上海合成生物与生物制造产业发展白皮书（2025）

产业发展白皮书（2025） www.frostchina.com版权所有©2025弗若斯特沙利文©上海市合成生物产业协会 ◼引言 合成生物学被誉为是继“DNA双螺旋结构”和“基因组技术”之后的第三次生命科学革命，被认为是生命科学研究的一种新范式，更是生物制造与生物经济领域变革性发展的核心驱动力。发展合成生物学和生物制造产业，高度契合我国可持续发展的重大战略需求，当前我国正加大力度从技术研发到产业布局实现全链条推进。全国多地相继出台相关政策，通过资金扶持、产业集聚和技术创新等举措，推动合成生物与生物制造产业从战略规划不断纵深向多领域发展。 前期，本白皮书编写委员会依托上海市合成生物产业协会的平台优势与弗若斯特沙利文的研究经验，通过“政-产-学-研-金-用”的紧密合作与深入调研，洞察各主体发展现状及需求，挖掘并总结上海市的资源禀赋及核心竞争优势，并通过海内外创新平台与团队、园区以及企业的对标分析，积极探索上海市未来可行的发展模式与路径，促进全产业的深度融合与良性发展，进而提出产业发展策略建议。 《上海合成生物与生物制造产业发展白皮书（2025）》将是一份专业、权威且具备宏观战略视野的研究报告，旨在为政府机构、投资机构、产业界以及社会各界，提供启示与参考，助力上海至2030年，建设成为合成生物全球创新策源高地、国际成果转化枢纽和国际高端智造中心，以及具有全球影响力的高端生物制造产业集群。 编写顾问熊燕 编写委员会 上海市合成生物产业协会：董树沛、周永春、唐军、王磊弗若斯特沙利文（北京）咨询有限公司：杨晓骋、孙榕 联合发布单位上海市合成生物产业协会弗若斯特沙利文（北京）咨询有限公司 ◼序言 在全球科技革命与产业革命深度交织的时代背景下，合成生物学与生物制造凭借“设计生命”与“创造价值”的双重驱动，已经从实验室研究与技术突破，逐步走向中试放大和产业转化，乃至终端应用，正在成为推动社会可持续高质量发展的一种“新质生产力”。这是新时代新征程解放和发展生产力的客观要求，是推动生产力迭代升级、实现现代化的必然选择；更在一定程度上关乎未来产业格局和经济模式的重塑。《上海合成生物与生物制造产业发展白皮书（2025）》立足这一时代情境和上海发展现状，全面剖析了合成生物学与生物制造之间相互依存的内在关联：合成生物学作为推动变革的核心创新动力，借助基因编辑、代谢通路设计等工程化手段，解决传统生物菌种性能受限、过程控制粗放、产物品类有限的问题，实现“从无到有”的原始性创新。生物制造借助精密发酵、高效纯化、工艺优化等技术手段，构建中试平台，解决产品“从小到大”的稳定、高效且经济可行的工业化生产问题，实现规模生产的产业转化。二者相互支撑：生物制造的发展依赖于合成生物学提供的颠覆性技术支持，而合成生物学的最终创新价值也唯有通过生物制造才能充分彰显。 本白皮书通过详尽的产业链图谱分析（涵盖上游赋能技术、中游平台层、下游应用场景）以及全球对标研究和启示（涉及美国、英国、中国的产业生态和政策），揭示了二者协同发展的战略意义，包括推动绿色低碳转型、供应链安全保障、产业格局重塑。同时，白皮书对上海合成生物与生物制造的科技创新和产业发展现状进行了梳理分析，提出了要充分利用上海的制度和区位优势，构建“科研策源—中试孵化—产业制造—国际拓展”的产业发展生态体系。当前，上海已在生物医药、功能性食品等大健康领域，以及先进材料、绿色化学品等高端精细化工领域形成示范性的应用场景，同时依托长三角一体化联动其他城市，打造全国最具活力的合成生物与生物制造创新链和产业带，初步形成从基础研究到成果转化再到规模化生产的区域性协同网络。 尽管合成生物与生物制造产业处于爆发式增长的前夜，但当前合成生物与生物制造产业仍面临诸多瓶颈。例如，支撑产业发展的基础制度与标准体系尚不完善，致使新产品质量评估、工艺验证缺乏统一标准；知识产权保护与共享机制滞后，难以有效激励高风险的基础性创新；针对合成生物体系特性，尤其是自然界从未存在、由人工设计合成的新成分的测试方案与安全评估方法，如何构建科学、高效且国际互认的技术评估体系仍是难题。