化仍處于早期，整體處于實驗室 毫克級研究階段?？紤]其優異機械性能，預計在航空航天、特

104、種服飾領域前景廣泛。此外還有生物活性材料，具備去污、抗菌等特殊屬性，如黏附蛋白（如藤壺蛋白）、抗菌蛋白等，但因其蛋白結構復雜、相關技術尚未突破，短期內無法替代傳統工藝產品。未來需進一步開發模塊化蛋白質組裝技術，以還原對目標蛋白多樣的功能和性質要求。性能和成本兼顧是商業化應用的必要條件。例如，當前尼龍相關產品的合成已實現商業化，但用合成生物學方法制造餐具等一次性用品，上游碳源以葡萄糖為主，成本較高，尚無法規模替代現有塑料和陶瓷制品，需持續優化底盤細胞的營養利用路徑，進一步開發廉價碳源。上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital30中國合成生物學產業白皮書2024基于生物質的大宗化學品

105、及生物能源目前，全球的化工材料絕大多數仍來自石油。然而，石油作為一種有限的資源，能源枯竭問題亟待解決，同時，傳統化工生產帶來的環境污染矛盾也日漸突出。合成生物學在大宗商品上將聚焦成本節降，實現對原有生產方式的迭代，并能實現綠色生產、環境友好、資源節約等目標（參閱圖24）。開發現狀產品舉例代表企業 合成生物學可合成的大宗化學品僅幾十種，在整體基礎化學品中的占比還非常有限，未來提升空間巨大 大宗化學品合成生物學法降本明顯（約20%40%），因此一旦技術取得突破，往往由龍頭企業迅速搶占大量市場份額 合成生物學主要將通過優化碳源（如用纖維素代替糧食作物）、探索新生物能源形式兩方面作用于生物能源產業發展

106、 生物能源面臨高昂成本和低廉價值的矛盾，一旦單位熱值成本與化石燃料持平，其可再生特性將帶動行業快速成長碳源優化：纖維素乙醇、生物柴油、劣質蛋白生產沼氣新生物能源形式：生物脂肪烴、生物氫、生物電LanzaTech：全球第一家上市的合成生物學能源企業，已經實現基于固廢循環使用合碳捕捉技術的低成本液態生物燃料制備，同時工業廢氣制造航天燃油和柴油技術正在研發中合成生物學基本實現替代：乙醇、丙二醇等合成生物學逐步產業化/取得成本優勢：乙二酸、丁二酸、1,4-丁二醇、乳酸等技術已突破，產業化在即：3-羥基丙酸、丙烯酸等華恒生物：丙氨酸市場全球占有率超過50%凱賽生物：長鏈二元酸全球占有率超過80%Amyr

107、is：壟斷全球法尼烯，且甜菊糖市場占有率超過30%大宗化學品實現規模生產下的成本優勢，是低單位價值的大宗產品商業化成功的關鍵生物能源來源：案頭檢索；BCG研究。圖24合成生物學在大宗商品上的應用合成生物學可合成的大宗化學品僅幾十種，在整體基礎化學品中的占比還非常有限，未來提升空間巨大。不少大宗化學品合成生物學法降本明顯（約20%40%），因此一旦技術取得突破，往往會經由龍頭企業迅速搶占大量市場份額，例如，華恒生物的丙氨酸市場全球占有率超過50%；凱賽生物的長鏈二元酸全球占有率超過80%；Amyris壟斷全球法尼烯，且甜菊糖市場占有率超過30%。當前，乙醇、丙二醇等基礎化工品已基本實現合成生物學

