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1、 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 2022024 4 易凱資本中國健康產業白皮書易凱資本中國健康產業白皮書 合成生物學合成生物學篇篇 2022024 4.04.04 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 1.1.根據易
2、凱資本測算根據易凱資本測算中國生物制造市場中國生物制造市場 20232023 年接近年接近 42004200 億,未來十年保持接近億,未來十年保持接近 1717%高速增高速增長。長。根據合成生物學主要的六大應用賽道的市場規模試算,中國 2020 年、2021、2022 年生物制造市場總規模分別為 2372.4 億元、2898.4 億元以及 3479.4 億元。根據公開數據以及合理的假設,我們預測生物制造市場在中國 2023 年的整體規模不低于 4139.2 億元,2020-2023 年期間的復合增長率經測算接近 20%。在醫療健康、工業化學品、生物農業、食品飲料、美妝日化以及上游技術六大應用場
3、景中,以 2023 年為例,醫療健康仍是生物制造產業目前最大的細分市場,生物制造產業在醫療健康場景的規模達到 2360.8 億元。2033 年,中國的生物制造市場將達到近 2 萬億元。其 2023 年至 2033 年期間的復合增長率為 16.6%,市場將處于黃金高速發展期。市場規模計算中,我們主要關注醫療健康、工業化學品、生物農業、食品飲料、美妝日化以及上游技術中主要的和生物制造相關的應用方向。以醫療健康賽道為例,我們計算了與生物制造相關的生物制藥與醫用材料的市場規模。以下表格是各細分賽道的拆解明細:2023 年,生物制造產業在醫療健康場景的規模達到 2360.8 億元;另外,工業化學品場景的
4、規模達到 741.6 億元,生物農業場景的規模達到 702.8 億元,食品飲料場景的規模達到 212.9億元,美妝日化場景達到 50.9 億元,上游技術場景達到 70.2 億元。19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 目前生物制造產業正處于創新成長期,合成生物技術顛覆了傳統行業發展邏輯目前生物制造產業正處于創新成長期,合成生物技術顛覆了傳統行業發展邏輯。其下游應其下游應用為傳統行業帶來了替代乃至顛覆,全面實現生
5、物制造產業升級。在政策和技術的雙重驅動用為傳統行業帶來了替代乃至顛覆,全面實現生物制造產業升級。在政策和技術的雙重驅動下,相關市場行業整體爆發式增長,合成生物下,相關市場行業整體爆發式增長,合成生物技術技術已從基礎研究全面轉入到生物制造產業發展已從基礎研究全面轉入到生物制造產業發展快車道??燔嚨?。2.2.未來未來十十年,生物制造將對全球經濟每年產生年,生物制造將對全球經濟每年產生超過超過 2 2 萬億美元的直接經濟影響。萬億美元的直接經濟影響。生物制造距離發展為成熟的產業體系還有很長一段路要走,但是生物制造具備重要且顯著的經濟價值,理論上約全球 60%的物質在未來可通過生物制造方式實現生產。根
6、據麥肯錫2020 年發布的的合成生物學報告 The Bio Revolution:Innovations transforming economies,societies,and our lives指出,預計未來 10 年,有 400 余個應用場景可被生物技術迭代或替代,這些應用可能對全球經濟每年產生超過 2 萬億美元的直接經濟影響。其中主要影響的四大賽道分別是醫療健康、農業和食品、醫美日化以及工業化學品/能源行業。19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街
7、8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 核心觀點核心觀點 1.1.20232023 年,是“生物制造”產業化元年,以合成生物技術為核心的生物制造企業在中國已經年,是“生物制造”產業化元年,以合成生物技術為核心的生物制造企業在中國已經迎來了商業化驅動的第二波浪潮。迎來了商業化驅動的第二波浪潮。從 2019-2022 年“生物合成萬物”的第一波浪潮到 2023 年,合成
8、生物學已從“技術”發展成為生物制造“產業”。生物制造產業正迎來商業化驅動的第二波浪潮。具備領先技術與量產能力的創新型企業蓬勃發展。在相關政策的保駕護航下,產業化先行者將率先邁入產品規?;蜖I收增長的黃金發展期。2.2.“生物制造”是國家綱領性產業,國央企、地方政府、知名高校、國有基金“舉大旗”推“生物制造”是國家綱領性產業,國央企、地方政府、知名高校、國有基金“舉大旗”推動“生物制造”產業發展。動“生物制造”產業發展。國家隊入局、地方政府牽頭、上市公司/龍頭企業參與等形式相結合。以特定區域優勢為基礎,聯動發展的模式已在全國形成地方性產業集群。2023 年,全國更多的區域在尋求自身在“生物制造”
9、產業中的優勢定位。3.3.國有資本引領下,一級市場交易目的和形式越發多樣化,退出方式越發多元化。國有資本引領下,一級市場交易目的和形式越發多樣化,退出方式越發多元化。人民幣及政府引導基金在未來 3-5 年將主導一級市場大部分初創企業的融資交易。生物制造企業融資與退出也將更具備中國特色,“擁抱國家大戰略”“與招商引資相結合”和“老股退出”等形式也將成為主要交易方式。4.“跨”(跨國企業)、“大”(大企業集團)、“上”(上市公司)們與生物制造產業的結合比“跨”(跨國企業)、“大”(大企業集團)、“上”(上市公司)們與生物制造產業的結合比以往更緊密。以往更緊密。部分有充足現金流的各傳統行業巨頭率先轉
10、型,尋求跟上時代的發展浪潮。作為“跨大上”們所追求的新的增長曲線,相關產業巨頭的投資、并購將會在 2024 年加速推動生物制造產業整合以及產業生態的規?;M程。5.5.上市受阻的生物制造準上市企業面臨重組再發展或轉讓出售的重要抉擇。上市受阻的生物制造準上市企業面臨重組再發展或轉讓出售的重要抉擇。伴隨著 2023 年 IPO 持續收緊的大背景,部分企業在闖關失敗或暫緩登陸資本市場后站在了發展的十字路口。如何通過收并購進行業務升級整合或者進行財務良性化調整擇機登陸二級市場,將會是企業發展的關鍵決策。6.6.合成生物學領域的合成生物學領域的 BIOBIO-AIAI 浪潮即將襲來,浪潮即將襲來,AIA
11、I 技術技術的的突破性進展進一步加快了生物制造突破性進展進一步加快了生物制造產業革新的步伐。產業革新的步伐。隨著 AI 技術、數據科學和自動化技術的發展,Bio-AI 模型大幅提升了生物制造產業全流 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 程的效率。高質量、多維度數據庫和樣本庫的積累逐漸成為產業競爭的關鍵,數據科學與合成生物技術的結合運用對于生物制造行業在 2-5 年的短期階段是“錦上添花”,長期賦能需要依賴“
12、干”-數據庫和“濕”-樣本庫的標準化。19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 一、一、20232023 年發生了什么年發生了什么 (一)(一)2 2023023 年,是“生物制造”產業化元年,以合成生物技術為核心的生物制造企業在中國已年,是“生物制造”產業化元年,以合成生物技術為核心的生物制造企業在中國已經迎來了商業化驅動的第二波浪潮。經迎來了商業化驅動的第二波浪潮。1.1.“合成生物合成生物”逐漸被逐漸被“生
13、物制造生物制造”提法替代,從提法替代,從“技術技術”逐漸轉變為逐漸轉變為“產業產業”。醫療健康。醫療健康、工業化學品、工業化學品、農業農業和和食品、食品、醫美及日化醫美及日化等行業賽道劃分正在被等行業賽道劃分正在被“生物制造生物制造”重構重構 邁入 2023 年,合成生物學已從技術突破階段,走向實際應用,其通過生物制造的方式重構傳統產業,形成全新的生物制造產業,為現有市場、用戶提供更貼合政策、市場和用戶的產品。全面從技術研究轉型成為產業應用,“生物制造”的提法逐漸替代“合成生物學”,也強有力表達了合成生物學應用的愿景是發展新質生產力,即創新起主導作用,擺脫傳統經濟增長方式、生產力發展路徑,具有
14、高科技、高效能、高質量特征,符合新發展理念的先進生產力質態,通過生物合成方式去制造傳統產品或者開發出全新的產品。生物制造被認為具有引領“第四次工業革命”的潛力,是世界各國競爭的熱點。2023 年以來,中國也明確的將生物制造列為重點發展的戰略性新興產業。從國家到各省市,多地陸續出臺推動生物制造產業發展的配套政策,產業進入黃金發展期。生物制造不僅是提升新質生產力的重要手段之一,其同樣能夠滿足企業的 ESG 需求,為經濟的綠色可持續發展提供堅實基礎。我國是全球工業大國,有超過萬億立方米、僅次于美國位居全球第二的工業尾氣量。通過工業尾氣發酵生產乙醇和飼料蛋白,可以在擺脫傳統發酵方式對糧食作物的過度依賴
15、之外,大幅提高尾氣利用的經濟效益和能源利用率,例如首鋼郎澤在國內實現了工業尾氣的生物法利用,目前已建成年產生物乙醇 21 萬噸,飼料蛋白 2.5 萬噸。除工業尾氣外,中國每年產生超千噸的廢棄油脂也是潛在的新一代碳源,重塑生物發酵產業鏈。此外,國內還有大量農林廢棄物,這些廢料中的大部分非常適合用生物技術加以利用??梢杂^察到的是,2023 年諸如上述提到的生物制造的生產新方式正在多個行業涌現。在生物制造賦能下,傳統行業將會被推動快速升級。2.2.大量資金涌入將推動大量資金涌入將推動“生物制造生物制造”產業帶動相關企業高速發展,有產業基礎或與產業龍產業帶動相關企業高速發展,有產業基礎或與產業龍頭合作
16、的企業將率先邁入產品規?;蜖I收增長的黃金發展期頭合作的企業將率先邁入產品規?;蜖I收增長的黃金發展期 在此前 2019-2022 年技術驅動的合成生物學的第一波浪潮中,行業內“玩家”曾面臨定位在“產品型”還是“平臺型”的選擇。隨著產業的發展及對商業模式的探索,越來越多的企業開始將自身的定位錨定在產品上。產業界、資本市場也越發青睞具有競爭力的產品品類,以及企業是否規?;a能力。這類公司在當前階段更容易形成商業閉環,以及與產業龍頭形成合作。易凱資本認為,生物制造產業已完成初期的商業模式探索,易凱資本認為,生物制造產業已完成初期的商業模式探索,“產品為王”“產品為王”的時代的時代已經已經來臨。來
17、臨。合成生物學在技術突破、產業應用、外部環境等方面,依然面臨著諸多挑戰,需要產學研各界攜手共同應對。規?;a(指企業能夠按照固定模式進行大批量的生產,不同應用領域產品大批量的定義可能存在規模量級差距)是生物制造產品實現商業化的路徑。生產規模放大是生物制造產品是否能夠實現產業化的關鍵環節,是生物制造企業必須跨越的關鍵門檻,因此如何解決工藝放大過程中的各種不穩定因素將成為關鍵。在工業級量產過程中,仍面臨如目標產率不穩定、噬菌體污染、裂解純化步驟繁瑣及各個環節的成本不可控等問題。我們認為,當我們認為,當前已經前已經擁有工業級量產能力,擁有工業級量產能力,選品“需求導向”選品“需求導向”且擁有且擁有
18、差異化技術壁壘差異化技術壁壘的企業將會領跑當前的的企業將會領跑當前的 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 商業化浪潮。商業化浪潮。(二)“生物制造”是國家綱領性產業,國央企、地方政府、知名高校、國有基金“舉大旗”(二)“生物制造”是國家綱領性產業,國央企、地方政府、知名高校、國有基金“舉大旗”推動“生物制造”產業發展推動“生物制造”產業發展 1.1.國家政策和地方政策紛紛出臺國家政策和地方政策紛紛出臺,生物
19、制造產業當前處于政策紅利期,生物制造產業當前處于政策紅利期 2022 年 5 月,我國正式發布“十四五”生物經濟發展規劃,提出推動生物技術和信息技術融合創新,加快發展生物醫藥、生物育種、生物材料、生物能源等產業,順應“追求產能產效”轉向“堅持生態優先”的新趨勢,發展面向綠色低碳的生物質替代應用。在在“十四五十四五”生物經濟發展規劃中,國家明確提出了合成生物學作為關鍵技術創新領域。生物經濟發展規劃中,國家明確提出了合成生物學作為關鍵技術創新領域。緊隨其后,習近平總書記在黨的二十大報告中提出:“樹立大食物觀”,并強調“發展生物科技、生物產業,向植物動物微生物要熱量、要蛋白”。2023 年 12 月
20、,習近平總書記出席中央經濟工作會議并發表重要講話習近平總書記出席中央經濟工作會議并發表重要講話,會議提到,要以科技創新推動產業創新,特別是以顛覆性技術和前沿技術催生新產業、新模式、新動能,發展新質生產力。要大力推進新型工業化,發展數字經濟,加快推動人工智能發展。打造生物制造、打造生物制造、商業航天、低空經濟商業航天、低空經濟等若干戰略性新興產業,開辟量子、生命科學等未來產業新賽道,廣泛應用數智技術、綠色技術,加快傳統產業轉型升級。2024 年 3 月,十四屆全國人大二次會議在北京開幕,新質生產力寫入今年的政府工作報告,并被列為 2024 年十大工作任務的首位。其中,在積極培育新興產業和未來產業
21、方面,政府工作報告明確,要加快創新藥等產業發展,積極打造生物制造等新增長引擎。生物經濟已成生物經濟已成為國家未來發展規劃的重要戰略組成部分。為國家未來發展規劃的重要戰略組成部分??梢杂^察到的是,無論是國家發展的綱領指導意見還是涉及國計民生的糧食策略,生物制造整體轉型已經成為中國未來發展的必經之路。在國家大力支持的大背景下,中央及區域陸續出臺生物制造產業相關政策,各地生物制造產業迎來了發展的黃金時段。19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 1
22、9 層 郵編 100005 各省市關于合成生物技術迭代、生物制造產業落地的配套政策陸續出臺。據統計,在地方層面,“十四五”以來,包括北京、上海、廣東、河南、山東等 3131 個省市個省市出臺了合成生物學相關支持、規范類政策,內容廣泛,主要從生物醫藥產業發展、發展高端生物制造、發展生物基材料、產業集群建設等方面展開規劃。這些政策為當地生物制造企業提供良好的成長環境,發揮區域優勢、解決地方剩余產能。易凱資本認為,易凱資本認為,合成生物技術正快速向實用化、產業化方向發展,合成生物學從基礎研究合成生物技術正快速向實用化、產業化方向發展,合成生物學從基礎研究到生物制造的產業發展已經進入了快車道。在飛速發
23、展的階段,建立一套系統的、科學的行業到生物制造的產業發展已經進入了快車道。在飛速發展的階段,建立一套系統的、科學的行業監管體系有助于行業的規范化發展。監管體系有助于行業的規范化發展。2.2.國家隊入局、地方政府牽頭、上市公司國家隊入局、地方政府牽頭、上市公司/龍頭企業參與等形式相結合,以特定區域優勢為龍頭企業參與等形式相結合,以特定區域優勢為基礎,聯動發展的模式已在全國形成地方性產業集群基礎,聯動發展的模式已在全國形成地方性產業集群 “十四五”期間,部分先行省市針對生物制造產業進行了相應的發展目標規劃,主要聚焦于我國東部、中部地區的省市,其中河南、上海針對生物經濟領域設立相應的發展目標,而吉林
24、、重慶等省份則聚焦于合成生物技術領域的創新,廣東、浙江等地則更傾向于依托合成生物技術優勢促進產業發展。隨著近兩年的政策快速落地,各個省市加速發展自身的合成生物技術中心與生物制造產業中心,京津冀地區、華中地區、珠三角地區與長三角地區已先后落成地方性中心。同時,各地區的發展優勢均不相同,例如山東省是玉米種植大省,而兩廣地區盛產木薯淀粉,這些代表省市中的企業生產選址通常離原料更近,運輸成本更低。此外,部分省市生產用電具有成本優勢,例如山西為代表的華中地區,山西擁有豐富的煤炭資源,煤電成本較低。作為技術迭代創新的源頭,以北京、上海、天津和深圳等為代表的科研院所聚集了大量技術型 19F,China Re