从技术的源头创新到产业化应用，必须跨过“概念形成”、“产品验证”的“死亡谷”，翻过“工艺优化”、“临床试验”的上甘岭，而在进入规模化生产和市场销售的过程中，不仅有工 ◼序言 程难题，面临规范标准与监管体系的考验，还有各种形式的竞争与内卷——“达尔文海”。解决这些瓶颈，并非依靠单一技术突破就能达成，唯有科技与产业创新、场景培育与应用、监管创新与服务的深度融合才能破局，合成生物与生物制造产业才能成为驱动第四次工业革命的引擎。 实现从“原理可行”到“应用可行”的全链条贯通，需要超越局部修补的系统性思维，构建“技术创新突破—知识产权保护—工程平台支撑—标准体系构建—科学监管政策—场景培育应用”的融合体系。在技术创新的基础上，知识产权领域需探索“专利池+交叉许可”机制，对底盘细胞等核心元件设置保护期与强制许可条款，避免专利丛林阻碍创新。在工程化支撑层面，加快布局中试共享网络，突破连续发酵、高效分离等共性技术，通过“设备租赁+工艺分成”模式降低中小企业产业化门槛。在标准体系构建层面，构建“风险分类分级+实质等同”的评价体系，对结构明确的天然产物衍生物采用“桥接天然数据”的简化路径，对人工智能设计的全新分子建立基于结构预测与长期毒性研究的动态数据库，同步制定生物合成产品命名规范，兼顾科学性与公众认知。在监管创新方面借鉴“沙盒机制”，在生物医药、食品等领域建立分级分类审评路径，构建动态更新的数据库与人工智能辅助评估工具，以应对快速迭代的创新挑战。在推广政策引导方面，运用碳税减免、绿色金融工具等引导合成生物与生物制造产品的推广，形成“技术突破—政策护航—市场反馈”的闭环生态。 当前，上海正基于长三角地区合作，加速建设科技创新与产业创新深度融合的网络。为了建好、用好这些网络，必须把握好市场这个关键节点，客观、全面、动态、定量地评估产品的使用价值和商业价值，评估各种资源运作的综合效率，特别关注投资组合的“时间效率”；坚持“实事求是”、“刻苦专研”的科学态度，摒弃“道听途说”、“人云亦云”的“跟风向、赶赛道”的惯性。 本白皮书不仅是对合成生物与生物制造产业的全景式审视，更是推动创新链与产业链深度融合的行动指南。期待能为政策制定者、科研机构及产业界提供兼具前瞻性与实操性的有益参考，为打造全球合成生物创新策源与生物制造产业高地贡献微薄之力。 ◼序言 当前，合成生物学正以前所未有的速度重塑生物制造领域的技术边界和产业生态。人工智能与合成生物学的深度融合，显著推动了蛋白质理性设计、酶分子高效改造与工程菌株系统性重构的突破，使得“生物制造万物”从科学构想加速走向产业化现实。在全球科技竞争和绿色转型的关键时期，生物制造已成为各国战略布局的核心焦点，我国更是将其置于未来产业发展的首要位置——2025年政府工作报告明确将生物制造列为五大未来产业之首，2022年国家发改委发布《“十四五”生物经济发展规划》，将其定位为推动经济高质量发展的重要引擎。紧随国家战略，上海市于2023年9月出台《加快合成生物学创新策源打造高端生物制造产业集群行动方案（2023-2025年）》，展现出前瞻而系统的顶层设计与产业领导力。 在这一关键时间节点，由上海市合成生物产业协会与弗若斯特沙利文咨询公司联合撰写的《上海合成生物与生物制造产业发展白皮书（2025）》正式发布，可谓恰逢其时。本白皮书不仅全面阐释了合成生物学与生物制造之间的互促共进关系，更系统梳理了全球技术演进与产业变革动态，尤其聚焦上海在科研设施建设、平台体系构建与产业集群培育方面的坚实基础与未来潜力。内容涵盖生物医药、先进材料、消费品等多应用场景，并提出一系列具备前瞻性和可操作性的战略建议，对政策制定者、科研机构及企业决策具有重要的参考价值。 本白皮书的价值不仅在于梳理现状与趋势，更在于其为上海乃至中国生物制造产业的下一步发展提供了科学指引和策略支撑。