2022H1合成生物学投融资市场报告

合成生物学 2022H1投融市场报告 行业概要4政策图谱7产业链12国内外投融资情况22国内可关注企业29 研究员来觅数据研究团队 设计来觅数据设计团队 2022-8-15发布本报告是合成生物学2022H1投融市场报告 合成生物学概况 合成生物学被视为继DNA双媒旋结构发现和基因组测序后的“第三次生命科学革命”，也被美国国防部列为21世纪优先发展的六大颠覆性技术之一，它是集各家所长于一身的交叉融合性学科，在医药、化工、能源、食品、消费、农业等众多领域有着广泛的应用前景，并将创造巨大的社会和经济价值。 合成生物学是以工程学思想为指导，利用基因编辑技术、计算机模拟技术、生物工程技术和化学合成技术等对生物体或细胞进行有目标的设计和改造，乃至重新合成，目的也就是通过创造生物体系了解生命，以及通过建造特定功能的生物系统服务人类，满足人类最终需求。因而合成生物学研究内容可以分为三个层面：一是利用已知功能的天然生物模块构建新型的代谢调控网络使其拥有特定的新功能;二是基因组DNA的从头合成以及生命体的重新构建;三是完整的生物系统以及全新的人造生命体的创建。 “自上而下”的“分析”理念相结合，以使能技术为基础，有目的地设计合成标准化的生物元件（具有特定功能的氨基酸/核酸序列，如启动子、终止子、阻遇子、增强子等），构建特定的基因回路，再组装成集成系统，最后设计组装具有特定功能的人工生命系统（组织或个体生命等）。 合成生物学发展历程 合成生物学这一概念由波兰科学家W.Szybalski于1978年首次公开提出，但直到2000年JamesJ.Collins等人构建的基因开关和Elowitz等人构建的抑制振荡子才被认为是合成生物学的正式开端，并于2003年获得了国际科学界的认可，此后合成生物学经过了十年左右的稳步发展，在基础研究和应用开发方面打下了扎实基础，这一阶段也是论文发表和专利申请量进入快速增长的阶段，根据WebofScience数据，2005-2019年全球累计发表了301743篇论文。 而最近几年合成生物学技术不断突破，应用范围不断拓展，并且逐步在医药等多个领域实现初步产业化试点，再加上相关政策对合成生物学发展的大力支持，合成生物学领域发展迅速，引起了各路资本的高度关注和投资热情，随着更多资金的投入行业发展将进一步加速，未来也充满着想象空间。总的来看，可将合成生物学二十余年的发展历程分成四个阶段，分别是萌芽期、基础研究成熟期、应用开发期以及产业快速发展期。 数据来源：WebofScience 合成生物学市场规模： 全球合成生物学市场近年来也呈高速增长态势，根据CBInsights数据，2019年全球合成生物市场规模达53.2亿美元，并且他们预计到2024年其全球市场将达到189亿美元，年复合增长率约为28.8%；根据SuperLab的统计，2020年全球合成生物市场规模已经达到68亿美元；而根据MarketsandMarkets的一份报告，全球合成生物学市场预计将从2021年的95亿美元增长到2026年的307亿美元，年复合增长率为26.5%。另外根据麦肯锡一份报告预测，未来全球经60%的产品可由生物法生产，合成生物学技术在未来的10-20年中，每年将为全球带来2-4万亿美元的直接经济效益。 从合成生物学市场的细分领城来看，医疗健康是合成生物学最大的应用领域，其次是科研和工业化学品领城，根据CBInsights数据，2019年医疗健康应用领城市场规模达21.1亿美元，占比达接近四成，科研领城市场规模14.8亿美元，占比达27.9%，而第三大下游市场的工业化学品领城市场规模达到11.1亿美元，占生物总市场规模的20.8%。另外也可以看出，由于合成生物学目前市场渗透率仍然较低，未来几年各细分市场份额将以较高的年复合增长率保持增长，食品、农业和消费品未来几年的年复合增长率都是非常高的，食品和农业在60%以上，消费品在40%以上，除了因为前期渗透率低市场规模基数小之外，更代表着市场对于合成生物技术将对这几大领域赋能增效的认可。 