一、行業(yè)發(fā)展歷程及演進(jìn)

　　合成生物學(xué)是一門融合了生物學(xué)、工程學(xué)和信息技術(shù)的交叉學(xué)科，旨在通過理性設(shè)計(jì)和構(gòu)建新的生物部件、裝置和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對生命過程的精準(zhǔn)控制和優(yōu)化。這一領(lǐng)域的發(fā)展經(jīng)歷了多個階段，逐漸從理論探索走向?qū)嶋H應(yīng)用。

　�。ㄒ唬┰缙谔剿麟A段（20世紀(jì)50年代至2000年）：

　　合成生物學(xué)的起源可以追溯到20世紀(jì)50年代，隨著DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)、遺傳密碼的破譯、限制性內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)以及PCR技術(shù)的發(fā)明等一系列重大分子生物學(xué)成就，催生了基因工程技術(shù)。這些技術(shù)奠定了合成生物學(xué)的基礎(chǔ)，使其得以在基因層面進(jìn)行“施工”。德國學(xué)者Hobom曾指出，“基因手術(shù)正在開啟合成生物學(xué)的大門”。

　�。ǘ�）創(chuàng)建與摸索完善階段（2000年至2007年）：

　　2000年至2003年，合成生物學(xué)進(jìn)入創(chuàng)建時期，這一時期產(chǎn)生了許多具備領(lǐng)域特征的研究手段和理論，特別是基因線路工程的建立及其在代謝工程中的成功運(yùn)用。隨后的2004年至2007年，雖然領(lǐng)域有擴(kuò)大趨勢，但工程技術(shù)進(jìn)步比較緩慢，處于摸索完善階段。

　　（三）快速創(chuàng)新和應(yīng)用轉(zhuǎn)化階段（2008年至2013年）：

　　從2008年開始，合成生物學(xué)進(jìn)入了快速創(chuàng)新和應(yīng)用轉(zhuǎn)化時期。這一時期涌現(xiàn)出了大量新技術(shù)和新工程手段，特別是人工合成基因組能力的提升以及基因組編輯技術(shù)的突破，使得合成生物學(xué)的研究與應(yīng)用領(lǐng)域大為拓展。青蒿素前體在大腸桿菌中的合成就是這一時期的典型成果之一。

　�。ㄋ模╋w速發(fā)展新時期（2014年至今）：

　　2014年以來，合成生物學(xué)進(jìn)入了飛速發(fā)展新時期。該時期研究成果全面提升，特別是在酵母染色體的人工合成等領(lǐng)域取得了突破性成果，為人類實(shí)現(xiàn)“能力提升”的宏偉目標(biāo)奠定了重要基礎(chǔ)。同時，隨著“設(shè)計(jì)-構(gòu)建-測試”循環(huán)的擴(kuò)展至“設(shè)計(jì)-構(gòu)建-測試-學(xué)習(xí)”，以及“半導(dǎo)體合成生物學(xué)”、“工程生物學(xué)”等理念或?qū)W科的提出，生物技術(shù)與信息技術(shù)融合發(fā)展的特點(diǎn)愈加明顯。

　　二、行業(yè)驅(qū)動要素分析

　　合成生物學(xué)的發(fā)展受到多種因素的驅(qū)動，包括技術(shù)進(jìn)步、政策支持、市場需求和資本投入等。

　�。ㄒ唬┘夹g(shù)進(jìn)步

　　技術(shù)進(jìn)步是推動合成生物學(xué)發(fā)展的核心動力。基因測序、基因編輯和基因合成是合成生物學(xué)的三大基礎(chǔ)使能技術(shù)。隨著基因測序成本的急劇下降、第三代基因編輯技術(shù)CRISPR/Cas9的普及以及基因合成技術(shù)的不斷提升，人們開始逐步具備對全基因組進(jìn)行從頭設(shè)計(jì)與合成的能力。此外，自動化合成生物技術(shù)的出現(xiàn)，不僅可以快速積累大批優(yōu)質(zhì)基因功能模塊，建立標(biāo)準(zhǔn)化的合成生命工藝流程，還可以獲得高質(zhì)量的海量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而采用數(shù)據(jù)驅(qū)動的方式開發(fā)并優(yōu)化對合成生命進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和功能預(yù)測的計(jì)算模型。

　�。ǘ�）政策支持

　　全球多個國家和地區(qū)都出臺了推動合成生物技術(shù)成果落地的政策。美國早在2006年便成立了合成生物學(xué)工程研究中心，并連續(xù)發(fā)布了多個合成生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的研究路線圖。中國也將合成生物學(xué)寫入“十四五”規(guī)劃，并出臺了一系列支持政策，旨在推動合成生物學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，突破生物制造菌種計(jì)算設(shè)計(jì)、高通量篩選、高效表達(dá)、精準(zhǔn)調(diào)控等關(guān)鍵技術(shù)，有序推動在新藥開發(fā)、疾病治療、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、物質(zhì)合成、環(huán)境保護(hù)、能源供應(yīng)和新材料開發(fā)等領(lǐng)域應(yīng)用。