25、sources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 人才資源,此外,以廣東省、江蘇省、山東省為代表的制造業大省匯聚了一大批生產型人才,這也為生物制造產業發展提供了堅實的基礎。京津冀地區:京津冀地區:作為合成生物技術的源頭,京津冀地區是目前產學研結合發展較為領先的核心區域。其中,中國科學院微生物所、中國科學院天津工業生物技術研究所、清華大學、北京化工大學、天津大學等是合成生物技術領域領先的科研院所。圍繞頂尖科研院所,地方政府搭建了技術孵化平臺與產業
26、園。與此同時,大量上市公司的進駐完善了產業轉化的全鏈條,例如河北省秦皇島市在北戴河新區重點布局了生物制造產業園,同時與北京化工大學譚天偉院士團隊合作建設中試平臺,以期更多科技成果在當地轉化落地。長三角地區長三角地區:上海市全面布局生物制造產業。這里誕生了國內資本市場的首個生物制造概念上市公司凱賽生物。同時,江蘇省、浙江省也都在探索自身生物制造發展的優勢區域。其中,江蘇省常州市勢頭強勁,在生物制造產業這一新賽道上,常州全速搶占新風口,加快培育未來產業。隨著金壇合成生物產業園、西太湖合成生物創新產業園、長三角合成生物產業創新園陸續開園,常州已完成“一城三園”千億產業鏈布局;其中,深耕“兩湖”創新區
27、的武進區,正構建集合成生物學基礎研發、產業應用、創新轉化、產業投資于一體的全新產業生態。在浙江省,華東醫藥聯合杭州市拱墅區人民政府、浙江工業大學共建華東合成生物學產業技術研究院浙江省杭州西湖大學合成生物與生物智造中心。珠三角地區珠三角地區:粵港澳大灣區是合成生物技術的另一個高地,其中深圳市光明區備受關注。2018 年成立的光明區是深圳市最年輕的行政區,但在五年時間內,經濟規模由 2018 年的 917億元躍升至 2022 年的 1427 億元。區域定位上,光明區從舊農場、工業區向科學中心與北部中心跨越晉級,這些過程中,生物制造產業是不容忽視的推動力。在中國科學院深圳先進技術研究院帶領下,從基礎
28、研究到應用轉化,從人才引進到人才培養,粵港澳大灣區科技創新全鏈條 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 都將從中受益,在科學研究和成果孵化的效率方面有望實現飛躍。在眾多項目中,衛光生命科學園是深圳光明區全力打造的生物制造產業園,聚焦于聚焦合成生物學和腦科學前沿技術,創建合成生物學成果轉化專業園區,同在珠三角地區的廣東省中山市重點啟動生物制造產業集群建設。珠海市則重點打造生物醫藥資源新型配置中心,借助橫琴粵澳深
29、度合作區加快打造未來生命健康中醫藥產業生產基地和創新高地。其他地區:其他地區:河南省依托原料、人力、交通三大成本優勢,致力于在合成生物落地的關鍵期抓緊機遇,致力于打造成華中地區的生物制造產業高地??蒲蟹矫?,河南科技學院生命科學學院領先申請建設“河南省藥物合成生物學工程技術研究中心”,是學校在生物醫藥領域省級科技創新平臺的首次突破。產業方面,河南省著力構建“一核、五基地”為主體的產業布局,“一核”即鄭州和新鄉聯動發展的生物經濟核心區,“五基地”即洛陽、濮陽、南陽、商丘、周口等 5 個生物經濟基地,支持各地因地制宜發展各具特色優勢的生物經濟,形成核心帶動、基地支撐、競相發展的新格局。與此同時,新和
30、成、豫鑫糖醇、新拓洋等公司助力河南打造成生物制造產業高地。山西協同生物制造上市公司大力發展生物制造產業。凱賽生物位于山西省合成生物產業園年產 4 萬噸生物法癸二酸和年產 90 萬噸生物基聚酰胺項目開工,與山西政府共同投資數百億。山西還協同錦波生物共同打造了錦波合成生物產業園,一期注射級重組人源化膠原蛋白和A 型人源化膠原蛋白單一成分無菌化妝品兩條生產線于 2023 年 5 月正式投產,分別可實現年產 200 萬支、5000 萬支。山東是中國產糧大省,2023 年山東糧食總產量達 1131 億斤,為生物制造產業提供了豐富的上游原料資源,山東也因而匯聚了很多老牌的發酵企業。近年來,濰坊堯王集團的合
31、成生物學醫藥產業園、日照生物化工產業園區投產、新和成主導的山東合成生物學營養品項目基地等生物制造生產基地陸續啟動和投產。在研發端,山東能源研究院和青島高新區管委合作建設合成生物產業技術轉化平臺,計劃總投資 1.2 億元,分期建設包括發酵中試平臺、發酵工藝驗證平臺、分析測試平臺、微生物培養平臺、分離純化平臺、GMP 平臺等 6 個公共支撐平臺和 1個個性化項目孵化平臺。圍繞生物醫藥、醫療器械領域,主要進行科技成果中試放大、技術熟化轉化及科技創業企業孵化。易凱資本認為,易凱資本認為,全國全國越來越多越來越多的區域的區域正在探索或者已經尋求到正在探索或者已經尋求到自身在自身在“生物制造生物制造”產業
32、產業中的優勢定位,隨著生物制造產業應用的落地,在未來的中的優勢定位,隨著生物制造產業應用的落地,在未來的 1 1-3 3 年內,各地政府將會年內,各地政府將會重點發力重點發力符符合自身特色的生物制造產業具體應用行業合自身特色的生物制造產業具體應用行業。在此基礎上,相臨。在此基礎上,相臨區域的抱團發展模式將會是未來區域的抱團發展模式將會是未來3 3-5 5 年內的主流年內的主流。(三)跨國集團、上市公司與生物制造產業的結合比以往更緊密(三)跨國集團、上市公司與生物制造產業的結合比以往更緊密 1.1.傳統行業巨頭正在積極尋求生物制造轉型傳統行業巨頭正在積極尋求生物制造轉型 在綠色經濟背景下,生物制
33、造的必要性日益凸顯,大量垂直行業巨頭公司在 2020 年前后開啟了自身的“大象轉身”之路,涉及的行業包括傳統化工、傳統能源、材料等工業賽道。其中,百年企業帝斯曼被認為是生物制造轉型的經典案例,借助其百年產業鏈上下游優勢,通過收并購,在 20 年間完成全面轉型,從百年化工巨頭變為生物制造企業。帝斯曼(DSM)最初是荷蘭國有煤礦公司,借助產業鏈優勢轉型到了化肥尿素業務,隨后布局合成氨產業鏈(化肥)、有機化學品、石油化工產品并開始推出各種高性能塑料及工程材料,并以此作為基石發展百余年。2022 年,帝斯曼將帝斯曼工程材料以 38.5 億歐元價格出售給了安宏資本和朗盛,自身轉向了維生素、醫藥品、添加劑
34、等業務,并通過自研、收購、合作 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 開發等方式逐漸向生命科學公司轉型。2020 年,帝斯曼以 7.5 億歐元收購世界領先的母乳低聚糖(HMO)供應商 Glycom,加速布局生命營養相關業務。2021 年,帝斯曼收購 Amyris 的香精和香水業務,為帝斯曼現有的個人護理和香氣成分活動中增加 7 種中間產品,擴大其在香精香料和化妝品行業的生物基成分的占比。2023 年初,帝斯曼
35、宣布其開發的酵母生物合成的維生素 A 進入大規模生產并全面上市。2022 年 5 月 31 日,帝斯曼宣布和國際香精香料生產巨頭瑞士芬美意(Firmenich)公司達成合并協議,兩家公司合二為一組成帝斯曼芬美意公司,新公司的未來發展將專注于營養、美容和健康業務領域。經過 120 年的發展,帝斯曼公司從一個煤礦企業,轉型成為一家銷售額超過 115 億歐元的全球營養健康行業巨頭。除帝斯曼之外,英國石油公司(BP)、殼牌(Shell)、杜邦(Dupont)、陶氏(Dow)、巴斯(BASF)、嘉吉(Cargill)、韓國希杰集團(CJ)等全球各行業領軍企業均先后走上生物制造轉型之路,在滿足綠色經濟發展
36、需求的同時,大跨步邁入生物制造新時代。目前,傳統行業巨頭進入合成生物學領域的途徑主要有三種:一是內部自研,成立合成生物技術研究部門;二是企業間合作共創,借助合成生物技術領跑企業力量,賦能生物技術轉型;三是投資孵化,篩選產業鏈中優質創新型企業,完善企業創新發展。但無論是什么樣的途徑,都可以看到傳統巨頭在布局生物制造產業生態時具有一些顯著的優勢,即利用合成生物技術生產的產品可以與傳統化工、食品、糧商等共享部分現有產業鏈條,從而使相關產品能夠充分發揮其優勢,極有可能搶占大單品市場的主導地位,獲得主要市場份額。另一個值得關注的產業巨頭轉型案例是德國化工巨頭巴斯夫。轉向生物合成來生產新產品是傳統化學工業
37、的一個重要變革,用微生物底盤來制造塑料等化工產品,存在很多新的機會和方式,通過探索如何提高底盤微生物的產率,成為化工行業當前的轉型升級趨勢。巴斯夫在過去十年間積極通過自研與合作,轉向生物制造產業,為農業領域提供新產品。在 2023 年的年度交流會議上,巴斯夫詳細介紹了正在推進的合成生物技術在化工領域中應用的情況,以期減少對石化原料的依賴。巴斯夫在五個相關業務領域中(化學品、材料、工業解決方案、營養與護理和農業解決方案)已經生產了 3000 多種與生物技術相關或可生物降解的產品,涵蓋生物聚合物(生物降解地膜)、人類和動物營養的基本成分(如維生素和酶)、作物保護產品、基因組編輯育種,香精香料以及用
38、于洗滌劑和化妝品成分的酶。2021 年,這些產品為巴斯夫貢獻了超過 35 億歐元的銷售額(全年總銷售額 786 億歐元),并且這一趨勢還在上升。同時,基于合成生物技術,巴斯夫在生物殺蟲劑、添加劑等品類中已經有多種較為成熟的產品,如 lSerifel,基于解淀粉芽孢桿菌菌株 MBI 600 細菌的制劑,可以作為植物周圍的屏障來預防疾??;lVelifer,生物殺蟲劑,可釋放有益真菌的孢子來控制各種害蟲。19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 1
39、9 層 郵編 100005 綜上,諸如帝斯曼、巴斯夫等老牌企業巨頭通過自研、并購的方式布局生物制造產業將會成為常態。通常來說生物制造企業主要有三大商業模式。1 1)技術平臺主導型技術平臺主導型 以合成生物技術為底層的平臺型企業,作為技術輸出方從上自下服務產業鏈下游客戶,以技術服務或開發合作作為商業模式,該類企業的核心壁壘主要是對底盤細胞改造或者酶改造的技術能力,這類企業選擇戰略放棄了下游品牌、產品的價值鏈,僅就目前發展來看,上游產業鏈的賦能價值仍未充分釋放;2 2)平臺平臺+產品型產品型 以合成生物技術為支撐,通過布局核心產品以期完成雙輪驅動,打造可持續的商業閉環,除了技術平臺的能力外,還需要
40、有成熟的選品邏輯和工業規模的生產能力,合成生物學技術平臺單品能夠形成可持續的商業閉環,但是同樣的,失敗的選品也會讓企業陷入泥沼;3 3)產品主導型產品主導型 通過自研、并購切入爆款單品,以產品作為主導搶占相關市場,再通過規?;a能力形成市場領先,該類企業可以分為兩大類:第一類企業緊盯某大宗品類,通過更低成本和更綠色生產全面替代,低毛利高產量;第二類企業緊盯消費品市場,通過新生產方式進行品牌替代并生產高毛利產品,形成中小市場絕對壟斷。相同的,該模式的核心壁壘是選品與成本優勢。19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,
41、100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 易凱資本認為,無論是出于主動變革還是被動轉型,全球巨頭向生物制造的轉型都會不斷易凱資本認為,無論是出于主動變革還是被動轉型,全球巨頭向生物制造的轉型都會不斷加速。在加速。在 3 3-5 5 年內,由產業巨頭發起的并購將會掀起產業整合熱潮,年內,由產業巨頭發起的并購將會掀起產業整合熱潮,生物制造也將推動全球制生物制造也將推動全球制造業、消費、農糧食品業的全面升級,造業、消費、農糧食品業的全面升級,乃至全乃至全新業態的出現。新業態的出現。2.2.我國相關行業我國相關行業&跨行業的上市公司、產業
42、集團正在尋求生物制造浪潮下的黃金增長機會跨行業的上市公司、產業集團正在尋求生物制造浪潮下的黃金增長機會 易凱資本觀察到,各行業中越來越多的上市企業、產業集團,例如貴州茅臺、華熙生物、愛美客等加入到生物制造行業當中,圍繞基因編輯、蛋白/酶工程等開展應用研究,持續研發新技術、新工藝和新產品。這些企業力圖通過生物制造轉型,一方面謀求擴大自身業務版圖,另一方面也成為相關行業產業集群的核心力量。這類企業中,頗具代表性的便是貴州茅臺集團。作為中國白酒行業的領軍企業、中國食品釀造工業的頭部企業,茅臺集團與生物科技、生物經濟有著天然的聯系。近十年茅臺集團圍繞全產業鏈各領域累計投入研發經費超 60 億元,開展各
43、類科研創新項目 260 多項,其于 2005 年建立白酒微生物菌種資源庫積累至今,保存了細菌、酵母、絲狀真菌等各類釀造微生物資源8400 余株。根據茅臺集團 2023 年戰略研討會披露,未來茅臺將在合成生物學底盤菌株的開發、益生菌開發、食品原料開發、酒糟再利用開發及香味物質開發等方面持續性加大投入。除了自身研發升級方面,茅臺集團更是通過設立生物制造基金的方式,持續布局產業鏈上游。2023 年5 月,貴州茅臺發布公告稱,公司擬出資參與設立兩只產業發展基金,分別是茅臺招華基金和茅臺金石基金。兩支基金分別由招商資本管理、金石投資擔任基金管理人,貴州茅臺分別認繳50 億元,累計出資 100 億元。兩支
44、巨型 CVC 的設立彰顯茅臺集團在產業升級發展上的堅定決心。19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 另一個代表案例,華熙生物自 2018 年起開始布局合成生物技術平臺,迄今已取得階段性成果。通過合成生物技術,華熙生物已建成透明質酸、硫酸軟骨素、肝素寡糖三大多糖庫,開展 100 種以上人乳寡糖的系統性合成。此外,多種生物活性物取得了突破性進展,逐步實現產業轉化,如高純度麥角硫因、5-ALA、甘油葡萄糖苷等。在合成
45、生物學研發平臺支持下,華熙生物的超純麥角硫因和微真兩種化妝品級生物活性物新原料產品已完成上市,而且已經被應用在面向消費者的產品中。并已有多個品類進入中試階段或完成試產。除內部研發外,華熙生物也通過收購尋求新的業務增長。2022 年 4 月,華熙生物以 2.33 億人民幣收購北京益而康生物工程有限公司 51%的股權,正式入局膠原蛋白,未來有望實現膠原蛋白原料+終端產品的產業鏈協同。易凱資本認為,易凱資本認為,有潛力發展合成生物有潛力發展合成生物技術技術或正在從事生物制造業務的企業或正在從事生物制造業務的企業數量數量正以極高正以極高的加速度逐年增的加速度逐年增長長。一大批。一大批上市公司、產業集團
46、上市公司、產業集團將會通過將會通過 CVCCVC 的合作策略的合作策略、自研模式、自研模式等,等,謀謀求生物制造求生物制造對于企業生態對于企業生態的新增長曲線的新增長曲線。龍頭企業龍頭企業的爭相入局的爭相入局在將會在將會從市場端反向推動從市場端反向推動生物生物制造產業制造產業的的高速發展。高速發展。(四)國有資本引領下,一、二級市場交易目的和形式越發多樣,退出方式越發多元化(四)國有資本引領下,一、二級市場交易目的和形式越發多樣,退出方式越發多元化 1.1.生物制造作為國家綱領性產業,一、二級市場投融資將會長期處于高度活躍期,未來生物制造作為國家綱領性產業,一、二級市場投融資將會長期處于高度活
47、躍期,未來 1 1-3 3年資金將以人民幣及政府引導基金為主導年資金將以人民幣及政府引導基金為主導 作為我國戰略性新興產業中重要領域,目前生物制造產業依舊處于產業化的早中期階段,作為我國生物經濟戰略的重要組成部分,在未來 3-5 年內,人民幣及政府引導基金將主導一級市場中初創企業的融資交易。近兩年,以國投集團、北京國管、河南投資集團等為首的一批中央、地方政府投資機構積極開展生物制造產業布局,通過設立人民幣基金、產業園配套落地招商等一系列手段與一批初創企業形成緊密合作連結。在提供資金的同時,更是引導產業本土化發展,搭建完整的從研發到量產到銷售的全套產業鏈。2024 年,生物制造產業正處于落地和完