国外主要国家地区政策情况： 合成生物学已经成为全球主要科技强国争相发展的顾覆性科技领城，美欧等发达国家近年来也都相继发布战略规划或相关政策文件支持合成生物学发展，其他主要经济体也在相继跟进。 法国也是较早布局合成生物学的国家之但其国内仍然存在的相关争议，合成生物学发展仍有一定阻力。主要政策/项目：《国家研究与创新战略》(2009)合成生物学实验室系统与合成生物学研究所(2010)《国家研究战略：法国-欧洲2020》(2015)《法国国家生物生产战略》(2018)《法国健康创新2030战路）(2021) 国内相关政策情况 我国也是较早关注合成生物学领域的国家之一，早在2010年，国务院发布的《关于加快培育和发展战略性新兴业的决定》将合成生物学、生物制造上升至国家战略方向，国家“973计划”也自200年开始启动部署“合成生物学”专题研究，2016年发布的《业作为关键研究领域重点推进，随后多年不断有相关政策陆续推出，合成生物学的重视程度也在不断提升。2020年我国正式提合成生物学的战略地位再次得以凸显。2021年3月，习近平总书记在求是》发表努力成为世界主要科学中心商科学、再生医学等为代表的生命科学领域孕育新的变革”，进一步突出了国家对于合成生物学的重视和支持。并且在今年五月，我国首个标志着生物经济已经成为一种新的经济形态，并将成为推动国家经济高质量发展的强劲动力，作为生物经济基础技术的合成生物学被重点提及，更被给予厚望，，力到2025年，中国生物经济总量达到22万亿元，其中核心产业总量超过7.5万亿。 国内三大阵地： 研究机构之一，目前拥有34位课题组长、4位杰出客座研究员和19位客座研究员。同时深圳也是目前发布合成生物学政策最多的地区，相关政策有6项，并且其中（光明区关于支持合成生物创新链产业链胆合发展的若干措施》是全国首个完全针对合成生物学的政策。目前深圳入驻合成生物学企业至少有22家。 上海地区：上海是国内合成生物发源地，产业优势和产学研协同优势也非常明显，上海合成生物研究院所有3个，以2008年成立的中科院合成生物学重点实验室为代表，它也是我国第一所合成生物学重点实验室，目前拥有研究员14人、副研究员6人、高级工程师1人、高级实验师4人，以及博硕士研究生及博士后九十余人。上海目前相关政策发布了5项，相关入驻企业目前最多至少有34家。 天津地区：天津也是合成生物学研究的重要前沿阵地，具有良好的研究基础和发展前景，天津研究院所有2个，其中家合成生物技术创新中心总投资近20个亿，另一个是天津合成生物学海河实验室。 产业链 合成生物学产业生态覆盖面庞大，不同技术和产业落地方向多元，且都有一定的市场规模。基于此，可以将整个合成生物学产业大致分为上游、中游、下游。其中，上游开发使能技术，包括基则是应用层，涉及人类衣食住行方方面面的应用开发和产品落地，包括医疗健康、化学品、能源、食品、消费品、农业等众多领域。不过，平台型和产品应用型划分并不绝对，也有平台型+应用型复合型企业，主要是创业初期利用产业落地带来营收和打开市场，继而反哺平台建设。 合成生物学使能技术一一DNA测序， 基因测序技术是合成生物学关键技术之一，它是基因编辑的基础，利用这一技术能加速发掘功能基因，可以用于制造合成生物学中使用的生物元器件。基因测序已经从第一代发展至第三代，随着基因组测序技术不断进步，基因测序时间和测序成本快速下降，推动着合成生物学快速发展。近15年，基因测序成本以超摩尔速度直线下降了超一万倍，目前测序成本在600多美元，预计未来十年可能会低于100美元 三代测序技术对比来看，第一代测序技术SANGER测序成本高、通量低、读长较长，有较高的准确率，对于较少样本测序仍是最佳选择。第二代测序技术已发展成熟，高通量、低成本的特点使其在大规模测序工作中厂泛应用，但是测序读长相对较超是第二代测序技术的主要缺陷。