108、生產替代；乙二酸、丁二酸、1,4-丁二醇、乳酸等分子已在逐步產業化，合成生物學展示出明顯成本優勢；3-羥基丙酸、丙烯酸等已實現技術突破，產業化在即。國外傳統化工巨頭均以多種方式布局合成生物學領域。巴斯夫自研自產生物基琥珀酸，同時獲得Genomatica的許可，應用合成生物學方法生產1,4-丁二醇及下游的四氫呋喃，并投資了合成生物公司恩和生物。杜邦則在2004年與泰萊（Tate&Lyle）組建合資公司，上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital31中國合成生物學產業白皮書20242013年宣布首次成功使用生物基工藝實現商業化生產1,4-丁二醇。此外，杜邦亦自研自產1,3-丙二醇（PD

109、O），以及用PDO聚合成的Sorona聚合物材料，用于地毯及服裝行業。同時杜邦還與ADM公司合作，共同開發新型可再生材料生物基呋喃二羧酸甲酯。住友化學則建立SynBio Hub，利用合成生物學技術，與Zymergen公司合作共同生產聚酰亞胺薄膜Hyaline，并投資合成生物學新興企業Conagen。國內化工企業在該領域起步相對較晚。梅花集團在2011年與國內科研機構合作開展合成生物高性能菌種開發工作，重新設計系列氨基酸菌種，大幅提升谷氨酸、賴氨酸和蘇氨酸的生產轉化率。首鋼集團于2011年與LanzaTech成立合資公司，用合成生物學技術改良乙醇梭菌，用一氧化碳生產蛋白，創造了工業化條件下一步生

110、物合成蛋白質收率85%的世界紀錄。萬華化學則在2020年與天津科技大學成立合成生物學聯合研究院，推動乳酸單體生物合成技術升級及關聯技術研發。中國石化在2021年聯手新和成，共同投資30億元入局生物合成蛋氨酸，探索產能提升。安琪酵母于2021年和森瑞斯生物科技成立合資公司，共同推進以合成生物技術為基礎的開發工業大麻和新材料橡膠的生產中試及其產業化項目。恒逸研究院于2022年啟動生物基呋喃二羧酸甲酯的綠色合成項目等。此外，合成生物學將通過優化碳源（如用纖維素代替糧食作物）、探索新生物能源形式這兩個方面作用于生物能源產業發展。生物能源面臨高昂成本和低廉價值的矛盾，一旦單位熱值成本與化石燃料持平，其可

111、再生特性將帶動行業快速成長。如纖維素乙醇、生物柴油、劣質蛋白生產沼氣等可實現碳源優化，而生物脂肪烴、生物氫、生物電等可作為新生物能源。LanzaTech是全球第一家上市的合成生物學能源企業，已經實現基于固廢循環使用合碳捕捉技術的低成本液態生物燃料制備，同時工業廢氣制造航天燃油和柴油技術正在研發中。上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital32中國合成生物學產業白皮書20244.中外產業生態對標4.1 國家和地方政策全球各國針對生物制造加快部署戰略規劃，并不斷增加資金投入，推動合成生物學應用加速發展，其中歐美高度重視合成生物學，布局較早。美國早在2006年開始支持合成生物學的相關研究

112、。2006年，美國國家科學基金會（NSF）向當時新成立的合成生物學研究中心（SYNBERC）提供為期十年共3900萬美元的資助，為美國的合成生物學研究領域奠定了基礎。2011年，美國國防高級研究計劃局啟動了生命鑄造廠計劃，旨在利用合成生物學通過對自然生物的操縱來獲取原創性新材料、新器件、新系統和新平臺。近年來，美國國立衛生研究院、國家科學基金會和能源部等也積極部署醫藥健康、能源環境、材料化工等領域的合成生物學的規劃和研究，連續三年發布了工程生物學、微生物組工程、工程生物學與材料科學等相關領域路線圖，從多維路徑推動美國合成生物學的發展。2005年，歐盟委員會成立的高級別專家組建議制定歐洲合成生物