48、成商業化閉環的關鍵階段,“基金+產業”的組合打法為新興產業提供了強力支撐。在未來多元的資源稟賦基礎和集群型輻射效應下,生物制造在各省市的產業園區的商業化落地前景可期。無獨有偶的是,國家開發投資集團有限公司作為中央直接管理的國有重要骨干企業,也積極配合國家政策進行生物制造產業賦能。旗下多個資金出口均在 2023 年積極布局合成生物技術企業、生物制造企業。我國的合成生物技術產業轉化在過去幾年處于高速發展階段。中國作為全球生物發酵第一大國,合成生物學相關技術的落地應用具備豐富的土壤。目前生物制造在中國已經形成了新興產業,這一戰略定位離不開國有資本的大力支持,從中央到政府機構,大批國有資本有規劃、有節
49、奏的注入生物制造產業,為行業發展提供有力的資金基礎。與之相對的,創新型企業由于政策、法規環境等多種因素也更熱衷于歡迎國家隊的入駐。易凱資本認為,在未來易凱資本認為,在未來 5 5 年內,以年內,以政府引導基金為主的人民幣資金仍將主導生物制造產業投融資市場,企業與政府緊密協同將政府引導基金為主的人民幣資金仍將主導生物制造產業投融資市場,企業與政府緊密協同將會成為常態。會成為常態。2.2.生物制造上市企業通過定增方式擴大自身體量,央企集團聯手上市民企的展開超長線合生物制造上市企業通過定增方式擴大自身體量,央企集團聯手上市民企的展開超長線合作作 中國生物制造上市企業凱賽生物、華恒生物均有披露,通過定
50、增的方式募集基金已擴大自身規模,并持續加大基礎建設投入。早在 2022 年 10 月,華恒生物就發布公告擬定增募資不超17.27 億元,加碼年產 5 萬噸生物基丁二酸及生物基產品原料生產基地建設等項目。無獨有偶 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 的是,凱賽生物,作為生物制造上市第一股,于 2023 年 6 月 25 日披露向特定對象發行股票預案,擬以 43.34 元/股的價格,向上海曜勤生物科技合伙企業(
51、有限合伙),發行股票募資不超過66 億元。凱賽生物是全球生物法長鏈二元酸的產業化生產龍頭。此次發行后,招商局集團入股并持有公司超過 5%的股份。另外,公司擬與招商局集團簽訂業務合作協議,發揮雙方在生物基聚酰胺產品技術和市場等方面的優勢,發揮產業鏈上的協同效應,提升公司綜合競爭力。根據協議,招商局從凱賽生采購產品,可以選擇生物基聚酰胺樹脂,或生物基聚酰胺纖維復合材料。根據凱賽生物公布的與招商局集團簽署的業務合作協議來看,雙方的合作主要涉及生物基聚酰胺材料戰略采購、投融資戰略兩方面。商業化的協同是雙方合作的重要渠道力。,招商局集團將盡最大的商業努力,推廣和落實凱賽生物基聚酰胺產品的使用。招商局采購
52、并使用凱賽生物的產品中,生物基聚酰胺樹脂的量于 2023 年、2024 年和 2025 年分別為不低于 1 萬噸、8 萬噸和 20 萬噸。從 2024 年底開始,雙方提前一年確定后續采購產品形式和采購量。同時在投融資戰略方面,招商局集團將協調其集團內關聯金融企業,以有市場競爭力的融資利率為凱賽生物及其投資的項目提供融資服務。本次招商局入股凱賽生物將是一次“給錢、給訂單、不要權”的戰略投資,一方面為凱賽生物補充大量流動資金,以使其能健康快速地擴大自身規模;另一方面,通過給予凱賽生物大量訂單,保障其后續健康發展。諸如凱賽生物這樣的生物制造領域領軍企業,其在產業化過程中需要能夠產生強資源協同、優勢互
53、補的合作伙伴。招商局集團是中國中央直接管理的國有骨干機構,雙方合作能在資源上有效互補,同時,定增也彰顯了國家隊和國有基金在生物制造產業上的重點投入。易凱資本認為,未來國有資本仍將是上市企業、準上市企業以及一級市場創新屬性的企業易凱資本認為,未來國有資本仍將是上市企業、準上市企業以及一級市場創新屬性的企業最值得信任的資金來源。通過國有資本帶動,整個投融資市場將處于高度活躍期,諸如招商局最值得信任的資金來源。通過國有資本帶動,整個投融資市場將處于高度活躍期,諸如招商局和凱賽生物這樣的央企與頭部民企聯姻將會起到行業發展模式探索的“前鋒”效應。和凱賽生物這樣的央企與頭部民企聯姻將會起到行業發展模式探索
54、的“前鋒”效應。3.3.生物制造企業融資與退出也將更具備中國特色,“擁抱國家大戰略”“與招商引資相結合”生物制造企業融資與退出也將更具備中國特色,“擁抱國家大戰略”“與招商引資相結合”和“老股退出”等形式也將成為主要交易方式和“老股退出”等形式也將成為主要交易方式 從區域發展角度,合成生物學本身,作為一種平臺型技術,其應用領域極為廣泛,除醫療健康外,工業化學品、生物農業、食品飲料、美妝日化等細分領域均有落地場景,這意味著以合成生物學作為技術平臺能帶動多個產業的橫向發展。從企業角度,合成生物技術帶動的生產制造產業通常需要產能匹配的生產場地和配套設施以便企業實現規?;慨a。地方政府、基金和企業雙方
55、需求的結合,引發了現在生物制造“招商引資熱潮”。以生物制造產業發展熱門地區北京市為例,2024 年,北京設立了規模 200 億元的醫藥健康大基金,生物制造為其重點關注方向之一。2024 年 1 月,北京舉行了合成生物制造產業創新發展工作推進會。會上,北京市合成生物制造技術創新中心和中關村合成生物制造產業集聚區揭牌并啟動建設,計劃打造具有全球影響力的合成生物制造產業創新策源地和產業創新高地。昌平、亦莊等區也紛紛推出了相關的響應政策。昌平區的未來科學城將建設合成生物制造技術創新中心,重點布局生物催化劑設計、生物制造原料開發、生物制造過程強化、生物制造產品工程等四大分中心,圍繞生物制造產業鏈、創新鏈
56、、價值鏈開展全流程技術攻關,為引領生物制造產業創新發展筑牢基礎。此外,昌平科技園下屬的昌發展也通過股權投資、上市公司合作等形式進一步吸引相關企業落地。北京其他轄區例如亦莊也響應兩會發展新質生產力的要求,2024 年 3 月,北京亦莊首個合成生物制造公共技術平臺正式啟用。上海以浦東、寶山、奉賢、金山等區為代表的政府單位同樣正積極布局生物制造相關產業,通過“招商引資”的方式,積極建設合成生物學相關產業園,大力扶持產業鏈上下游各企業。19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建
57、國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 各區通過匯聚一批合成生物學領軍科學家和優秀人才,促進一批合成生物學研究成果轉化,引進一批合成生物技術產業化項目,旨在成為具有影響力的合成生物學產業發展園區、學術研究中心、創新成果轉化示范基地。寶山區已建成“上海生物制造產業創新中心”,總建筑面積約3000 平方米。位于金山區的上海灣區生物醫藥港正重點發展高附加值原料藥、現代中藥、CAR-T 免疫細胞治療等合成生物學創新產業。結合 2023 年發布的上海打造未來產業創新高地發展壯大未來產業集群行動方案,上海瞄準三大領域,重點推進合成生物學在生物醫藥、先進材料和能源環保、消費品三大領域的發展
58、與應用。深圳作為灣區的“旗幟”,高度重視生物制造產業發展,并于 2017 年開始了合成生物底層技術研究的布局。中國科學院深圳先進技術研究院合成生物學研究所(簡稱“合成所”)于2017 年 12 月成立。目前已吸納約 50 位的全職研究員,研究所的整體規模達到 1000 人,是全球規模最大的合成生物學研究所。產業層面,深圳于 2022 年發布關于發展壯大戰略性新興產業集群和培育發展未來產業的意見,前瞻布局 8 大未來產業,其中生物制造位列 8 大未來產業之首,并于 2023 年設立了生物制造產業專項基金。光明區將生物制造作為重點發展產業,于 2021 年 10 月發布全國首個合成生物領域專項扶持
59、政策,俗稱“四個 1000 萬”,即重點科技專項支持最高 1000 萬、用房租金補貼最高 1000 萬、GMP 廠房改造補貼最高 1000 萬、公共服務平臺建設最高 1000 萬,為產業的后續發展提供助力。由此可見,在各地政府引領“招商引資”熱潮的當下,初創企業更傾向于選擇國有資本或人民幣資金作為其發展早期階段的股權合作伙伴。生物制造產業中一級市場的投資愈發火熱的同時,資金的退出方式也更加多元化。有別于其他“追熱點”的賽道發展歷程,生物制造賽道的爆發將會更加慢熱,需要投資方有更多的耐心。在此背景下,股權投資的合作會與傳統追求快速上市獲取財務回報的投資邏輯有所差異。更考驗機構股東與創始團隊是否高
60、度契合,目標高度一致,做好長期陪跑的準備。我們預計,由此引發的上市前股權轉讓交易將會更加頻繁。易凱資本表示,生物制造產業需“產易凱資本表示,生物制造產業需“產-學學-研”整體聯動發展,以創造更多機會。招商引資研”整體聯動發展,以創造更多機會。招商引資熱潮將為企業提供良好生產和研發環境、生態系統的合作伙伴、稅收、審批和環保政策、廠房熱潮將為企業提供良好生產和研發環境、生態系統的合作伙伴、稅收、審批和環保政策、廠房土地優惠等,結合當地的生物制造原料、銷售渠道、生產型人才等給予企業多方面協助。選擇土地優惠等,結合當地的生物制造原料、銷售渠道、生產型人才等給予企業多方面協助。選擇適合的區域研發和生產是
61、企業會持續面臨的機會和挑戰。在退出端,老股交易可能較其他賽道適合的區域研發和生產是企業會持續面臨的機會和挑戰。在退出端,老股交易可能較其他賽道更活躍,創始團隊更愿尋找長期穩定合作伙伴,而非單純追求財務回報的投資機構。更活躍,創始團隊更愿尋找長期穩定合作伙伴,而非單純追求財務回報的投資機構。(五)(五)IPOIPO 受阻的生物制造企業面臨重組再發展或轉讓出售的重要抉擇受阻的生物制造企業面臨重組再發展或轉讓出售的重要抉擇 1.1.合成生物學鼻祖申請破產給中國生物制造企業的啟示合成生物學鼻祖申請破產給中國生物制造企業的啟示 在中國市場,生物制造產業正處于如火如荼的發展中。然而,合成生物鼻祖 Amyr
62、is 于 2023年宣布申請破產,這無疑給全球產業潑了一盆冷水。2023 年 8 月 10 日,Amyris 公告宣布 Amyris及其美國子公司已根據美國破產法第 11 章申請破產,并計劃出售其消費品牌,以改善公司的流動資金狀況。在申請破產前,這一切早有預兆,Amyris 于 2021 年開始陸續關停旗下四個品牌:護膚品牌 Terasana,專注于 Z 世代的彩妝品牌 EcoFabulous,高端護膚品牌 Costa Brazil 和清潔保健品牌 Olika。同時,其還計劃出售旗下其他美妝、健康領域的消費品牌。Amyris 是合成生物學領域極具代表性的領軍企業,也是第一批合成生物的上市企業(
63、其于2010 年登陸美國納斯達克)。其由加州大學教授 Jay Keasling 教授于 2003 年創立,公司利用合成生物技術生產可用于治療瘧疾德分子青蒿素。2008 年,該公司將青蒿酸生產技術授權給法國制藥巨頭賽諾菲,一舉奠定了 Amyris 在合成生物學領域的成功。2010 年,Amyris 率先實現納斯達克 IPO,成為全球首家合成生物學上市企業。迄今為止,Amyris 成功地創造了總共 13種生物基發酵可持續成分并將其商業化,在行業中遙遙領先。19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.C
64、hina 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 Amyris 在規?;a青蒿素上取得成功,而將這一技術轉讓給法國制藥巨頭 Sanofi 之后,便陷入了轉型的陣痛期中。Amyris 首先瞄準的是在 2023 年看來仍舊是發展初期的生物燃料賽道。其將主營業務定位在利用合成生物學方法生物合成燃料乙醇和生物柴油等能源項目,后來由于成本居高不下,以及國際油價大幅降低,導致其產線競爭力不足,未能如期擴產。生物燃料之后,Amyris 宣布進行戰略轉型,2015 年,Amyris 推出了其首個消費美妝品牌護膚品線 Biossance,并靠獨家成分“角鯊浣”成功打入純凈美容行
65、業。此后,Amyris 開始通過一系列品牌收購和品牌孵化,大舉進軍面向 C 端的消費品市場。然而,C 端盲目擴張所帶來的高額費用和 B 端原料量產困難在疫情前后成為 Amyris 亟需處理的棘手問題。2022 年,Amyris 全年營收 2.7 億美元,同比 2021 年的 3.4 億下滑了 21%。而 2023 年第一季度,更是虧損翻倍。2023 年,Amyris 將自己主要的化妝品活性成分出售給了奇華頓,其破產時的債務總額為 13 億美元。易凱資本認為,易凱資本認為,AmyrisAmyris 是是探尋如何讓嶄新的技術走出實驗室并達到量產的先驅。然而,探尋如何讓嶄新的技術走出實驗室并達到量產
66、的先驅。然而,AmyrisAmyris 忽略了量產的忽略了量產的成本和實施成本和實施難度、對于難度、對于 C C 端拓展的難度估計不足,導致公司虧損進一步端拓展的難度估計不足,導致公司虧損進一步加大,這也加大,這也對對中國生物制造中國生物制造的的初創企業初創企業是一個警示是一個警示。中國擁有完整而強大的生物制造基礎設。中國擁有完整而強大的生物制造基礎設施、工程人才和量產能力,具備生物制造產業發展的土壤,但企業仍需針對所選品與所選賽道施、工程人才和量產能力,具備生物制造產業發展的土壤,但企業仍需針對所選品與所選賽道應有充分的調研和充足的前期準備,商業模式是始終應有充分的調研和充足的前期準備,商業
67、模式是始終 2B2B 還是還是 B B 端端 C C 端雙管齊下,仍然需要創端雙管齊下,仍然需要創始團隊始團隊根據自身情況來根據自身情況來把握把握企業定位企業定位。2.2.IPOIPO 政策收緊的大背景下,受阻的生物制造準上市企業面臨重要選擇政策收緊的大背景下,受阻的生物制造準上市企業面臨重要選擇 生物制造產業迎來了商業化驅動的第二波浪潮,其中率先將自身技術實現產業落地并提供行業內具有相對獨占性產品的企業也迎來了上市窗口。2022-2023 年,生物制造領域有 7 起重要的 IPO 事件,從板塊分布來看,生物制造企業因其橫跨醫療健康、農業和食品、醫美日化、工業化學品及能源等多領域,因此上市靈活
68、性較強,板塊選擇靈活度高,上市途徑較為通暢。從細分行業來看,7 起 IPO 事件中,6 家公司為大宗商品研發、生產及銷售企業,表明產品型公司因其下游應用廣泛、收入起量快等特點,仍然是目前上市的主力軍。在產業熱度和資本追捧的雙重作用下,部分明星生物制造企業將率先登陸二級市場。但在企業發展的某些階段,上市受阻的情況依然存在。生物制造賽道明星公司弈柯萊申請科創板 IPO 半年后主動終止。從財務表現來看,弈柯萊業績具備極佳成長性。根據招股書披露的數據,2019-2021 年,公司分別實現營業收入 1.38 億元、2.17 億元和 3.31 億元,報告期內營業收入年復合增長率為 54.69。本次主動撤回
69、申請疑是大宗產品原材料成本、出貨壓款、存貨金額高導致現金流量凈額均為負之擔憂,問訊環節中,上交所主要關注弈柯萊主營業務及主要產品、科創屬性、商業化模式、客戶、采購與供應商、同業競爭、歷史沿革、期間費用、財務性投資等 17 個問題。弈柯萊的營收與凈利潤在報告期內實現了顯著增長,若公司能夠維持營收的上升趨勢,并進一步驗證其產品的科技創新屬性,則其上市成功的前景依然較為樂觀。另一家生物制造公司軒凱生物仍在 IPO 問詢流程中,但其過高的研發投入及逐年下降的毛利率也受到諸多質疑。生物發酵的部分頭部企業也面臨著上市的多重挑戰。福洋生物于 2023 年 11 月終止上市。作為傳統的大型玉米深加工企業,福洋
70、生物擁有較強的資金實力和生產基礎,根據福洋生物招股書數據,2019-2022H1,公司主營業務收入分別為 22.30 億元、26.98 億元、35.39 億元和 17.14億元。根據首輪問訊來看,公司的交易、采購及生產真實性遭到質疑。此外,公司的毛利情況和增長性持續遭到質疑。福洋生物致力于在其傳統優勢產品玉米淀粉和葡萄糖酸鈉的基礎上,逐步向高附加值產品轉型。截至 2022 年,福洋生物已完成 5 萬噸赤蘚糖醇產能的建設。然而,受國內產能過剩及原料玉米價格高漲的影響,赤蘚糖醇產品的毛利率大幅下降,根據招股書顯 19F,China Resources Building No.8 Jianguome