它从战略规划、技术创新、产业生态、政策保障等多应用场景提出系统建议，助力实现创新链、产业链与人才链的深度融合。我们希望它能够为政府决策提供依据，为科研攻关指引方向，为企业发展注入动力，推动上海加快建成具有全球影响力的合成生物学创新策源地与生物制造产业高地，为中国在全球生物经济竞争中赢得主动贡献智慧与方案。 ——华东理工生物工程学院院长叶邦策教授 ◼序言 生命如何从无机物质逐渐演化出具有复杂结构和功能的生物体，是生命科学的一道谜题。合成生物学的发展，为探寻生命起源提供了新视角，它试图从底层规律出发，构建人造生命系统，仿佛在重走生命起源之路，虽不能完全复刻，但让我们更深刻认识生命的本质。 20世纪，分子生物学的诞生是生命科学的重大飞跃，DNA双螺旋结构的发现开启了从分子水平探索生命现象本质的大门。它为基因工程技术奠定了基础，也为合成生物学提供了关键理论支撑。合成生物学基于分子生物学原理，对天然生物体系进行设计改造或构建新体系，让人类能够更精准地操控生物分子，如同掌握了生命“代码”，可根据需求编写新的生物功能。 合成生物学领域“细胞工厂”是极具创新性的概念。以微生物等细胞为“工人”，通过基因编辑等技术，将其改造成能生产特定化学品和蛋白质的“工厂”。这些“细胞工厂”具有原料可再生、生产过程清洁高效等优势，正成为工业可持续发展的重要方向。从生产透明质酸等化妆品原料，到制造天然蛋白甜味剂，再到研发抗癌药，“细胞工厂”的应用场景日益广泛。 习近平总书记强调“以合成生物学、基因编辑、脑科学、再生医学等为代表的生命科学领域孕育新的变革”，指出要瞄准世界科技前沿，下好“先手棋”。这为合成生物和生物制造产业发展指明了方向。合成生物制造作为新质生产力的重要赛道，正成为全球科技竞争的高地。总书记还提出发展新质生产力是推动高质量发展的内在要求和重要着力点，生物制造产业无疑是新质生产力的典型代表，为经济发展创造源源不断的新动能。 我国高度重视生物制造产业发展，《“十四五”生物经济发展规划》将生物制造列为战略性新兴产业发展方向。上海作为国家产业创新的核心承载区，积极响应国家战略，2023年发布《加快合成生物创新策源，打造高端生物制造产业集群行动方案》，明确9项重点任务，推进5大领域发展应用，全力抢占合成生物学等前沿科技与未来产业新赛道。 从生命起源的探索，到分子生物学的奠基，再到“细胞工厂”、“无细胞技术和体系”的实践，合成生物学正引领生物制造迈向新高度。在国家和地方政策的支持下，以总书记讲话为纲领，合成生物和生物制 ◼序言 造产业必将迎来更广阔的发展前景，成为推动未来科技发展、实现经济高质量发展和解决全球重大挑战的关键力量，为人类社会带来更多惊喜与可能。 上海市合成生物产业协会和弗若斯特沙利文咨询公司合作编制本白皮书，系统梳理“技术-平台-产业”全链条，为政府、院所、企业洞悉先机，共塑合成生物未来生物制造新高地，让微观驱动宏观世界，续写生命起源的下一篇章。 ——康码生物CEO郭敏 ◼序言 合成生物学的迅猛发展正推动生物制造进入新阶段，尤其是人工智能技术的融入，显著加速了蛋白质分子设计与工程菌株改造的进程，使“生物合成万能”逐渐成为现实。我国高度重视合成生物学与生物制造产业的发展，不仅在2022年5月发布了《“十四五”生物经济发展规划》，更在2025年政府工作报告中将生物制造列为五大未来产业之首。紧随国家战略，上海市于2023年5月出台了《上海市加快合成生物学创新策源，打造高端生物制造产业集群行动方案（2023-2025年）》。 由上海市合成生物产业协会与弗若斯特沙利文咨询公司联合撰写的《上海合成生物与生物制造产业发展白皮书（2025）》，系统梳理了合成生物学与生物制造的内在关联、发展动态与应用领域，重点分析了上海市科研平台建设与生物制造产业现状，并对未来发展方向提出建议。本项目旨在为政府管理人员、科研人员以及企业管理和研发人员提供深度洞察，助力把握技术演进与产业趋势，进一步促进合成生