113、學戰略和路線圖，自第六研究框架計劃起歐盟一直積極資助合成生物學的研發。英國、德國、法國研究學院分別發表合成生物學行業研究報告或設立研發中心，旨在提升行業發展優先級以及指明本國未來行業發展目標。2014年，歐洲合成生物學研究區域網絡發布歐洲合成生物學下一步行動及戰略愿景，繪制了歐洲合成生物學在基礎科學、支撐技術、產業和應用領域的短、中、長期路線圖。中國政策起步晚，但近年來支持力度增大。國家科技部最早于“十二五”期間，在“863”、“973”計劃中啟動了合成生物學研究項目，實質性地推動了這一學科的發展。在“十三五”生物技術創新專項規劃中，將合成生物技術列為“構建具有國際競爭力的現代產業技術體系”和

114、“發展引領產業變革的顛覆性技術”之一。2022年5月，國家發改委印發“十四五”生物經濟發展規劃，多次提及合成生物學，強調底層技術的建設，以及在醫藥、農業、食品等領域的應用。聚焦地方，北京、上海、天津、江蘇、廣東、山西、重慶、湖北、甘肅、貴州、福建等地，均明確提出了合成生物學方向的規劃和布局，陸續出臺支持合成生物學產業發展的落地政策（參閱圖25）。其中，北京在2021年11月發布北京市“十四五”時期國際科技創新中心建設規劃，其中提出重點研發一批高效遺傳轉化、精準基因編輯、合成生物技術等關鍵技術，構建現代化生物育種技術體系，培育一批重大動植物新品種，為保障國家糧食安全和食品安全提供品種與技術儲備。

115、天津在2021年8月發布的天津市科技創新“十四五”規劃中17次提到合成生物學，天津目標成為全球合成生物技術的原始創新策源地以及合成生物學產業的戰略高地。上海自2022年起密集發布了合成生物學產業相關政策，上海上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital33中國合成生物學產業白皮書20242021年9月發布的甘肅省“十四五”科技創新規劃中多次提到合成生物學，包括建設合成生物學省級重點實驗以及將其納入基礎研究和應用基礎研究融合發展重點方向甘肅2022年1月發布的重慶市科技創新“十四五”規劃（2021-2025年）中4次提到合成生物學，包括塑造合成生物學等未來產業先發優勢，重點開展農業領域

116、合成生物學技術基礎研究等重慶2021年9月發布的湖北省科技創新“十四五”規劃，聚焦腦科學與類腦研究、合成生物學、磁約束核聚變等變個性技術方向，布局前沿交叉基礎研究，推進顛覆性技術創新湖北2021年11月發布的貴州省“十四五”科技創新規劃中合成生物學相關的領域包括：聚合生物基功能助劑關鍵技術、化學藥物高效生物合成技術、天然產物高效生物合成技術等貴州2022年4月發布福建省加快生物醫藥產業高質量發展的是實施方案，生物制造作為重點領域列入。支持合成生物學、酶工程、發酵工程等技術研究、產品研發福建2022年2月，發布山西省合成生物新材料產業2022年行動計劃，培育鍛造合成生物產業鏈，打造中部地區全國領

117、先的合成生物新材料產業集群，推動山西省合成生物新材料產業向高端化、智能化、規?；l展山西2021年發布廣東省科技創新“十四五”規劃，提出將合成生物學領域作為“前沿技術和顛覆性技術研究”實施研發專項，以及加快建設合成生物研究重大科技基礎設施等；深圳市更是從2021年起，陸續持續推出多條支持合成生物學產業發展的行動方案廣東2023年9月27日發布上海市加快合成生物創新策源 打造高端生物制造產業集群行動方案（2023-2025年），提出到2030年建設合成生物全球創新策源高地、國際成果轉化高地和國際高端智造高地，基本建成具有全球影響力的高端生物制造產業集群上海2021年9月江蘇省政府發布江蘇省“十四