71、nbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 示,福洋生物功能糖類產品在 2022 年上半年同比下降了 23.2%。在傳統生物發酵企業在轉型過程中,為了擺脫傳統企業的“枷鎖”,企業需要更敏銳地關注合成生物技術的迭代,并在合適的時間點選擇切入具有自身優勢和足夠大未來發展空間的品類。跟隨市場的熱點可能會導致企業盈利窗口期過短,從而導致轉型升級受阻或階段性的滯后。易凱資本認為,易凱資本認為,各家生物制造企業的基本面仍然是上市的金標準。各家生物制造企業的基本面仍然是上市的金標準。IPOIPO 收緊下,越來越多
72、收緊下,越來越多的企業將會倒在上市前的的企業將會倒在上市前的“臨門一腳臨門一腳”。選擇埋頭發展再擇機登陸資本市場,還是重組再發展選擇埋頭發展再擇機登陸資本市場,還是重組再發展或轉讓出售將是擺在掌門人面前的重要選擇。未來如何平衡技術與量產的產業兩端,做到兼具或轉讓出售將是擺在掌門人面前的重要選擇。未來如何平衡技術與量產的產業兩端,做到兼具合成生物學之合成生物學之“名名”,又有生物制造之,又有生物制造之“實實”將會極大程度上決定將會極大程度上決定企業在企業在資本市場資本市場上的上的表現表現和后續自身的發展空間和后續自身的發展空間。二、二、20232023 年市場表現年市場表現 (一)二級市場二級市
73、場 1.1.全球生物制造上市企業表現不一,國內全球生物制造上市企業表現不一,國內二級市場表現分層更清晰二級市場表現分層更清晰 2023 年,海外主要的 8 家生物制造相關概念公司股價表現不佳,一方面原因是 2022 年各家公司業務受到基本面影響,虧損有所加大;另一方面是各家公司整體市值偏小,抗風險能力弱。2023 年 8 月 10 日,Amyris 發布公告自愿申請破產。與此同時,并購整合的趨勢在海外市場逐漸興起。作為生物制造平臺型龍頭企業,重視合成生物學“平臺效應”的 Ginkgo 在 2022 年至 2023 年兩年間先后宣布收購合成生物公司Zymergen、Circularis 和 St
74、ride Bio。2023 年 1 月,mRNA 療法和疫苗龍頭企業 Moderna 宣布以 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 8500 萬美元收購 OriCiro Genomics K.K.,后者是一家致力于無細胞 DNA 合成和擴增技術的合成生物學公司,Moderna 期望通過本次收購提供更好的工具來合成和擴增質粒 DNA,以加速 Moderna 產品線的開發。與此同時,Moderna 同時開始在中國
75、的布局,2023 年 11 月,公司在中國首個藥廠美德納中國研發生產總部項目開工建設。根據公開消息,Moderna 預計會在上海中心投資約 10 億美元。在 2023 年白皮書中,我們提到,合成生物是推動和支撐多個產業發展的底層技術,也是一個“橫向+縱向”的生態體系?!皺M向”是支撐產業應用落地的底層技術平臺,“縱向”則是“橫向”應用具體場景落地。除了技術領域的縱向整合之外,還存在橫向產品間的并購。全球特種化學品龍頭公司盈創(Evonik)于 2023 年宣布收購天然及可持續化妝品活性成分公司Novachem。同為植物領域的合成生物學公司 Calyxt 和 Cibus 也于 2023 年伊始宣布
76、合并,以謀求共同發展。海外生物制造行業的整合跡象初現,或可為中國國內行業的發展方向提供指導。國內二級市場角度,截止 2023 年 12 月 31 日,A 股(含北交所)、港股市場共有 6 家生物制造概念上市公司、11 家深度布局生物制造的上市公司。從估值倍數來看,6 家上市公司平均靜態市盈率及市銷率倍數均高于深度布局合成生物技術的 10 家公司對應均值,表明二級市場對生物制造企業的估值預期仍然處于較高水平。以錦波生物為例,作為“A 股重組膠原蛋白第一股”,錦波生物在北交所成功上市極大提升了市場信心,截止至 2023 年 12 月 31 日,錦波生物是北交所目前市值第二高的企業,同時也是北交所目
77、前股價最高的企業。從股價表現來看,7 家公司股價跑贏大盤,分別為凱賽生物、華恒生物、川寧生物、華東醫藥、梅花生物、健康元、衛光生物,但只有 3 家公司股價同比 2022 年 12 月 31 日收市上漲,分別為巨子生物、華恒生物、衛光生物。其原因主要是相關上市公司所在的大行業醫療保健/19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 食品化工等行業板塊走勢整體較為低迷,在對生物制造高度熱情的同時仍然會嚴格判斷市場導向對公司
78、基本面帶來的影響。隨著 IPO 持續收緊,2023 年生物制造領域 IPO 事件相比 2022 年有一定下降。2022 年全年共計 5 起 IPO 事件,均為大宗商品研發、生產及銷售企業。而 2023 年全年僅有 2 起 IPO 事件,分別是錦波生物和無錫晶海,均在北交所上市。隨著科創板、主板的上市路徑逐漸收緊,在窗口期內的北交所有望成為生物制造公司在二級市場上的重要融資平臺。生物制造概念公司的屬性多為創新型中小企業,完美切合北交所定位服務的企業類型。2023 年北交所新增上市公司 77 家,其中 43 家為專精特新“小巨人”企業,占比 55.8%。北交所關注在產業鏈的起到重要支撐的公司,給予
79、科技成長型企業更多空間,生物制造創新型公司將有明顯優勢。2.2.中國生物制造概念上市公司營收表現強勁中國生物制造概念上市公司營收表現強勁 生物制造創新型公司在 2023 年不乏亮眼的業績增長。根據 2023 年業績披露,錦波生物2023 年全年營業收入為 7.8 億元,較 2022 年的 3.9 億元,同比增長 99.96%;歸屬于上市公司股東的凈利潤為 2.99 億元,較 2022 年的 1.09 億元,同比大漲 174.61%;錦波生物的增勢得益于公司持續進行產品升級,同時外部醫美及膠原蛋白市場持續擴張。川寧生物 2023 年業績快報顯示,公司 2023 年預計實現凈利潤 9 億元9.9
80、億元,比上年同期增長 118.70%140.57%,對于業績增長的原因,川寧生物在預告中表示,2023 年市場需求恢復,公司主要產品銷量及價格上升,凈利潤同比提高。其次,公司通過積極推進綠色循環經濟、飽和生產、節能降耗等工作,取得了降本增效的成果等。凱賽生物發布 2023 年實現營業收入 21.1 億元,同比下降 13.39%,歸母凈利潤 3.7 億元,同比下降 33.66%,公司長鏈二元酸系列收入、毛利受國際市場環境、行 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門
81、北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 業等因素的影響有所下降,美元匯率波動致使匯兌收益下降,導致公司營業利潤較上期下降,但公司長鏈二元酸產品依然保持了全球市場的主導地位。華恒生物在氨基酸領域是無可爭議的龍頭公司。其首創的“以可再生葡萄糖為原料厭氧發酵生產 L-丙氨酸”的關鍵技術現已達國際領先水平。公司于 2012 年在全球首次實現了 L-丙氨酸厭氧發酵生產,實現了L-丙氨酸生產成本的大幅度下降,成本可達到傳統酶法工藝的50%。全球丙氨酸產能主要集中在國內,而華恒生物憑借厭氧發酵工藝,顯著降低了 L-丙氨酸生產成本,產品極具競爭優勢。根據公開數據,華恒的丙氨酸系列產品全球市場份額
82、約 50%,穩居第一。華恒的另一代表性產品為纈氨酸,采取全程厭氧法制備,其工藝與丙氨酸有所相通,產品在純度、色度及粒度分布多方面表現優異。丙氨酸及纈氨酸的快速放量是公司近年來業績大幅度增長的主要原因。隨著合肥基地-丙氨酸衍生物及秦皇島基地-丙氨酸項目的建成及產能釋放及工藝優化,公司丙氨酸產品競爭優勢將愈加突出。在代表性產品之外,公司也持續借助合成生物技術不斷布局新產品。新材料領域,華恒生物布局了丁二酸、PDO,瞄準下游可降解塑料及生物及纖維的巨大潛在市場。日化領域,華恒生物也布局了蘋果酸、熊果苷等產品。2023 年 10 月,公司公告擬與杭州優澤生物科技有限公司共同投資優華生物科技有限公司,公
83、司出資 40%,優澤生物出資 60%。優華生物是公司高絲族氨基酸產業化平臺,其控股方優澤生物的第一大股東為與中國工程院鄭裕國院士。在傳統優勢產品和新產品的雙重驅動下,華恒生物 2023 年業績表現搶眼。根據其 2023 年業績快報,華恒生物 2023 年營業收入達到 19.39 億元,同比上升 36.66%;歸母凈利潤達到 4.51億元,同比上升 40.84%。易凱資本認為,易凱資本認為,生物制造生物制造企業優勢源自企業優勢源自選品和對應的窗口期選品和對應的窗口期,產品線的豐富度和持續迭代產品線的豐富度和持續迭代,并在對應并在對應 1 1-3 3 年的市場窗口期內提供具有競爭力的產品年的市場窗
84、口期內提供具有競爭力的產品。通過開放多元化的合作模式,實現研。通過開放多元化的合作模式,實現研-產產-銷一體化、全產業鏈布局,幫助企業從銷一體化、全產業鏈布局,幫助企業從“明星單品”“明星單品”或或單一單一應用領域擴展到應用領域擴展到系列系列產品和產品和更更多的多的應用領域,憑借應用領域,憑借規?;幠;漠a業生態和全面的能力實現的產業生態和全面的能力實現生物制造生物制造可持續發展??沙掷m發展。3.3.以合成生物學為中心的生物制造產業將成為上市公司追求的新商業契機,相關產業巨頭的以合成生物學為中心的生物制造產業將成為上市公司追求的新商業契機,相關產業巨頭的投資、并購將加速產業整合投資、并購將加
85、速產業整合 合成生物技術通過細胞工廠的方式替代傳統的化學合成、動植物提取等方式,實現目標產物高效率、低成本、低能耗地生產。隨著合成生物技術應用場景的增加,其應用覆蓋醫藥、化工、能源、食品及農業等多個和國計民生緊密相關的領域。2023 年,國內基于合成生物技術的初創公司如雨后春筍般出現。我們也發現,部分創新藥的上游產業鏈也有轉型到生物制造上游的趨勢,主要以原料供應、工藝開發、申報和生產方案優化等 CXO 的方式闖入生物制造市場。相關領域內資金充足的行業巨頭希望通過“內生+外延”的模式,尋求產業轉型或者技術升級已呈多點開花之勢,即內部通過自主研發,外部通過孵化、投資和收并購布局相關技術。川寧生物以
86、合成生物學研究為核心,布局保健品原料、生物農藥板塊、高附加值天然產物、高端化妝品原料、生物可降解材料等板塊,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。根據公開信息,2023 年 12 月川寧生物一期產線已進入試生產階段。此外,金城醫藥基于“化學合成+生物合成雙平臺”,實現包括合成煙堿、蝦青素、萊鮑迪苷 M 等多項基于合成生物學技術的產品落地,有望成為公司重要增長極。華神科技則在 202
87、3 年 11 月通過計劃建設“15000 噸/年高端新材料和原料藥(含醫藥中間體)綠色生產基地項目(一期)”方案,系列產品包闊戊環嗎啉原料藥合成的中間體、雙氟磺酰亞胺鋰、硫酰氟等。此外,生物制造龍 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 頭企業華恒生物在維持其在丙氨酸產品的優勢的同時,持續開拓新的生物制造產品。公司已實現發酵法 D-泛解酸內酯技術,同時擴充高絲族氨基酸、PDO 等產品矩陣,并于 2022 年底定
88、增募資約 17 億元于赤峰、秦皇島建設丁二酸、蘋果酸產能。上市公司也通過投資、孵化等外延的形式布局合成生物制造全產業鏈。例如,川寧生物在注重內部研發的同時也在進行投資和孵化,旨在進一步擴大其在合成生物領域的布局。華神科技于 2023 年 6 月公告計劃收購合成生物公司博浩達生物,博浩達專注于以合成生物法生產肌醇產品,已實現商業化,此收購有望加速推進公司生物制造領域的業務拓展。華東醫藥全資子公司中美華東,收購核酸原料生產廠家華仁科技 60%的股權,成為其控股股東。這筆交易是華東醫藥進一步布局工業微生物板塊,即合成生物的底盤方向提供支持。華恒生物于 2022 年 7月投資武漢睿嘉康。2023 年
89、2 月,國內長鏈二元酸絕對龍頭凱賽生物也于近日宣布投資 AI 蛋白質設計平臺公司分子之心,以期待其 AI 平臺應用在凱賽的產線升級及新品研發中。(二)(二)一級市場一級市場 1.1.融資情況表現強勁,生物制造賽道保持了逆勢上升的態勢融資情況表現強勁,生物制造賽道保持了逆勢上升的態勢 2020-2022 年,國內生物制造企業的投融資事件共計 277 個;目前行業以中早期企業為主:融資輪次方面,我們選取了 A-C 輪的企業,早期(B 輪之前)、成長期(B-C 輪)、后期(C 輪之后)融資事件占比分別為 66.43%、18.41%、15.16%;應用領域以醫療健康為主。2023 年,整體投融資市場依
90、然保持低迷,而生物制造相關行業延續逆勢上升的態勢,這表明國內資本市場對生物制造企業持續保持高關注度。據易凱資本內部統計,2023 年全年醫療健康產業完成總交易數量約 1984 件,與 2022 年全年完成 2012 件相比,下降了 1.3%,對比 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 2021 年的 2895 件下降了 31.4%。而在而在生物制造生物制造領域,領域,20232023 年全年中國一級市場年全年
91、中國一級市場生物制造生物制造領域領域融資事件共融資事件共 110110 起,同比起,同比 20222022 年披露的年披露的 100100 起,增加了起,增加了 11%11%。從融資階段角度看,2023 年中國生物制造領域市場融資輪次整體偏早期,B 輪及以前的融資事件 80 起,占比達到 72.7%;從細分領域角度來看,合成生物技術在醫療健康領域的應用仍然占據主要地位,創新藥及生物技術是目前主要的應用方向,相關領域融資事件 71 起,占融資總數的 64.5%。而隨著資本市場玩家的變化,賽道中活躍的投資人逐漸由財務投資機構向產業投資人、國家隊轉變。2023 年有 43 起融資事件有政府引導資金或
92、產業資本參與,占總數的 39.1%。從交易金額角度,2023 年融資事件中交易金額在 1500 萬美元或 1 億人民幣及以上的融資事件 40 起,相比 2022 年的 31 起,上升了 29%。超 1.5 億元以上的重點交易共 22 起:2.2.引領者發生變化,國有資本引領者發生變化,國有資本與產業資本與產業資本成為主要玩家成為主要玩家 2023 年,人民幣從一級市場參與者升級成當下時日的真正引領者,市場玩家也逐漸從財務投資機構為主,轉變為國資、產業資本為主。國有資本端國有資本端:2023 年涉及國資/政府引導基金的投資事件 23 起。地方政府也進場扶持生物制造產業。各地政府手握土地、政策以及
93、資金,熱衷于面向跨國公司和大企業集團的招商引資,絕大部分的地方政府投資平臺都將首先服務于這個目的。而生物制造作為綠色經濟下畢竟的發展路徑,勢必受到地方政府投資平臺的大力支持。北京、深圳、河南、常州、無錫等地均設立了生物制造相關專項基金,并且提供了園區、稅收等各方面的優惠政策或綠色通道。除了“招商引資”之外,國央企的合作成為另一個重要的關鍵字,擁有國資背景老股東,或者和國 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005
94、央企有過合作經歷的標的,更容易受到國有資本的關注。產業資本端產業資本端:2023 年生物制造領域共 20 起融資事件有產業資本產業資本的參與,相比 2022 年的 12 起上升了 75%,涉及的投資人既有國央企也有上市公司,還有早期入局的創新型企業,包括中石油、中化集團、建發集團、凱賽生物、愛美客、藍晶微生物等。產業資本入局的目的也趨于多元化,包括但不限于財務目的的投資、產業協同、業務轉型、潛在的并購等等。易凱資本認為,在國有資本易凱資本認為,在國有資本和產業資本和產業資本的引領下,生物制造賽道的融資的引領下,生物制造賽道的融資在在 20242024 年年將更加將更加多元化,國有資本以招商引資