第三代测序技术不仅提高了读长，而且可以直接检测RNA序列和甲基化序列。第三代测序技术是为了解决第二代所存在的缺点而开发的，它的根本特点是单分子测序，不需要任何PCR的过程，这是为了能有效避免因PCR偏向性而导致的系统错误，同时提高读长，并要保持二代技术的高通量，低成本的优点。 目前国内能够提供的测序业务主要以二代测序为主，企业都是通过购买Roche、Ilumina或Solexa的测序仪来实现的。在测序仪制造方面国内厂商华大智造已经于2019年9月完成首台超高通量基因测序仪的交付商用。 合成生物学使能技术一一基因编辑： 基因组编辑技术是一把可以人为操控的基因剪刀，可以人为地修饰宿主细胞DNA序列，以实现对特定目的基因片段的鼓除或鼓入，从而达到改变宿主细购的基因型的目的。合成生物学对于DNA等遗传物质的合成、组装和编辑等提作有着巨大的需求，基因组编辑技术的不断突破加速了合成生物学的发展。 术可直接用于基因突变或鼓除，它的出现可以说是彻底改变了对基因组功能的研究，并且它的发明者于2020年获得诺贝尔化学奖。CRISPR/CaS9技术凭借操作简单、成本低、编辑位点精确、脱靶率低，基因编辑效率超过30%，大大降低了基因编辑的时间成本和经济成本的优势，基本已经逐步替代ZFNs和TALEN两种技术，除了某些特定场景，如对真核细胞线粒体基因组的编辑。CRISPR/Cas9技术国外相关代表企业有CaribouBiosciences、Editasmedicine、IntelliaTherapeutics、SangamoBioSciences、eGenesis、Agenovir等，国内有博雅辑因、邦生物、吉锐生物、赛贝生物等。 合成生物学使能技术一一DNA合成■ DNA合成技术也是合成生物学的核心使能技术之一，DNA合成技术的发展同样能带来DNA合成成本数量级数的下降，将带来合成生物学市场的跨越式发展。主流的DNA合成技术可以粗略地分为四代，初代DNA合成采用亚碳酰胺三酯合成法，也就是将DNA固定在固相载体上完成DNA链的合成。第二代DNA合成技术是基于芯片的，包括喷黑法、光化学法及电化学法。第三代DNA合成技术是超高通量合成技术，也就是半导体结合电化学法。目前最新一代DNA合成技术是酶促合成技术，主要包括微阵列法、酵母体内DNA合成法、连接介导DNA合成法目前的DNA合成市场主要以成熟的柱合成法为主，主要原因是柱合成法技术成熟，且能够提该技术的公司众多，但这种方法能源效审低，并且依赖于危险的试剂和溶剂，随着合成生物学的发展生物技术领域之一，高性能DNA合成仪已禁止向中国销售，加之其具有较高的技术壁垒目前能提供芯片合成的公司并不多。目前在国内，金斯瑞通过收购customarray进入芯片合成DNA市场可以提供高通量合成服务，泓迅生物通过自研目前能够提供芯片合成服务，原合生物和迪赢生物目前也具有芯片合成的相关技术储备。 生物体设计与高通量筛选平台 平台类公司在合成生物学产业链中扮演者生物解决方案设计师和开发者的角色，是加速合成生物学产业化的关键，因为合成生物学从生物的基因编辑，到产品和服务的商业化落地，这之间存在着超长的技术链条，生物体设计过程中需要对大量基因元件、线路、系统进行合成与调试，通过对细胞进行“重编程”实现特定功能，但由于对合成生命体缺乏理性设计的能力，需要进行长期、反复的实验试错才能逐渐靠近预定目标，这是一个耗时耗力的过程，因此需要一个对多种方向的专业技术进行密集而深度的整合平台角色，来打通上游核心技术与下游市场应用。而对于平台而言，它的好处也就在于作为基础设施与下游客户一起开发项目，避免自己研发产品失败的风险。 平台类公司微生物开发流程数据来源：《微生物细胞工厂的设计构建：从诱变育种到全基因组定制化创制》 但想打造一个平台并不容易，这是因为平台的核心在于生物制造厂和DNA代码库，生物制造厂的核心流程是Design-Build-Test-Learn，从筛选设计底盘菌，到通过