118、五”科技創新規劃，將合成生物學作為14個戰略性前瞻性重大科學問題之一，并強調重點發展農業合成生物技術2022年以來，蘇州、常州等地接連推出支持合成生物學發展的相關政策江蘇2021年8月發布的天津市科技創新“十四五”規劃中17次提到合成生物學，天津目標成為全球合成生物技術的原始創新策源地以及合成生物產業的戰略高地天津2021年11月，發布北京市“十四五”時期國際科技創新中心建設規劃，重點研發一批高效遺傳轉化、精準基因編輯、合成生物技術等關鍵技術，構建現代化生物育種技術體系，培育一批重大動植物新品種，為保障國家糧食安全和食品安全提供品種與技術儲備北京來源：公開資料整理；案頭研究；BCG分析。圖25

119、國內主要省市合成生物學相關政策市加快合成生物創新策源 打造高端生物制造產業集群行動方案（2023-2025年）中提出到2030年建設合成生物全球創新策源高地、國際成果轉化高地和國際高端智造高地，基本建成具有全球影響力的高端生物制造產業集群的目標。廣東省在廣東省科技創新“十四五”規劃中提出將合成生物學領域作為“前沿技術和顛覆性技術研究”實施研發專項，以及加快建設合成生物研究重大科技基礎設施等。4.2 產業集群、產業園美國培育了全球近七成合成生物學企業，區域分布高度集中。加州的灣區與圣迭戈聚集了美國超半數的合成生物學企業，其中包括Amyris、Zymergen、Twist Bioscience、C

120、odexis、Apeel Sciences、Impossible Foods、insitro等行業頭部企業。上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital34中國合成生物學產業白皮書2024中國合成生物學開始快速追趕，企業分布多點開花，已經形成以深圳、天津、上海為代表的產業集群。深圳以華大基因為核心，吸引了國內超一半合成生物初創企業。截至2023年10月，光明區內合成生物企業數量已突破80家，總估值超270億元，深圳已成為國內合成生物學產業的重要一極。天津已經明確將生物制造作為帶動未來經濟高質量發展的關鍵力量，加快推動天津生物經濟前瞻布局、創新發展，將建立特色產業基地，推動“生物制造谷

121、”建設，并進一步發揮天津港口、自貿試驗區、自主創新示范區綜合優勢，與大型中央企業合作，在天津設立健康糖產業園區。上海則聚集了藍晶微生物、凱賽生物、奕柯萊生物等頭部企業。未來上海將以浦東新區創新突破為核心，以金山區和寶山區制造承載為兩翼，打造“一核兩翼”的合成生物學產業空間布局。4.3 科研機構美國合成生物學科研以加州的斯坦福大學、加州大學伯克利分校等和馬薩諸塞州的哈佛大學、麻省理工學院（MIT）等為代表，其中加州大學系統有著全球范圍內合成生物學研究領域的最強團隊，MIT有著全球頂尖的基因設計研究中心（參閱圖26）。當前中國的合成生物學尚處于起步階段，除了國家層面的頂層設計，地方各地也在加緊布局

122、合成生物新賽道，北京、上海、天津等地現已經成為國內合成生物學研究的主要陣地。深圳合成生物學科研實力雄厚，相關合成生物學研究院所共四所。2017年深圳先進技術研究院成立國內首個合成生物學研究所，2019年以深圳先進院和合成院為基礎，投資7億元建設中國首個合成生物研究重大科技基礎設施。天津是合成生物學研究的重要前沿陣地，有兩個研究院所，其中包括總投資近20億元的國家合成生物技術創新中心。上海是國內合成生物發源地，是中國第一個合成生物學重點實驗室、第一個合成生物學科學聯盟、第一個合成生物學專業委員會的誕生地。上海合成生物學科研院所共三個，其中以2008年成立的中科院合成生物學重點實驗室為代表。上海合

123、成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital35中國合成生物學產業白皮書20244.4 資本投入根據Pitchbook數據顯示，在2017年至2021年的五年間，全球合成生物市場對風險投資和私募股權投資者的吸引力不斷提升。2021年，合成生物市場吸引投資達到近年來高點，融資額達87億美元，融資筆數達391筆。在投資者的支持下，合成生物學的技術應用及場景拓展進入快速發展通道。2022年之后資本市場逐漸回歸理性。2022年，全球合成生物融資額為54億美元，融資筆數為376筆。2023年前三季度，資本市場融資額20億美元，融資筆數193筆，較前一年同期亦有所下降。在此背景下，市場估值環境也進一步