95、、扶持產業等方式將更多的熱錢注入生物制造賽道,而多元化,國有資本以招商引資、扶持產業等方式將更多的熱錢注入生物制造賽道,而產業資本產業資本則可以更多元化的參與到交易當中則可以更多元化的參與到交易當中。并購、拆分上市、產品的并購、拆分上市、產品的 License outLicense out 等交易方式在未來會等交易方式在未來會變得更加常見,一級市場的融資交易的目的和形式越發多樣。變得更加常見,一級市場的融資交易的目的和形式越發多樣。3.3.國內國內 IPOIPO 持續收緊,老股轉讓會作為重要的退出出口賦能中國初創企業與投資機構持續收緊,老股轉讓會作為重要的退出出口賦能中國初創企業與投資機構 國
96、內 IPO 發行數量和募資金額從 2022 年起已呈現出下滑的趨勢。2023 年 8 月,證監會公告階段性收緊 IPO 節奏,9 月以來 IPO 募資額呈現斷崖式下跌。2023 年全年,A 股與港股合計 IPO 數量 399 起,同比下降 41.6%;A 股首發完成募集資金總額 3565 億元,同比下降 39.2%。聚焦到生物制造領域,生物制造概念公司的 IPO 事件在 2023 年全年僅有 2 起,對比 2022 年的5 起下降了 60%,高于 IPO 整體下降的幅度。伴隨著上市退出渠道的收緊以及全球金融市場的波動,企業和投資機構面臨更大的退出壓力,一級市場買方、交易目的、退出方式都在發生極
97、大的變化。并購、重組、分拆和老股轉讓在未來三年內將成為資本市場關注的重點方向,而過去生物制造賽道熱度下帶來的 S 資產將成為重要的退出及賦能機會。當前中國 S 資產的交易由多種形態的交易構成,包括 LP 份額 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 轉讓,GP 主導的以單個項目老股資產或者資產包形式的轉讓交易,GP 主導的針對 GP 某期在管基金的全部項目、部分項目或單個項目接續基金等。而隨著最早一批投資生物制
98、造的基金逐漸步入退出期,單個項目的老股或者多個項目的資產包交易,有望成為重要的資金退出和賦能方式。在大批政府引導基金的整合或到期的背景下,多方開始以直接或間接買方形式參與 S資產的交易。而由于部分國資在老股受讓上收到嚴格限制,投資方未必以直接掛名 S 基金的形式出現,而是賦予各類投資平臺新的 S 資產投資策略。三、三、20242024 年最重要的投資主題年最重要的投資主題 (一)從“替代”到“顛覆”,生物制造產業化的核心環節從產品替代開始,逐步走向部分傳(一)從“替代”到“顛覆”,生物制造產業化的核心環節從產品替代開始,逐步走向部分傳統行業的顛覆統行業的顛覆 1.1.上游上游技術發展技術發展逐
99、步逐步顛覆下游應用環節顛覆下游應用環節 第一,微生物底盤庫是生物制造可持續發展的保障第一,微生物底盤庫是生物制造可持續發展的保障 在生物制造領域,微生物菌株在工業、農業、環境及健康等不同領域的廣泛應用有著悠久的歷史和越來越重要的作用,是現代工業生物技術的核心。其中,多樣性的微生物庫和菌種資源及其相關基因庫是生物制造領域的底層“硬件”,通過海量底層“硬件”庫中篩選挖掘關鍵生物催化元件-酶及基因編輯系統,構建生物制造產業的生物催化系統及工程菌株“CPU,實現低碳綠色生物制造。隨著合成生物學技術發展與應用,研究人員逐漸從利用自然界分離得到的自然菌株或菌群過渡到結合以誘變或/和自然進化為主要手段的方式
100、,及基于合成生物學技術對于模式微生物底盤重編程的工程菌株設計構建。在此方向上,以慕恩生物為例,目前已 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 建立全球最大、生物多樣性最高的微生物菌種資源庫和基因庫。慕恩生物已經發現、保存和鑒定了超 25 萬株具有自主知識產權的微生物菌株,能夠快速篩選獲得最具有核心競爭力的菌株/菌種并工業化生產形成產品。同時,慕恩生物通過利用菌種資源庫和基因庫這一底層“硬件”系統,可實現關鍵元件
101、進化篩選、代謝途徑設計重構、底盤形態和性能重塑等研究,構建生物催化系統或工程菌株提升高值化合物生產發酵水平和應用性能,掌握創制新一代的工業菌種“CPU”的核心技術。慕恩生物已在多個應用領域,如生物農業、醫療保健與飼料食品取得階段性成果,產品率先進入商業化階段。預計在未來 3-5 年,當生物制造發展由現階段的追求創新型產品進化到拼產品成本的階段后,微生物底盤的迭代會是未來發展需要面臨的關鍵問題。第二,基因編輯作為上游技術構建生物制造企業的技術壁壘第二,基因編輯作為上游技術構建生物制造企業的技術壁壘 合成生物學關鍵的底層技術,包括基因的讀(DNA 測序)、改(DNA 編輯)、寫(DNA 合成),菌
102、株的選擇與改造等?;驕y序、基因合成和基因編物學技術的專利布局進入加速期,相關專利的申請量快速增長;2015 年以來,合成生物學產業投資加速?;蚓庉嫷群诵募夹g的成本下降是推動合成生物行業發展的重要驅動力。在基因編輯領域,以 CRISPR/Cas9 為代表的技術正引領一場基因編輯的革命?;蚓庉嫾夹g共分為三代,其中第三代 CRISPR/Cas9 采用 RNA-DNA 識別模式,具有廣泛的切割位點,基因編輯效率超過 30%,已基本逐步替代前兩代鋅指蛋白核酸酶(ZFN)和類轉錄激活因子效應物核酸酶(TALEN)技術。2022 年 9 月,Vertex 公司和 CRISPR Therapeutics
103、 啟動了 CRISPR/Cas9體外基因編輯療法 Exagamglogene Autotemcel(Exa-cel,CASGEVY)的的上市申請,并于 2023 年11 月 16 日由英國藥品監管機構 MHRA 正式批準其有條件上市,用于治療鐮狀細胞病(SCD)和輸血依賴性-地中海貧血(TDT)。這是全球首款獲批上市的 CRISPR/Cas9 基因編輯療法藥物。此外,中國在基因編輯的底層專利嚴重缺位,核心專利及底層技術被美國壟斷,意味著使用現有基因編輯技術從事任何產品的商業化開發和應用將會受到極大限制,如何解決基因編輯技術的卡脖子問題是國家發展和戰略布局的迫切需求。在這一點上,國內如貝斯生物等
104、企業正推出新一代,繞過了美國的 Cas9 和堿基編輯專利,更高效、零脫靶的新一代堿基編輯技術,以期更好地解決基因編輯產品脫靶安全性問題。在細胞代謝途徑的構建和改造中,基因編輯技術被廣泛使用,不僅開發和設計出了新的基因編輯元件、工具和基因線路,還成功地應用于微生物細胞底盤的構建。易凱資本認為,具備易凱資本認為,具備技術優化和迭代能力、能夠提供更加精確、靈活且具有成本優勢的基因編輯服務商技術優化和迭代能力、能夠提供更加精確、靈活且具有成本優勢的基因編輯服務商以及以及 CDMOCDMO公司將公司將在未來在未來 3 3-5 5 年隨著生物制造產業的成熟,逐漸年隨著生物制造產業的成熟,逐漸成為焦點。成為
105、焦點。第三,基因合成技術的持續發展將進一步為上游技術服務企業帶來發展機會第三,基因合成技術的持續發展將進一步為上游技術服務企業帶來發展機會 基因合成方面,過去 20 年中,合成長片段基因的成本下降了接近 1000 倍。目前已經成熟的柱式合成法存在依賴于危險試劑和溶劑,同時效率、通量低下,成本較高等問題。超高通量芯片合成技術以芯片作為 DNA 合成的固相載體,一次可合成十萬余條寡核苷酸,成本可以低至柱式合成的 1/10000,是基因合成領域的重要趨勢。在該領域,芯宿科技率先提出并自主研發了國內首款電化學合成芯片,在短鏈 DNA 合成方面極具潛力,開啟了國內以硅基芯片驅動生物技術半導體化的創新趨勢
106、;金斯瑞 2022 年通過收購 Customaray 推出了業界最高通量的DNA 合成平臺,該平臺搭載 4 個高通量半導體芯片,能夠 1 次合成超過 57 億個寡核苷酸。第三代酶法長鏈 DNA 合成技術,國外已實現長鏈 DNA 合成 POC,并在近期開始實現商業化突破,2021 年 DNA Script 推出世界首臺采用酶促技術的臺式 DNA 打印機 SYNYAX 平臺,并于2022 年實現初步商業化推廣。目前,DNA 長鏈合成能力已集中在專業試劑制造商中。Agilent Technologies、GenScript、Integrated DNA Technologies、ThermoFish
107、er、TriLink、Dharmacon、Twist Bioscience 等領先供應商按需生產各種格式的定制 DNA(和 RNA)。在國內,中合基因首次開發鳥類來源高效的工程化 TdT 酶,在此基礎上于 2022 年 7 月完成國內首臺 DNA 生物合成儀 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 原理樣機開發,實現合成長度 50nt,單步合成準確率 99%。易凱資本易凱資本認為,隨著認為,隨著 DNADNA
108、合成技術的進步,合成技術的進步,DNADNA 合成的成本及門檻都會進一步降低,合成的成本及門檻都會進一步降低,更多的專業化、低成本、高質量更多的專業化、低成本、高質量 DNADNA 合成服務商將會涌現,為生物制造產業的發展提供支持合成服務商將會涌現,為生物制造產業的發展提供支持與服務。與服務。第四,分子酶和工業酶的“國產替代”第四,分子酶和工業酶的“國產替代”分子酶作為分子檢測試劑最核心的部分,包括 DNA 聚合酶、逆轉錄酶、UNG 酶等。由于技術門檻較高,分子酶長期被羅氏、賽默飛、寶生物、伯樂等進口品牌主導。數據顯示,國內公司包括翌圣生物、康為世紀等市場率均不足 5%,國產替代進度較慢。其中
109、,技術難度高、客戶對質量穩定性要求較高成為替代緩慢的主要原因,下游客戶更傾向于原料性能突出,產品批間差小,穩定的進口原材料供應商。工業酶作為生物催化中的重要環節,獲取性能穩定、成本低廉的酶是下游產品類企業的剛需,常見的工業酶包括蛋白酶、脂肪酶、溶菌酶、各類差相異構酶等,目前 75%以上的工業酶市場份額被諾維信、杜邦、Codexis 等海外龍頭公司壟斷。諾維信是全球工業酶制劑龍頭,公司擁有全球最大的宿主庫之一,開發了具有自主知識產權保護的木霉、黑曲霉和芽孢表達系統,可以提供各種高產率的微生物,提供龐大的酶、蛋白質和微生物產品,并受到專利和商業機密的雙重保護。在蛋白質工程改造技術方面,諾維信通過蛋
110、白質工程技術,對大部分酶產品等進行了改性,提高了酶的耐溫性、耐酸性、蛋白酶性和酶活性等性能,并開發了飽和突變技術、分子進化技術等蛋白質改性技術,其中許多關鍵酶的絕大多數氨基酸位點通過專利保護形成壁壘。諾維信在發酵、供應鏈和放大生產方面技術領先,能夠在保證成本效益的情況下進行商業化規模的生產。國內,酶賽生物圍繞蛋白質工程(酶的定向進化技術)和代謝類多酶串聯工程,搭建了自己的合成生物學平臺,用以滿足在醫藥中間體、工業化學品、食品保健品、材料、醫美等多個領域均有不斷增長的需求;引航生物構建了系統而高效的酶催化生物合成平臺,已有多個產品實現了商業化量產,此外,其還擁有著 20 余種新產品的研發管線。易
111、凱資本認為,分子酶與工業酶存在巨大的國產替代空間,而酶的開發、改造、生產都存易凱資本認為,分子酶與工業酶存在巨大的國產替代空間,而酶的開發、改造、生產都存在較高的技術壁壘,對國內公司提出了較大的挑戰。如何提高自身研發能力、如何保證產品的在較高的技術壁壘,對國內公司提出了較大的挑戰。如何提高自身研發能力、如何保證產品的穩定性等方面是國內的分子酶和工業酶產業實現高效化、準確化進步的關鍵。穩定性等方面是國內的分子酶和工業酶產業實現高效化、準確化進步的關鍵。第五,基于產物的無細胞生產體系,突破活體底盤概念第五,基于產物的無細胞生產體系,突破活體底盤概念 現有的蛋白質表達技術通常是活細胞系統,包括原核細
112、胞系統,如大腸桿菌、鏈霉菌、枯草芽孢桿菌等,和真核細胞系統,如昆蟲、酵母、哺乳動物細胞。得益于成熟的細胞培養技術和轉基因技術(轉入蛋白表達載體),這些基于活細胞的表達系統在蛋白質純化中已經廣泛應用。然而,活細胞表達系統的主要劣勢在于:1)表達量受限:活細胞的能量中大部分被用于自身的繁殖和擴增;2)受限于純化技術:細胞破壁后進行蛋白質表達,會破壞蛋白質結構;3)某些蛋白具有細胞毒性:如肉毒毒素這類神經毒素蛋白,表達過程中會導致細胞死亡?;谶@些方面,無細胞蛋白質合成(cell-free protein synthesis,CFPS)系統,正逐漸進入商業化應用。CFPS 是一種快速而且能高通量表達
113、目標蛋白質的技術,是以外源 DNA 或 mRNA 為模板,在細胞裂解液提供多種酶的作用下通過補充底物和能量物質來實現蛋白質的體外合成。在這一方面,國內代表性企業如康碼生物,其研發出了 D2P 無細胞蛋白質合成技術,開發出全球首套無細胞蛋白質合成生物反應器,大幅提高蛋白合成效率,推動蛋白質合成產業化。第六,上游原料和中游生產耗材,作為“賣水人”收益相對有保障第六,上游原料和中游生產耗材,作為“賣水人”收益相對有保障 除技術及服務領域外,生物制造產業鏈上游所涉及的氨基酸、核酸等原料、分離純化耗材等領域亦有望在產業發展推動下率先獲益。比如生物醫藥領域 GLP-1 類藥物和小核酸藥物等市場規模高速增長
114、將帶動固相合成載體和相關樹脂、色譜填料等方面的需求。外資巨頭產品線完整、技術領先,國內廠商是追趕者。以吸附分離材料為例,從全球產能分布情況來看,境外 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 產能約占全球產能的 53%,其中美國陶氏化學、德國朗盛、美國漂萊特、日本三菱化學、住友化學等跨國企業的產能合計占全球的 46%。外資企業憑借產品線完整、技術領先,具備先發優勢,在高端市場占據大部份市場份額。國內企業如藍曉科技
115、、納微科技正通過產品品質、工藝穩定、客戶黏性方面的先發優勢逐步縮小和國際巨頭的差距。作為生物合成制造產業化的關鍵步驟,產品的分離提純成本占到總成本的 60%以上,高附加值產品的分離成本甚至可以達到90%。易凱資本認為,上游和中游領域存在巨大的國產替代空間,預計易凱資本認為,上游和中游領域存在巨大的國產替代空間,預計 20332033 年年將將達到達到 277277 億億元。以國內客戶的需求為導向,擁有較強的工藝技術水平、長期的經驗積累和較強的新產品開元。以國內客戶的需求為導向,擁有較強的工藝技術水平、長期的經驗積累和較強的新產品開發能力的企業發能力的企業,有望在生物制造浪潮中逐步和國際巨頭形成
116、競爭。有望在生物制造浪潮中逐步和國際巨頭形成競爭。2.2.值得關注的生物制造下游值得關注的生物制造下游產品產品賽道賽道食品添加劑食品添加劑 合成生物技術可將生物質原料轉化為食品重要組分、功能性食品添加劑等。這是解決食品領域所面臨的可持續、環保等問題的重要途徑,也可以顛覆現有的食品生產與加工的方式。在食品領域的應用涵蓋肉類、乳制品、功能性飲料、調味劑和其他食品添加劑等多個方向。2022年,我國食品添加劑主要品種銷售額達到 1441 億元,利用合成生物學生產的添加劑占比預計到 2022 年為 5%,銷售額約 86 億元。目前我國合成生物技術在食品領域應用的細分賽道內,主要玩家大多集中在合成新型食品
117、添加劑等細分賽道,其底層選品邏輯依舊是從市場空間廣闊維度和快速上量。采用合成生物技術,一方面可以以更優的生物生產工藝替代天然提取或化學合成,以期獲得更高的產量、更低的成本、更廣泛的應用;另一方面可以合成新型的功能性添加劑產品,構建新的產業鏈。法規層面,中國對新興食品的審批和監管仍然保持嚴格的。在我國,新興食品原料的平均 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 審批周期約為 12 個月,而涉及到合成生物相關產品的
