合成生物学作为一门交叉学科,通过工程化的设计理念对生物体进行改造和创造,推动了从认知生命到设计生命的跨越,正在引领产业技术变革和生物经济发展。其具备绿色、低碳、循环的特点,有望助力中国制造业向绿色化转型,并在医药、化工材料、食品农业以及生物能源等多领域展现颠覆性、渗透性作用。
政策与技术发展双轮驱动合成生物学产业。国家政策层面,碳中和背景下生物制造已成为国家战略,多省市出台支持政策,推动合成生物学产业发展。技术层面,低成本高通量测序、DNA合成技术、基因组编辑以及发酵技术等取得重要进展,加速了下游应用成熟。预计2030-2040年,合成生物学每年带来的经济影响将达到1.8至3.6万亿美元。
合成生物学产业链分为原料层、工具层、技术平台层以及应用层。原料层正从第一代碳源(粮食)向二三代碳源(非粮生物质、合成气体)升级,秸秆和合成气是重点关注方向。工具层目前处于分散化创新阶段,DNA合成和基因编辑技术是关键。技术平台层存在与下游脱节问题,部分企业转型应用开发型。应用层在医药、化工材料、食品农业以及能源等领域已部分突破,是当前关注的重点。
合成生物学在医药领域主要应用于原料药替代和创新疗法,化工材料领域关注性能与成本平衡,消费品领域聚焦高附加值产品,农业领域技术壁垒较高,食品工业领域是待培育的广阔市场,生物能源领域生物燃料目前开发成本较高,实现规模下的成本优势是商业化成功关键。