124、向理性發展（參閱圖27）。在國內資本市場，合成生物學也是一個高度活躍的賽道。從2017年至2021年的五年間，風投及私募股權投資額從5100萬美元上升至19億美元，融資筆數從12筆上升至74筆。2021年也是國內合成生物資本投資的大年。2021年10月，國內合成生物醫美公司巨子生物以11美元A輪融資額，成為當年度單筆融資最大的合成生物投資項目（73.6億元人民幣）。中國合成生物學開始快速追趕，企業分布多點開花美國培育了全球近七成合成生物學企業，區域分布高度集中 斯坦福大學、加州大學伯克利分校等，其中加州大學系統有著全球范圍內合成生物學研究領域的最強團隊 聚集了超半數美國合成生物學企業，其中包括

125、Amyris、Zymergen、Twist Bioscience、Codexis、Apeel Sciences、Impossible Foods、insitro等行業絕對頭部企業 哈佛大學、麻省理工學院等，其中MIT有著全球頂尖的基因設計研究中心 聚集了Ginkgo Bioworks、Caravel Bio、Motif Foodworks、Joyn Bio、ElevateBio等頭部企業 有牛津大學、劍橋大學等10+合成生物學研究中心，HDR UK、NIHR、BIA等15+數據與知識中心，倫敦和厄勒姆兩大DNA鑄造廠，并建立了完整的企業孵化機制與市場監管機制等，聚集了約100家合成生物學相關企

126、業 有清華大學、北京大學、北京化工大學等國內頭部合成生物學相關院校 聚集了博雅輯因、微元合成、鎂伽生物等頭部企業 合成生物學研究的重要前沿陣地，有2個研究院所，其中包括總投資近20億元的國家合成生物技術創新中心 國內合成生物發源地，3個相關研究院所，包括國內第一所合成生物學重點實驗室 張江與南大“1+1”的產業園布局，聚集了藍晶微生物、凱賽生物、奕柯萊生物等頭部企業 4個研究院所，科研實力雄厚 以華大基因為核心，吸引了國內超一半合成生物初創企業 以深圳先進院和合成院為基礎，投資7億元建設中國首個合成生物研究重大科技基礎設施 杭州、江蘇、山西、山東、湖北也開始布局 北卡伊利諾伊、紐約等地也有部分

127、合成生物學企業聚集 California Massachusetts North California Illinois Virginia New YorkState（group）$5.38B$4.48B$0.36B$0.34B$0.32B$0.30BUS Synthetic Biology Funding by State（2009-2019）加州：灣區與圣迭戈馬薩諸塞州：波士頓英國深圳上海天津北京來源：公開資料整理；案頭研究；BCG分析。圖26國內外主要合成生物學產業集群上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital36中國合成生物學產業白皮書2024中國合成生物市場與全球高度協同

128、，因此進入2022年以來資本市場進入相對冷靜期。2022年，國內合成生物賽道融資額接近11億美元，融資筆數93筆。2023年前三季度，國內資本市場融資額5.5億美元，融資筆數58筆（參閱圖28）。1,4982,8752,9764,1388,7065,423212253272340391376項目數量（筆）投資額（百萬美元）4,1672,0162981933Q223Q23201714,00012,00010,0008,0006,0004,0002,0000400300200100020182019202020212022來源：Pitchbook；B Capital分析。圖27全球合成生物市場風投

129、及私募股權投資活動3,0002,0001,00008060402004851,915512664011,088122125297493201720182019202020212022風投及私募項目數量（筆）風投及私募出資額（百萬美元）99455472583Q223Q23來源：Pitchbook；B Capital分析。圖28中國合成生物市場風投及私募股權投資活動上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital37中國合成生物學產業白皮書20244.5 行業協會4.5.1 行業相關主管行政機構與中國合成生物學產業各行業相關的國家主管部門主要包括國家發展與改革委員會、國家工業和信息化部、國家