118、審批首先需要由農業農村部對其生物安全性進行評估。隨著國家對生物制造戰略的重視程度日益提高,國內監管與審批的壁壘也在逐步被打破。2020 年支持建設合成生物創新中心、2022 年提出“探索新型食品,實現食品工業化迭代升級,降低傳統養殖環境資源壓力”、2022 年轉基因來源的食品營養強化劑公開征求意見等菌展現出對合成生物技術主導的新食品的政策利好態勢。HMO 審批通過更表明生物合成食品添加劑產品在國內獲得重大進展。2024 年 3 月 13 日,國家衛生健康委員會發布公告,批準了多款食品添加劑,其中,弈柯萊生物自主研發的甜菊糖苷(酶轉化法)成功通過審批,成為國內首家。另外,公告顯示 2-巖藻糖基乳
119、糖(2-FL)的安全性評估材料審查通過,這標志著又一款 2-FL 被中國法規批準。2023 年 5 月和 2024 年 4 月,兩個不同供體的 D-阿洛酮糖-3-差向異構酶獲批成為食品加工用酶制劑,對“D-阿洛酮糖”安全合規進入食品添加劑領域具有里程碑式的意義。隨著合成生物技術的迅猛發展,新型食品添加劑的產業化開辟了一條新的道路。近期,眾多生物合成的產品獲得批準,且產品生產菌株包括大腸桿菌、谷氨酸棒桿菌等不同類型的活細胞底盤,這不僅對重塑產業鏈具有重大意義,也標志著生物合成路徑的產品正逐步走向合規化。易凱資本認為,易凱資本認為,伴隨著伴隨著 20232023 年監管政策進一步放開和消費者認知的
120、進一步打開,合成生年監管政策進一步放開和消費者認知的進一步打開,合成生物技術在食品領域應用的未來前景將愈加明朗,其物技術在食品領域應用的未來前景將愈加明朗,其中中功能性、功能性、零卡零卡食品添加劑等領域有望成為食品添加劑等領域有望成為20242024 年新一輪投資熱點。年新一輪投資熱點。在功能性食品添加劑領域,隨著越來越多的功能性成份的代謝途徑被“開啟”,合成生物技術已廣泛應用于類胡蘿卜素(如番茄紅素、-胡蘿卜素和蝦青素)、甲萘醌-7(維生素 K2)、葉黃素和母乳低聚糖(HMO)等功能性食品的生物合成。HMOs(母乳低聚糖)是母乳中天然存在的聚合度3 的低聚糖統稱,在母乳中是僅次于乳糖和脂肪的
121、第三大固體成分,含量超過蛋白質,已作為功能性添加劑受到嬰兒配方奶粉行業關注與重視。HMO 已獲得歐洲、美國等主流市場監管機構認可,帝斯曼集團 2020 年宣布耗資 7.65 億歐元收購丹麥 HMOs 領導企業Glycom,雅培、雀巢等國際龍頭公司均已推出多款含 HMO 的嬰配奶粉。2023 年 10 月,中國國家衛健委官網發布關于桃膠等 15 種“三新食品”的公告(2023 年第 8 號),并進行了解讀。其中:母乳低聚糖(HMO)成分,2-巖藻糖基乳糖以及乳糖-N-新四糖作為食品添加劑新品種,安全性評估材料進行審查并通過,帝斯曼、IFF、虹摹生物成為國內首批獲批的企業,其中由蒙牛和弈柯萊生物合
122、資成立的生物制造公司虹摹生物是首個獲批的中國本土企業。2024年 3 月,國家衛生健康委食品安全標準與檢測評估司再發公告,又一款 2-巖藻糖基乳糖(2-FL)獲批,這是 HMOs 在國內的第二次獲批,一兮生物成為又一家正式獲批的國內企業。截至目前,國家衛健委共受理 2-巖藻糖基乳糖(2-FL)16 次,3-唾液乳糖鈉鹽(3-SL)3 次,6-唾液乳糖鈉鹽(6-SL)2 次,乳糖-N-新四糖(LNnT)1 次,3-巖藻糖基乳糖(3-FL)1 次,乳糖-N-四糖(LNT)1 次,目前,相關審批工作正在積極有序地推進,未來有望在嬰兒配方奶粉中科學地添加和應用更多的 HMOs 成分,從而使嬰兒配方奶粉
123、的成分和功能更加接近母乳。而隨著國內 HMOs 的獲批,飛鶴、君樂寶、伊利隨即推出了添加 HMO 的兒童奶粉,可預見行業將迎來一波嬰幼兒奶粉配方的革新。另一極富潛力的應用方向為低熱量的食品添加劑。合成生物技術也拓展到香料、甜味蛋白和甜味劑,用細胞工廠生產甜菊糖苷、阿洛酮糖等天然甜味劑對比傳統的生產方式展現出了顯著優勢。19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 以阿洛酮糖為例,阿洛酮糖是自然界中天然存在但含量極少的
124、一種單糖,是天然稀少糖的代表,其甜味與蔗糖類似,但幾乎沒有熱量,且可與食物發生美拉德反應(炒糖色、烘焙),研究還發現阿洛酮糖可促使胰島素正常分泌,降低腸道對葡萄糖的吸收。阿洛酮糖可廣泛應用于廚房烹飪、乳制品、飲料、烘焙等領域,被認為是最具潛力的新一代“健康糖”。根據 Innova Market Insights 調查結果顯示,從 2014 年到 2018 年,含有阿洛酮糖的食品和飲料上市數量年均增長率為 45%。傳統的酶轉化法面臨著轉化率偏低、分離提純困難等問題,導致成本居高不下,限制了其市場應用。微元基于合成生物研發平臺,全球獨家開發了發酵法阿洛酮糖生物制造技術。通過從自然界尋找合適的基因,
125、借助 AI 設計、基因模塊化組裝、酶分子改造與篩選等策略,將全新的阿洛酮糖合成途徑整合入 GRAS 菌株,實現了以葡萄糖或粗蔗糖為原料,高效率發酵生產阿洛酮糖,無需復雜的色譜分離就能結晶出產品。由于生產過程與很多傳統發酵產品類似,微元開發的阿洛酮糖的全新生物制造技術可以盤活國內龐大的發酵產能,極大地降低阿洛酮糖的生產成本,為阿洛酮糖成為繼蔗糖和果葡糖漿之后第三款被廣泛使用的大宗糖打下基礎。根據嘉吉年度市場調研報告 Trend Tracker 2023 顯示,超過 75%的亞太地區消費者有減糖的需求,這已成為消費升級的熱門趨勢,從 2017 年到 2022 年,減糖新產品的發布以平均每年約 12
126、%的速度增長,2021 年至 2022 年全球發布的新產品中有 2%標記了減糖主張。我我們認為,合成生物技術生產新一代健康糖將成為近年來新食品原料的重要發展方向們認為,合成生物技術生產新一代健康糖將成為近年來新食品原料的重要發展方向之一之一。3.3.值得關注的生物制造下游賽道值得關注的生物制造下游賽道替代蛋白替代蛋白、氨基酸、氨基酸 正如前文所提到的,“大食物觀”拓展了傳統的食物邊界,“新食品”應運而生,要從耕地資源生產食物,轉變為全方位、多途徑開發食物資源,向植物、動物、微生物等要熱量要蛋 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave
127、.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 白。創新蛋白來源、食品原料和食品工業配料,開發用于食品生產的細胞工廠,拓展食品邊界,成為“新食品”的關鍵推動力?,F有的食物蛋白主要依賴于養殖業和種植業,存在環境污染、土地占用和用水較多等問題。傳統的蛋白質生產方式可能難以滿足未來人類的生產和生活需求,同時也難以實現環保和資源節約等可持續發展。在此背景下,食品產業一直在探索更大規模、更低成本、可持續的新型蛋白質生產方式。其中,替代蛋白是一種有效且可行的解決辦法,也是未來食品研發的重要方向。替代蛋白市場處于發展初期,截至 20
128、20 年替代蛋白市場僅占全球蛋白質零售市場的 2%,據波士頓咨詢數據,預計 2035 年替代蛋白會占到全球蛋白質消費的 11%-22%。目前主要替代蛋白研究方向主要包括高附加值蛋白與微生物蛋白。高附加值蛋白,主要包括乳蛋白、卵蛋白、血紅素類蛋白以及乳鐵蛋白等,高附加值蛋白在當前階段具有較大的市場競爭力,同時,食品作為大眾消費品,無法做到持續的高利潤空間,當市場空間充分打開后,勢必迎來同類產品的價格競爭。微生物蛋白是蛋白質來源的新渠道,微生物菌體來源的蛋白具有生長參數穩定、培養基物質高效利用、不需要殺蟲劑或抗生素等優勢,微生物生物質比動植物更有經濟價值。微生物蛋白作為規?;娲鞍桩a品,大多以真
129、菌蛋白為主,產品以品質改善和蛋白補充原料供應為短期內的產品形態。國內外的投資機構均對替代蛋白行業抱有高度熱情,2024 年初,貝佐斯地球基金宣布將斥資 6000 萬美元建立貝索斯可持續蛋白質中心,這屬于貝索斯地球基金 10 億美元用于糧食轉型項目的一部分。該中心中心通過推進科學技術進步降低生產成本、提高質量和味道以及增加替代蛋白質的營養價值。此外,氨基酸相對食品行業的蛋白替代起步更早,發展更成熟。國內氨基酸有充沛的產能。氨基酸、維生素和礦物質屬于三大飼料添加劑,是構成動物營養所需蛋白質的基本物質,被廣泛用于畜產飼料中作為營養補充劑和生長發育促進劑,也可用于健康食品、膳食補充劑、醫藥產品、人工甜
130、味劑和化妝品等市場。大宗飼料添加劑氨基酸主要包括蛋氨酸、賴氨酸和蘇氨酸等。2022 年,我國大品種氨基酸如賴氨酸產量 255 萬噸,凈出口 144 萬噸,國內用量約 100 萬噸;蛋氨酸產量 44.3 萬噸,用量 40 萬噸;蘇氨酸產量 84 萬噸、凈出口 54.5 萬噸。19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 蛋白質作為重要的食物來源以及飼料來源,其在整個經濟鏈條上具備不可或缺的重要地位。目前國內市場尚處發展
131、初期,但隨著中國肉類、與飼料原料消費的不斷增加,替代蛋白可填補中國未來蛋白質缺口。4.4.值得關注的生物制造下游值得關注的生物制造下游產品產品賽道賽道香精香料香精香料 香料(Perfume)是一種能夠通過嗅覺感知的芳香物質,而香精(Fragrance)則是由各種單一的香料組合而成的復合香氣。人類使用香料的歷史已有超過 5000 年,自 19 世紀以來,全球香料工業得到了迅速的發展,從食品到日用品,人們越來越離不開各種香料成分。全球香精香料市場保持穩定增長,2018 年,全球香精香料市場收入在 276 億美元;而來到 2022 年,全球香精香料收入增長至 292 億美元。其中,亞洲市場占到了全球
132、市場份額的 40%。目前,香精香料生產的主要方式是香料植物的天然提取或化工產品的化學合成。合成香料的原料來源廣泛,生產成本較低,毛利率在 20-40%之間浮動;而天然香料主要來自于香料植物,資源有限,易受到耕地、氣候等各方面影響,導致生產成本和附加值均較高,毛利率在 30-50%之間。香精香精生產所需的技術研發要求高,產品的附值也相對較高,其中煙草香精毛利率高達到 70%-80%。19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 10
133、0005 近年來,隨著居民生活水平的提高和對身體健康的關注度不斷增強,全球食品飲料行業趨向生產更多由天然原料制成的產品,天然香料的需求呈不斷上升的趨勢,逐漸成為了香精公司未來發展中重點布局的產業。然而,香料植物容易受自然界氣候影響,年產出不均衡,造成原材料供應量和價格不穩定。合成生物技術正逐漸成為一種重要的香料生產技術,通過微生物發酵實現香料更穩定、更高效的生產,同時由于拜托了耕種、花期、畝產的影響,其生產成本可降低 50%以上。除了天然提取和化學合成,生物合成技術已成為國際香料龍頭企業的關注焦點。這些企業正通過收購、合作開發和內部孵化等多種方式,積極布局合成生物技術在香精香料生產領域的應用。
134、2019 年,巴斯夫(BASF)收購了荷蘭生物技術企業 Isobionics,新增了巴倫西亞橘烯、圓柚酮等 10 種發酵技術香料產品;同年巴斯夫與生物科技公司 Conagen 簽署了合作協議,生產天然發酵香蘭素。2020 年,奇華頓(Givaudan)收購了法國生物科技公司 Alderys,同時與酶制劑供應商諾維信(Novozymes)達成研究合作,探索食品和清潔領域的可持續解決方案。2021 年,帝斯曼(DSM)收購美國生物技術公司 Amyris 的香精和香水業務,該交易將為帝斯曼現有的個人護理和香氣成分活動中增加 7 種中間產品,擴大其在香精香料和化妝品行業的生物基成分的產品。國內新和成同
135、樣在積極探索合成生物技術在香精香料工業中的應用。新和成目前擁有豐富的香精香料品種,主要包括芳樟醇、檸檬醛、葉醇、二氫茉莉酮酸甲酯、覆盆子酮等,并依托化學合成與生物發酵兩大技術平臺不斷推出一體化、系列化、協同化香料新品種,拓展香茅腈、-苯乙醇、桃醛、檸檬腈、L-薄荷醇等品類。易凱資本認為,隨著天然香料的需求逐年提升,生態環境壓力下原料供應的穩定性成為香易凱資本認為,隨著天然香料的需求逐年提升,生態環境壓力下原料供應的穩定性成為香精香料產業關注的重點精香料產業關注的重點。合成生物技術正逐漸成為天然提取與化學合成之外的又一香料重要合成生物技術正逐漸成為天然提取與化學合成之外的又一香料重要生產技術。生
136、產技術。19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 5.5.值得關注的生物制造下游值得關注的生物制造下游產品產品賽道賽道生物基材料生物基材料 合成生物技術通過以可再生的生物質材料為原料,對石油、煤炭、天然氣等不可再生資源進行替代,可提供環保、可持續發展的化工產品制造方法,能較大程度改變和顛覆以化石能源為基礎的傳統化工制造體系。而經過生物合成技術改良或優化的新型材料又被統稱為生物基材料,其又可根據市場需求量/產量的大
137、小分為大宗商品、特色商品與定制商品,對應的量產級別分別為千噸/萬噸級、噸級、千克級;對應價格依次提高,大宗商品的定價往往在每千克幾十元或百元,定制產品每千克或可高達數萬元。其中,生物基材料作為行業關注的焦點,受到了廣泛的關注。生物基材料(Bio-based Materials),是指利用可再生的生物質為原料(包括谷物、豆科、秸稈、動物皮毛等),制造的一類材料或其單體。按照產品屬性,生物基材料可分為生物基聚合物、生物基塑料、生物基化學纖維、生物基橡膠、生物基涂料、生物基助劑、生物基復合材料等。生物基材料產業是一片廣闊新藍海,據全球經濟合作與發展組織(OECD)預計,目前生物基材料的替代率不到 5
138、%,潛在的替代規模接近 6000 億美元。中國生物基材料正處于科研開發走向產業化規模應用關鍵時期。近年來,我國生物基材料市場規模持續擴張,由 2014 年的 96.9 億元增長至 2021 年的 199.2 億元,CAGR 為 10.9%。2021 年,中國生物基材料產量 700萬噸、產值超過 1500 億元,占化工行業總產值的 2.3%,并在塑料制品、紡織纖維、醫藥器械、涂料、農業物資、表面活性劑等方面得到廣泛應用。生物基可降解塑料是生物基材料應用最早被接受的應用場景之一,根據 Markets and 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenb
139、ei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 Markets 預測,全球生物塑料市場到 2026 年將達到 297 億美元(2057 億 RMB),CAGR 為 22.7%,增長主要歸功于中國、印度和印尼等亞太地區。生物基可降解塑料的代表產物是聚乳酸(PLA)、聚羥基脂肪酸酯(PHA)等,具有環境友好、原料可再生、可生物降解等特性。PLA 自 1954 年杜邦公司開始研究生產至今,已成為產業化最成熟、產量最大、應用最廣泛的生物基可降解塑料。國內中科院系及傳統制造公司如河北華丹、豐原股份、浙江海正、金丹科技
140、等成為領域內的主要玩家。PHA 為生物基可降解塑料領域更新的業態,是唯一能在海洋和土壤中快速降解的材料,同時擁有優異的化學性能。PHA 產品的合成與商業化已歷經四次迭代,目前使用革蘭氏陰性菌、嗜鹽單胞菌等作為底盤細胞的生物合成法已成為主流合成方法。微構工場于 2023 年官宣多項合作,包括與恒鑫生活簽署 PHA吸管和淋膜以及注塑制品合作訂單、與光華偉業達成深度戰略合作探索 PHA 在 3D 打印中的應用、與蘇爾壽合作探索 PHA 的工藝與產效提升等??傮w而言,PHA 作為一種全新的業態在商業化層面仍然處于探索階段。其他代表性的生物基材料包括生物基聚酰胺(PA),聚酰胺具有良好的力學性能,在工業