130、科技部、國家農業農村部、國家衛生健康委員會、國家市場監督管理總局、國家藥品監督管理局、各省食品藥品監督管理局等（參閱表3）。機構名稱主要職責國家發展與改革委員會擬訂綜合性產業政策，研究提出綜合性政策建議：組織高技術產業發展、產業技術進步的戰略、規劃和重大政策；組織產業創新中心的建設國家工業和信息化部擬訂實施行業規劃、產業政策和標準，監測工業行業日常運行：擬訂及組織實施行業中長期規劃、政策和標準，指導行業發展；組織工程創新中心的建設國家科技部擬定行業發展宏觀戰略和促進方針、政策、法規：研究確定行業發展的重大布局和優先領域；推動科技創新體系建設，提高科技創新能力；組織技術創新中心的建設國家農業農村

131、部負責全國飼料、飼料添加劑的管理工作國家衛生健康委員會開展食品安全風險監測評估，公布食品安全標準，對新品種的安全性進行審查國家市場監督管理總局主要負責制定化妝品、醫療器械監督管理的政策、規劃并監督實施，參與起草相關法律法規和部門規章草案，負責化妝品、醫療器械生產許可；衛生監督管理和有關產品的審批工作，組織查處化妝品、醫療器械的研制、生產、流通方面的違法行為；組織實施化妝品、醫療器械的安全、衛生、質量監督檢驗和監督管理，管理化妝品、醫療器械的生產、加工單位的衛生注冊登記國家藥品監督管理局負責特殊化妝品、進口普通化妝品、化妝品新原料的注冊和備案管理，并指導監督省、自治區、直轄市藥品監督管理部門承擔

132、的化妝品備案相關工作；委托具備相應能力的省、自治區、直轄市藥品監督管理部門實施進口普通化妝品備案管理工作省食品藥品監督管理局綜合監督管理藥品、醫療器械、化妝品、保健食品和餐飲環節食品安全，對食品藥品進行行政許可的監管表3|合成生物學產業主要相關國家部委 來源：根據各國家部委官方網站公開信息整理。上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital38中國合成生物學產業白皮書20244.5.2 行業自律組織在合成生物學的不同應用方向下，各個行業自律組織及行業協會也積極發揮著作用。行業協會及自律組織在行業標準制定、產業政策建議、對外發展交流、新技術推廣普及、行業調查研究等方面扮演著不可或缺的角色

133、（參閱表4）。機構名稱主要職責主要相關 產業方向中國生物發酵產業協會組織開展行業技術交流和人才培訓工作，負責新產品、新工藝、新技術、新材料、新設備的推廣，進行技術咨詢服務，組織生物技術發酵制品進出口業務農業、食品與營養、高性能材料、大宗化學品中國飼料工業協會協助政府部門規范行業行為，倡導行業自律，制定行規行約，營造行業公平競爭的良好環境；建立信用管理制度，促進會員企業誠信經營，維護行業公平競爭農業中國香料香精化妝品工業 協會受政府委托起草行業發展規劃和產業政策，積極推動行業發展；制訂并組織實施行業自律性管理制度，規范行業行為，推動行業誠信建設，維護公平競爭的市場環境消費個護中國輕工業聯合會調查

134、研究輕工行業經濟運行、企業發展等方面的情況，向政府反映行業企業的意見和要求；組織、協調、舉辦行業大型國內及國際展覽會；參與行業質量認證和監督管理工作，為企業的質量工作提供診斷、咨詢服務消費個護、高性能材料中國醫療器械行業協會主要負責醫療器械產業及市場研究，代表會員企業向政府有關部門提出產業發展建議與意見，維護醫器械企事業單位合法權益，對會員企業提供公共服務并進行行業自律管理等生物醫藥中國食品添加劑和配料協會承擔著行業引導和服務的職能，調查研究行業的重大課題，參與本行業的國家標準、行業標準的制定和修改，建立行業自律機制食品與營養中國生物工程學會組織學術活動，推動學術交流，加速研究成果向生產轉移，