141、上廣泛應用于電子電器、汽車、力學組件等等,生物法制造長鏈二元酸、生物基戊二胺、生物基聚酰胺等產品的技術開發和產業化往往需要大量的時間,且失敗率極高,投資規模大,具有顯著的技術壁壘。凱賽生物在生物法長鏈二元酸、生物基戊二胺和生物基聚酰胺行業競爭中的優勢地位較為突出,其基于自產的生物基戊二胺與二元酸的縮聚得到生物基聚酰胺產品,如聚酰胺-56(PA56)。1,3-丙二醇(PDO)生產 PTT 聚酯纖維的重要原料,PTT 聚酯可用來生產 PTT 纖維進而應用于服裝、地毯等行業。上世紀 90 年代殼牌(Shell)等國際材料巨頭使用化學法生產 PDO;2005 年后,由于全球石油能源價格上漲,加之原料不
142、可再生,生物發酵法通過成本優勢逐漸淘汰化學法。生物法生產 PDO 以甘油或葡萄糖為原料,反應條件溫和、過程綠色無污染、生產成本低、產物易于分離,杜邦公司(Dupont)是生物法生產 PDO 的典型代表。杜邦開發了以葡萄糖為底物在基因工程菌的作用下以一步法生產 1,3-PDO 的技術,并且將產量提升至 126g/L 以上,接近細胞極限,大大降低生產成本,開創了生物發酵法制備 PDO 產業化技術的先河,在PDO 領域保持 20 年的壟斷。2022 年,杜邦將旗下的生物及業務出售給華峰集團。國內清大智興團隊較早開發了以甘油為底物生物法生產 PDO 的技術,2017 年底精甘油價格上漲到七千多元/噸,
143、為應對原材料價格波動導致生產成本上升,團隊對技術進行了持續的迭代。當前,清大智興已掌握“甘油+糖多原料 PDO 發酵技術”,并成功實現產業化。1,4-丁二醇(BDO)是另一種極富潛力的平臺分子,廣泛應用于氨綸、可降解塑料、聚氨酶、鞋材、新能源電池等眾多領域。生產 BDO 的傳統方法為石油基路線的電石炔醛法工藝,生產過程中能耗較高。生物法路線合成 BDO 反應條件溫和、原料來源豐富,具備良好的可持續發展前景。生物法生產 BDO 的工藝分為一步法和兩步法。一步法也叫直接發酵法,通過微生物的發酵將糖類物質直接轉化為 BDO。一步法生產工藝主要由 Genomatica 公司掌握,它通過在篩選過的大腸桿
144、菌群中引入一個或多個編碼 DNA 使其具有 4HBCoA 或腐胺途徑酶,從而滿足 BDO 生物合成的代謝設計。此外,Genomatica 還發明了一種用于增強甲醇還原當量的代謝途徑,通過提高還原用甲醇當量從而進一步提高 BDO 的產率。兩步法利用微生物發酵將葡萄糖轉化為丁二酸,再用生成的生物基丁二酸來生產 BDO,工藝主要由中國科學院、清華大學等科研院所研發。目前,全球生物基 BDO 產能為 7.5 萬噸/年左右。海外廠商分別為意大利 Novamont 和德國巴斯夫,產能均為 3 萬噸/年,均采用 Genomatica 公司研發的一步法生產工藝,其生產的生物基 BDO 并不對外出售,僅供自身用
145、于制造生物基 PBAT。山東元利化學1.5 萬噸/年的生物基 BDO 產線已投產,所使用的原料生物基丁二酸采購于山東蘭典生物科技。美國嘉吉、韓國曉星集團、國內的金發科技等企業均在布局生物基 BDO 產能,計劃于 2024、19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 2025 年陸續投產。生物基化學品和材料行業已達到爆發的臨界點,但是其成本和性能端依然有大量可優化空間。行業發展面臨著極大的變化和結構性機遇:對于生物基
146、材料這類大宗產品,其真正的競爭對手依然是傳統的石油基產物。成本和性能上的差距成為了制約生物基塑料快速導入市場的限制因素。由于利潤率不占優勢,以及部分生物基塑料由于性能上的差距,需要更多產品迭代的時間以適應下游市場的需求。以 PHA 為例,其生產成本是石油基聚乙烯和聚丙烯的 3-10倍,成為其商業化路上最大的問題。反觀已導入市場的生物基產品,凱賽生物使用 2-3 年的時間完成長鏈二元酸產品后端純化工藝的優化,使得生產成本比傳統方法降低 40%左右,其產品才真正開始進入市場。易凱資本認為,易凱資本認為,大宗生物基材料產品導入期與石油基大宗生物基材料產品導入期與石油基原料原料價格直接相關。目前生物基
147、材料價格直接相關。目前生物基材料的占比僅有的占比僅有 6%6%,石油基材料存在較大的生物基替代空間,石油基材料存在較大的生物基替代空間。全新的生物基材料若要開發更能被。全新的生物基材料若要開發更能被市場接受的產品,也需要產業鏈深度配合。市場接受的產品,也需要產業鏈深度配合。6.6.值得關注的生物制造下游賽道值得關注的生物制造下游賽道非糧帶來的原料替代機會非糧帶來的原料替代機會 目前生物制造主要依賴第一代糧食作物及淀粉原料。中國作為全球生物發酵第一大國,發酵產品年產量 2000 萬噸,消耗糧食近 5000 萬噸。發展“不與民爭糧,不與糧爭地”的非糧碳源,是實現生物制造業可持續發展的重要前提。20
148、23 年初,工業和信息化部等六部門聯合印發加快非糧生物基材料創新發展三年行動方案,方案中明確到 2025 年,非糧生物基材料產業基本形成自主創新能力強、產品體系不斷豐富、綠色循環低碳的創新發展生態,非糧生物質原料利用和應用技術基本成熟,部分非糧生物基產品競爭力與化石基產品相當,高質量、可持續的供給和消費體系初步建立。19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 當前非糧生物質資源利用主要集中在秸稈領域,主要原因是秸稈
149、資源豐富。中國秸稈以粗放利用為主,飼料化利用主體占比達到 76.9%。國內企業在探索生物質秸稈高價值利用時面臨秸稈集中收儲困難、秸稈質地差異大導致產品收率不穩定,以及秸稈有效成分回收利用技術不足等問題。在原料預處理、糖化和發酵轉化效率、綜合成本控制等方面難度更大。工業菌種(群)與酶蛋白功能元件制備、非糧生物質標準化采收保存、非糧生物質高效糖化等關鍵平臺技術正處于攻關爬坡階段,與現有工藝技術進行耦合銜接亟待突破,經濟性上不占優勢也導致秸稈糖在生物制造產業內暫不具備商業可行性。19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,1
150、00005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 因此,秸稈之外的其他新型碳源為非糧原料在生物制造中的應用帶來了破局的可能性。油脂是另一極富潛力的非糧原料。出于獨特的飲食習慣和龐大的人口基數,中國廢棄油脂來源廣泛,但應用并不充分。根據國家糧油信息中心數據,2021 年中國潛在廢棄油脂產生量達 2100萬噸。此外,國外棕櫚油正尋求高附加值技術路線突破。除去油脂類碳源,甲醇作為一種結構最為簡單的飽和一元醇,同時具備高能量密度、便于運輸和儲存等諸多優勢,也具備大規模應用于生物制造的潛力。我國是甲醇產能大國,2021 年底我國甲醇產能接近 1 億噸
151、,占全球約67%。利用可再生能源得到綠色氫氣,并將 CO2還原成高附加值的甲醇,實現了二氧化碳接近零排放甚至負排放,是實現“雙碳”目標的重要手段。未來隨著可再生能源的普及化以及政策的支持,在良好的經濟效益和環境效益下,綠色甲醇產能有望快速布局,助力我國“雙碳”目標實現的同時,為非糧生物基材料提供綠色、價廉的原料。19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 碳平均價格(Average Carbon Cost)是指原料
152、中可用于化合物合成的每千摩爾碳的成本,即:Average Carbon Cost=(average molecular weight price per ton)/(1000 average carbon atom number per molecular)。根據微元合成測算,油脂(千摩爾碳平均價格:58-96 元/kMol C)和甲醇(千摩爾碳平均價格:31-93 元/kMol C)原料的原子經濟性、摩爾碳被生物利用時釋放的能量均顯著高于葡萄糖(千摩爾碳平均價格:53-135 元/kMol C),在合成代謝過程中更具有優勢。我們認為,通過油脂、甲醇等具有原子經濟性的非糧原料替換糧食、薯類等原
153、料制成的淀粉糖,我們認為,通過油脂、甲醇等具有原子經濟性的非糧原料替換糧食、薯類等原料制成的淀粉糖,有望重塑整個發酵產物產業鏈,為行業帶來顛覆性的機會。有望重塑整個發酵產物產業鏈,為行業帶來顛覆性的機會。7.7.值得關注的生物制造下游賽道值得關注的生物制造下游賽道GLPGLP-1 1 2022 年,全球糖尿病藥物的市場規模為 596 億美元,其中銷售額前 2 位為司美格魯肽和度拉糖肽,均為 GLP-1 受體激動劑。得益于“減肥神藥”的口口相傳,司美格魯肽在近兩年受到消費者、患者以及資本的高度關注。司美格魯肽自上市以來,其銷售額迅速上升,2023 年注射型、口服型降糖藥以及減肥針三種劑型司美格魯
154、肽銷售額首次突破百億美元,達到 212 億美元,翻倍增長,增長勢頭強勁。19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 在 GLP-1 激動劑帶起的這波熱潮下,多肽賽道也成為新藥研發領域最值得關注的熱點之一。多肽藥物研發與生物制造產業的發展相輔相成。利用基因工程、蛋白質工程、酶工程,發酵工程等合成生物技術生產多肽,可實現多肽分子的高效表達,更有利于降低藥物生產成本,提高生產效率。能夠進行多肽的規?;苽涞纳镏圃炱髽I,
155、為開發多肽藥物帶來極大助力。諾和諾德原研的司美格魯肽是通過基因重組技術,利用釀酒酵母細胞生產的人胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)類似物。諾和諾德選擇了釀酒酵母細胞作為底盤,輔以發酵工藝和生物方法進行主鏈合成,研發了司美格魯肽這款“神藥”。除了釀酒酵母細胞底盤之外,大腸桿菌細胞底盤也在研發階段獲得了較好的進展。其中,最為代表性的便是質肽生物,其已經建立了四個技術平臺,其采用經工程改造的大腸桿菌開發和生產重組蛋白質藥物,用于治療肥胖癥、糖尿病以及非酒精性脂肪性肝炎等。底盤選擇在 GLP-1 藥物研發中至關中重要,生物利用度、工藝穩定性、生產效率均與底盤的選取息息相關。在司美格魯肽的藥物在華專利將于
156、 2025 年到期、且國家知識產權局在 2022 年已判定其核心專利全部無效的背景下,GLP-1 賽道的競爭也進入白熱化的下半場。一方面司美格魯肽生物相似物將會陸續獲批,各大藥企將進行激烈的商業化競爭。另一方面,口服產品管線將會進入臨床比拼,究竟是口服多肽 GLP-1 還是口服小分子 GLP-1 更勝一籌仍然需要等待時間和臨床結果的檢驗。其中,多肽 GLP-1 通常具備高安全性、高選擇性、高效性,但是受制于產能、生物利用度以及穩定性等原因,仍然需要較長的時間進行產業轉化。易凱資本認為,易凱資本認為,GLPGLP-1 1 藥物產業發展邁入藥物產業發展邁入“差異化創新差異化創新”時代,行業內企業將
157、會圍繞時代,行業內企業將會圍繞“生生物利用度足夠高的創新制劑物利用度足夠高的創新制劑”、“超長效超長效”以及以及“靶點創新與協同靶點創新與協同”三個方向進行布局。同樣三個方向進行布局。同樣的,的,GLPGLP-1 1 類藥物上游企業在熱度帶動下也正處于高速發展期,多肽合成試劑、分離純化原料、類藥物上游企業在熱度帶動下也正處于高速發展期,多肽合成試劑、分離純化原料、多肽固相合成工藝、多肽多肽固相合成工藝、多肽 CXOCXO 等賽道也將具備顯著的投資機會。等賽道也將具備顯著的投資機會。19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beiji
158、ng,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 (二)中國發酵產能(二)中國發酵產能全球領先,出海帶來生物制造產業新機遇全球領先,出海帶來生物制造產業新機遇 中國年均發酵品總產量超過 3,000 萬噸,穩居全球第一,占據了全球約 70%的發酵產能,在氨基酸、有機酸和維生素等大宗生物發酵制品的產量上全球領先。充沛的產能為生物制造企業帶來新的出海機會。生物制造企業需根據其下游產品的特性來制定相應的海外拓展策略和目標市場。以工業化學品為例,產品(如生物基可降解塑料)可借助歐洲聯盟的政策導向,首先在歐洲市場取得突破。2023 年 11 月
159、,歐洲議會環境委員會(ENVI)通過了“包裝和包裝廢棄物法規”(PPWR)的擬議修訂案,旨在促進再利用和回收并解決不斷增長的塑料包裝廢棄物問題。PPWR 主要涵蓋三大目標:防止包裝廢棄物的產生、促進高質量回收和增加包裝中回收塑料的使用,計劃到 2030 年讓所有包裝變得可重復使用或可回收。在歐盟的 ESG 政策推動下,部分生物基材料的成本劣勢被弱化,為出海創造了極為有利的機會。到 2023 年,歐洲生物塑料約占全球市場份額的 25%,歐盟有望成為 PHA 產品最大的下游市場之一。中國已走在 PHA產業化前列,規劃產能超過 10 萬噸,有望率先進入歐洲市場。對于食品添加類產品,北美、澳新等海外市
160、場需求可快速消化國內企業產能。海外部分國家較早通過了某些生物制造產品的審批。以阿洛酮糖為例,阿洛酮糖已在美國、智利、哥倫比亞、哥斯達黎加、新加坡、韓國、日本等 13 個國家/地區獲得食品批準,2022 年其在北美市場的增速更是達到了 164%。我國豐富的產能優勢為阿洛酮糖產品出口提供了可能。據統計,目前全球阿洛酮糖產能達到 2.4 萬噸,其中我國產能為 1.4 萬噸,約占全球的 58%。國內的發酵基礎、較低的人工成本等因素使得我國阿洛酮糖產品在海外市場具有較強競爭力。甜菊糖苷系列分子 2011 年陸續被歐盟委員會授權在歐盟的食品和飲料中使用;美國 2008 年至今更是有近50 種不同組成及生產
161、方式的甜菊糖苷獲批,使用酶促法和生物發酵法生產的代糖原料瑞鮑迪苷 M 也被批準使用。在國內法規申報期內,產品出??蔀槠髽I帶來更多的市場機會。醫藥領域,中國創新藥的出海持續保持火熱,自 2019 年以來,已有 7 款國產創新藥品在美國獲得批準上市,國內 License Out 呈現常態化增長,海外拓展程度不斷加深,以 CGT、ADC、雙抗等為代表的生物創新藥國際化進程正加速推進,在全球市場和跨國藥企交易中逐漸嶄露頭角。預計到 2023 年,中國生物藥行業的出口金額將達到 219.9 億美元,同比增長 8.94%。此前,從出口源來看,中國生物制藥行業的主要出口目的地包括日本、韓國、歐盟和美國等四個
162、國家。而隨著“一帶一路”倡議的推動以及東盟國家經濟的增長、全民健康覆蓋(UHC)比例的提高以及人口老齡化的加劇,東南亞地區高品質醫療保健的需求持續上升,成為一些生物醫藥企業國際化戰略中的優先選擇。國內的生物類似藥、低成本生物創新藥在未來東南亞市場具有較強的競爭力,越來越多的中國藥企加入這一熱潮,但當地的準入和支付能力仍為主要挑戰。除產品端的出海機會外,“一帶一路”戰略也為區域間生物制造產業的合作帶來多樣性機會。東南亞市場大力支持生物制造產業的發展,綠色經濟成為中國與東南亞國家的合作主旋律。以泰國為例,泰國正在積極探索與推廣 BCG 經濟模式,以應對全球性氣候變化的挑戰,也為本國國際競爭力的提升
163、提供解決方案。BCG 經濟模式是以發展生物經濟(Bio Economy)、循環經濟(Circular Economy)和綠色經濟(Green Economy)三大領域為基石,重點關注四大戰略領域農業與食品、健康與醫療、能源材料與生物化學、旅游和創意經濟。為進一步推動國內外投資者對 BCG 產業的投資趨勢,泰國出臺多項促進投資的激勵措施,推動投資者加大對泰國生物技術、生化生產、沼氣和生物能源生產、食品和動物飼料生產、清潔回收設施建設等產業的投資興趣。在產品端外,一帶一路沿線國家豐富的非糧資源將在原料端給予國內生物制造企業更多的選擇。19F,China Resources Building No.