135、促進產業發展大宗化學品、生物能源中國石油和化學工業協會開展經濟發展調查研究、行業統計調查工作：制定行業規劃，加強行業自律，規范行業行為；組織質量管理，參與質量監督，參與制定國家、行業標準等大宗化學品、生物能源中國紡織工業聯合會調查研究行業現狀及發展趨勢，提出有關方面的意見和建議：制定行規行約，規范行業行為，建立行業自律機制，維護行業利益等高性能材料、大宗化學品表4|合成生物學產業主要相關行業自律組織來源：根據各行業自律組織官方網站公開信息整理。上海合成生物學創新中心波士頓咨詢公司B Capital39中國合成生物學產業白皮書2024關于作者上海合成生物學創新中心團隊金勤獻是上海合成生物學創新中

136、心戰略發展委員會主席、北京清華工業開發研究院長。付小龍是上海合成生物學創新中心理事長、北京清華工業開發研究院副院長。波士頓咨詢公司（BCG）團隊吳淳是波士頓咨詢公司（BCG）董事總經理、全球資深合伙人，BCG中國區執行合伙人。胡奇聰是波士頓咨詢公司（BCG）董事總經理、全球合伙人，BCG醫療健康專項中國區核心領導。劉宇婷是波士頓咨詢公司（BCG）合伙人，BCG醫療健康專項中國區核心成員。B Capital團隊蔡薇是B Capital主管合伙人、中國區負責人。喬繼英是B Capital資深董事經理。致謝感謝B Capital同事陸海中、孫婧璠為本報告撰寫所做的貢獻。上海合成生物學創新中心波士頓咨

137、詢公司B Capital40中國合成生物學產業白皮書2024關于上海合成生物學創新中心上海合成生物學創新中心（SHBIC）成立于2023年11月，是在上海市科委的支持與指導下，由國內領先的科技產業服務機構聯合頭部合成生物學科技創新合作伙伴共同發起成立的民辦非企業單位性質的非營利機構。創新中心以非盈利方式與國內外科研機構、非盈利組織、領軍企業等廣泛合作，面向全球開展合成生物領域人才網絡搭建、技術合作、概念驗證、科技成果轉化等工作。關于波士頓咨詢公司波士頓咨詢公司（BCG）與商界以及社會領袖攜手并肩，幫助他們在應對最嚴峻挑戰的同時，把握千載難逢的絕佳機遇。自1963年成立伊始，BCG便成為商業戰略

138、的開拓者和引領者。如今，BCG致力于幫助客戶啟動和落實整體轉型，使所有利益相關方受益賦能組織增長、打造可持續的競爭優勢、發揮積極的社會影響力。BCG復合多樣的國際化團隊能夠為客戶提供深厚的行業知識、職能專長和深刻洞察，激發組織變革。BCG基于最前沿的技術和構思，結合企業數字化創新實踐，為客戶量身打造符合其商業目標的解決方案。BCG創立的獨特合作模式，與客戶組織的各個層面緊密協作，幫助客戶實現卓越發展，打造更美好的明天。關于B CapitalB Capital是一家全球型投資機構，致力于通過投資領先科技企業不斷開創未來。目前，B Capital管理超過60億美元資產，旗下設有多支基金，投資階段涵蓋種子期、早期、以及后期。B Capital的投資領域主要聚焦于科技應用、醫療健康、雙碳減排。公司于2015年成立，在亞洲及北美9個城市設有辦公室。B Capital是波士頓咨詢公司（BCG）的戰略合作伙伴，積極為全球創業者提供業務擴展、商業管理等方面的全方位支持。