164、8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 以印尼為例,印尼是棕櫚油全球第一大國,2022/2023 年度印尼棕櫚油產量 4650 萬噸,占全球棕櫚油產量的 59%。此外,印尼還有豐富的廢棄農作物、藻類和木材資源,非糧資源稟賦。同為“一帶一路”國家的哈薩克斯坦作為最大的內陸國家,幅員遼闊,擁有各種植被和荒漠植物資源。這些植物可能包括藜麥(chenopods)等荒漠植物,可作為潛在的非糧原料資源,而哈薩克斯坦的農業總產值占第一產業總產值的比重保持在 99%以上,有著豐富的農業資源
165、,例如稻殼、麥秸等農作物殘余物。易凱資本認為,生物制造面臨多種的出海選擇,生物制造產業在世界范圍內存在豐富資源易凱資本認為,生物制造面臨多種的出海選擇,生物制造產業在世界范圍內存在豐富資源整合與合作機會。未來中國企業在整合與合作機會。未來中國企業在“一帶一路一帶一路”國家投資建廠、生物制造產品向歐美和中東出國家投資建廠、生物制造產品向歐美和中東出海等模式將會愈發常見,產生區域產業鏈發展與合作將會更加緊密。海等模式將會愈發常見,產生區域產業鏈發展與合作將會更加緊密。(三)(三)合成生物學在合成生物學在 AIAI 浪潮中尋求更有效的結合點,浪潮中尋求更有效的結合點,AIAI 技術突破性進展進一步加
166、快了生物制技術突破性進展進一步加快了生物制造產業革新的步伐造產業革新的步伐 1.1.AIAI 技術、數據科學和自動化技術與合成生物學的緊密結合將掀起新一次技術、數據科學和自動化技術與合成生物學的緊密結合將掀起新一次 BIOBIO-AIAI 生物革命生物革命浪潮浪潮 AI 技術突破性進展進一步加快了生物制造產業革新的步伐,Bio-AI 模型大幅提升了從研發到生產的效率,高質量數據庫和樣本庫的積累逐漸成為產業競爭的關鍵。合成生物學被用于設計生產發酵所需的生物系統,基于工程設計原則,利用工程可預測性控制復雜系統構建的“設計構建測試學習”循環(DBTL)。當前,人工智能已在基因線路、代謝工程、基因組工
167、程等合成生物學領域廣泛應用,既有助于提升生物工程的研發效率,還能夠降低研究門檻,成為推動合成生物學發展的有力工具。具體來看,AI 對合成生物學的基因編輯效率、代謝途 19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 徑優化、生產過程優化、蛋白質設計等方面均具有較大提升作用:1 1)提高基因編輯的精度與效率:)提高基因編輯的精度與效率:AI 在基因編輯中的應用主要體現在提高編輯效率、減少非特異性剪切和預測編輯結果等方面。2
168、 2)指導蛋白質設計:)指導蛋白質設計:AI 在蛋白質設計領域的應用主要集中在預測蛋白質三維結構、設計具有特定功能的蛋白質以及優化蛋白質的穩定性和生物活性等方面。3 3)優化代謝途徑與生物生產過程:)優化代謝途徑與生物生產過程:AI 在代謝工程領域主要用于優化代謝途徑、調控基因表達以及預測微生物生產性能等方面。以 MetaNovas 為例,作為有代表性的 Bio-AI 結合型生物制造企業,其研發的 MetaKG 知識圖譜能快速分析尋找,預測識別出生物活性物質是如何影響特定的健康區域,分子通路以及受體。公司力圖通過 AI 驅動功效性原料及產品的革新,目前建立了百萬級別的功能肽庫。通過 AI 平臺
169、已探索并設計出上百個具有抗氧化,祛痘,疤痕修復,防脫發等功效的全新多肽分子。除了上游研發,AI 賦能的生物制造生產環節也有更多的創新機會。人工智能技術在生物制造中有廣泛應用,AI 可以通過數據積累、機器學習等方式,找到最適宜的生產參數,比如發酵罐的攪拌方式、轉速,生產過程中的溫度、壓力、流量、攪拌轉速、液位、pH 值、DO 值(溶氧量)、排氣、菌絲密度、電導率等。通過 AI 找到最優的生產條件,可以實現以下目標:1)優化生產過程(快速提高生產效率、優化流程提供方便,支持實時生產過程優化和調整);2)自動檢測和質量控制(通過 AI 監測、機器學習等技術,人工智能可以減少質量變異,確保高品質產品的
170、生產);3)智能決策(使用機器學習、自適應控制算法和傳感器來收集與處理生產過程信息和質量特征)。在 BIO-AI 浪潮之下,國內生物制造企業華恒生物、凱賽生物、嘉必優等科上市公司存在較大機遇和先發優勢。受益于 AI 技術發展,領軍企業的產品構建和商業化有望顯著提速,與此同時,高質量數據庫和樣本的積累有望成為公司較為重要資產和獨特的競爭壁壘。以健康元為例,其于 2020 年便開始投資布局 BIO-AI 相關基礎設施;2020 年末,健康元藥業集團和麗珠集團共同成立健康元生物醫藥研究院,致力于采用先進的合成生物學手段,通過微生物基因組挖掘,利用天然或人工生物學元器件對微生物等生命有機體的遺傳物質進
171、行設計、改造及從頭合成,結合發酵代謝工程和蛋白質定向進化的方法構建高效細胞工廠。2021 年初,健康元與騰訊量子實驗室達成戰略合作,共建量子 AI 計算賦能的微生物合成生物學研究及相關藥物研發系統。這個系統研究方向所覆蓋的生物大數據分析、蛋白質計算模擬和結構預測、全基因組定制化創制等前沿技術,輔助開展的小分子、大分子乃至微生物活體細胞藥物相關表達組件拼接、分子結構模擬等研究,幾乎都是創新藥物研發的新晉熱門路徑。2021 年 11 月,健康元研究院、麗珠集團 BD 總部與騰訊量子實驗室合作項目公布了新的進展,三者已聯合開發了一種基于深度學習的用于預測潛在生物合成基因簇(BGCs)的算法架構,并將
172、研究論文成功發布于生命科學預印本平臺“bioRxiv”上。我們認為,未來 1-3 年內,生物制造企業與具備人工智能開發能力的企業將涌現出更多強強聯合的案例,從而促進人工智能在生物技術領域的應用。19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 2023 年 5 月,健康元集團召開 2022 年度暨 2023 第一季度業績說明會,提及公司研究院重點集中在高端特色原料藥及中間體的創新研發上,與騰訊量子實驗室的戰略合作正有序推
173、進中,目前已發現若干新的代謝產物合成基因簇,后續研究還在進行中。該合作項目將有利于促進公司原料藥業務研發實力的提升,和新方向、新領域的布局,推進量子計算+人工智能在合成生物學研究及相關藥物研究領域的應用,進而提高公司的核心競爭力及可持續發展實力。易凱資本認為,易凱資本認為,人工智能與合成生物都是一個底盤技術,人工智能可以在產業鏈各環節增人工智能與合成生物都是一個底盤技術,人工智能可以在產業鏈各環節增強合成生物學,從而使其充分發揮影響力。強合成生物學,從而使其充分發揮影響力。AIAI 可協助進行蛋白質的從頭設計以及功能預測,可協助進行蛋白質的從頭設計以及功能預測,從而大幅提升效率。隨著越來越多產
174、業方入局,在未來,合成生物技術與從而大幅提升效率。隨著越來越多產業方入局,在未來,合成生物技術與 AIAI 技術的結合將會技術的結合將會更緊密,也會有更多的應用場景出現。更緊密,也會有更多的應用場景出現。2.2.全球合成生物學領軍企業全球合成生物學領軍企業已提前布局,通過收購、合作入局已提前布局,通過收購、合作入局 AIAI 技術技術,布局上游產業,布局上游產業 2024 年 2 月,全球合成生物學領軍企業 Ginkgo Bioworks 發布公告宣布收購兩家人工智能驅動的藥物發現初創公司 Reverie Labs 和 Patch Biosciences,本次收購旨在提高 Ginkgo 在人工
175、智能藥物設計和機器學習基因藥物設計的平臺化能力。公告表示本次收購是 Ginkgo 更廣泛戰略的一部分,旨在通過新的 Ginkgo 技術網絡增強其研發產品。此前,Ginkgo 便與谷歌云建立了為期五年的云和人工智能戰略合作伙伴關系,旨在使 Ginkgo 能夠開發和部署用于生物學和生物安全的人工智能工具。這并不是 Ginkgo 第一次通過“買買買”的方式來拓展自身的商業版圖,2022 年 10 月,Ginkgo 宣布收購 Zymergen,Zymergen 搭建了生物界的“谷歌搜索引擎”系統,這套系統融合了 AI、自動化技術,實現了從上游生物基因數據庫篩選分子、利用合成生物技術生產微生物、再到下游
176、產品研發、生產、落地應用的全產業鏈條。19F,China Resources Building No.8 Jianguomenbei Ave.Beijing,100005,P.R.China 北京市東城區建國門北大街 8 號華潤大廈 19 層 郵編 100005 第一筆收購是 Patch Biosciences,Patch Biosciences 以其使用機器學習模型和檢測而聞名,這些模型和檢測將增強 Ginkgo 現有的服務能力,為其遺傳醫學工具包增添寶貴的功能和資源。第二筆收購是 Reverie Labs,專門從事人工智能驅動的藥物發現。人工智能通過促進生物系統的設計、構建和優化,在推進合
177、成生物學的發展中發揮著至關重要的作用。除了大舉收購,Ginkgo 也在自建相關 AI 算法和模型。2022 年 12 月,公司宣布推出酶相關服務“Ginkgo Enzyme Services”。以超高通量篩選、機器學習指導的蛋白質設計以及專有的菌株優化技術作為支撐,Ginkgo 能提供從新酶發現、活性功能優化到規模生產各環節的解決方案。Ginkgo 利用其在 DNA 合成和高通量篩選方面的能力,合成了接近 1.09 億個 DNA 堿基對,篩選屬于 12 個酶類的 7117 種酶,并評估了 2719 條通路,總共進行菌株測試 30445 種。易凱資本認為,易凱資本認為,20242024 年隨著人
178、工智能技術及優質的數據不斷突破迭代,年隨著人工智能技術及優質的數據不斷突破迭代,AIAI 將將提升生物制提升生物制造企業的綜合技術壁壘造企業的綜合技術壁壘。合成生物學巨頭。合成生物學巨頭 GinkgoGinkgo 已通過積極并購已通過積極并購率先率先布局布局 BioBio-AIAI 產業產業。但是,。但是,后續商業模式的探索仍在摸索過程中,后續商業模式的探索仍在摸索過程中,GinkgoGinkgo 純服務純服務、無產品的業務模式是否適合中國的土無產品的業務模式是否適合中國的土壤仍待驗證。相比歐美,中國政府對生物制造產業的重視度更高,在基因編輯和壤仍待驗證。相比歐美,中國政府對生物制造產業的重視
179、度更高,在基因編輯和 AIAI 技術快速技術快速發展的背景下,中國生物制造企業有機會跑在世界前列。發展的背景下,中國生物制造企業有機會跑在世界前列。3.3.AIAI 與合成生物學深度結合仍面臨:技術、數據、算法三大挑戰與合成生物學深度結合仍面臨:技術、數據、算法三大挑戰 我們已經看到了 AI 的成功應用,但仍然局限于特定的數據集和研究問題,應用 AI 研究合成生物學仍然面臨技術、數據、算法三大挑戰:1 1)技術挑戰:)技術挑戰:將人工智能應用于合成生物學的技術挑戰是數據分散在不同的模式中,難以組合,非結構化,往往缺乏收集數據的背景。模型需要的數據通常比在單個實驗中收集的數據多得多,而且缺乏可解
180、釋性和不確定性的量化;并且在更大的設計任務中,沒有度量標準來有效地評估模型的性能。2 2)數據挑戰:數據挑戰:缺乏合適的數據集仍然是人工智能與合成生物學結合的首要障礙。將人工智能應用于合成生物學需要從個體實驗中獲得大量標記過的、精選的、高質量、情境豐富的數據。盡管產業在建立包含各種生物序列(甚至全基因組)和表型的數據庫方面取得了進展,但標記數據仍然很匱乏。3 3)算法挑戰:)算法挑戰:許多推動當前人工智能進步的流行算法(例如計算機視覺和 NLP 領域的流行算法)在分析組學數據時都沒有魯棒性。當應用于特定實驗中收集的數據時,這些模型的傳統應用常常遭受“維數災難”的困擾。易凱資本認為,易凱資本認為
181、,“合成生物合成生物”、“AI”“AI”或者或者 ChatGPTChatGPT 等新興技術的應用落地,歸根到底等新興技術的應用落地,歸根到底都需要標準化的、大量的、成套的數據和樣本。人工智能可以幫助合成生物,合成生物也可以都需要標準化的、大量的、成套的數據和樣本。人工智能可以幫助合成生物,合成生物也可以反過來幫助人工智能,這兩個學科在持續反饋循環中迭代升級。反過來幫助人工智能,這兩個學科在持續反饋循環中迭代升級。AIAI 對于生物制造的上游基因、對于生物制造的上游基因、蛋白設計、底盤細胞篩選,以及酶庫的搭建和酶活性預測等領域的應用,仍屬于長期賦能的范蛋白設計、底盤細胞篩選,以及酶庫的搭建和酶活性預測等領域的應用,仍屬于長期賦能的范疇。疇。