　　（三）市場需求

　　市場需求是合成生物學(xué)發(fā)展的另一大驅(qū)動力。隨著全球疾病負(fù)擔(dān)的日益加重，合成生物學(xué)在醫(yī)療保健中的應(yīng)用廣泛增加。同時，在食品、農(nóng)業(yè)、能源和材料等領(lǐng)域，合成生物學(xué)也展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。例如，通過合成生物學(xué)技術(shù)可以開發(fā)人造肉、油、酒、蛋白質(zhì)、食品添加劑和天然功能成分等食品；在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，可以開發(fā)高性能的RNA農(nóng)作物，提高飼料的消化率，減少化肥農(nóng)藥的使用等。

　�。ㄋ模┵Y本投入

　　資本的推動也加速了合成生物學(xué)的發(fā)展。在政策的推動和創(chuàng)新的驅(qū)動下，合成生物學(xué)的投融資近年來呈現(xiàn)高速增長的態(tài)勢。全球范圍內(nèi)，合成生物學(xué)領(lǐng)域的公司數(shù)量不斷增加，投融資規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。資本的涌入為合成生物學(xué)的研究和應(yīng)用提供了充足的資金支持，推動了行業(yè)的快速發(fā)展。

　　三、市場規(guī)模級增長

　　合成生物學(xué)市場規(guī)模的增長速度十分驚人，展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

　�。ㄒ唬┤�球市場規(guī)模

　　根據(jù)中投顧問產(chǎn)業(yè)大腦的調(diào)研數(shù)據(jù)，2024年全球合成生物學(xué)市場規(guī)模將達(dá)160億美元，預(yù)計(jì)到2032年將增至1380億美元。該市場細(xì)分為寡核苷酸、酶、合成細(xì)胞、克隆技術(shù)試劑盒、異種核酸和底盤生物等多個領(lǐng)域。其中，寡核苷酸占據(jù)43.6%的市場份額，能夠通過多種方法調(diào)節(jié)和調(diào)整基因表達(dá)，包括RNAi、通過剪接調(diào)控靶標(biāo)降解、RNaseH介導(dǎo)的裂解、基因激活、非編碼RNA抑制和程序化基因編輯等。

　　從市場細(xì)分領(lǐng)域來看，醫(yī)療保健是合成生物學(xué)的最大應(yīng)用領(lǐng)域。2024年醫(yī)療保健領(lǐng)域市場份額占比達(dá)82.3%，由于全球疾病負(fù)擔(dān)日益加重，合成生物學(xué)在醫(yī)療保健中的應(yīng)用廣泛增加。其中，生物技術(shù)和制藥公司占據(jù)54.2%的市場份額，生命科學(xué)領(lǐng)域日益增多的研發(fā)活動推動了整個合成生物學(xué)市場需求增加。

　�。ǘ�）地區(qū)市場規(guī)模

　　從地區(qū)市場來看，美國是全球合成生物學(xué)的最大市場，2024年以21.1%的市場份額占據(jù)全球主導(dǎo)地位。美國擁有最多的制藥和生物制藥公司，工業(yè)化程度的提高和對研發(fā)的日益重視是助推該市場增長的主要因素之一。德國占據(jù)歐洲市場40.2%的市場份額，由于目前合成生物學(xué)程序在癌癥治療中的應(yīng)用不斷發(fā)展，隨著該地區(qū)癌癥患者人數(shù)的增加，需求也在不斷增長。中國約占亞太市場17.1%的份額，由于合成生物學(xué)是一個新興領(lǐng)域，未來將極大地改善生物經(jīng)濟(jì)，因此中國在合成生物學(xué)研發(fā)方面的巨大戰(zhàn)略投資加速了合成生物學(xué)市場的增長。

　�。ㄈ�）行業(yè)細(xì)分領(lǐng)域市場規(guī)模

　　根據(jù)CB insights的數(shù)據(jù)，2021年全球合成生物市場規(guī)模達(dá)到736.93億美元，較2020年增長767.5%。從細(xì)分賽道來看，醫(yī)療是占比最大的領(lǐng)域，2021年市場規(guī)模達(dá)到687.24億美元，占比超過93%。另外，根據(jù)BCC Research的預(yù)測，醫(yī)療領(lǐng)域合成生物學(xué)2024年市場規(guī)模將達(dá)到50.22億美元，復(fù)合增長率18.9%；在各領(lǐng)域中增長最快的是食品和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，2019-2024年期間年復(fù)合增長率在64%左右。

　　在中國市場，合成生物學(xué)市場規(guī)模也持續(xù)增長。2022年中國合成生物學(xué)市場規(guī)模約為67.63億美元，2023年市場規(guī)模約為86.26億美元，預(yù)計(jì)到2025年市場規(guī)模將達(dá)到143億美元。政府支持、技術(shù)突破和市場需求是推動中國合成生物學(xué)市場快速增長的主要因素。

　　四、行業(yè)競爭格局分析

　　合成生物學(xué)行業(yè)的競爭格局呈現(xiàn)出高度專業(yè)化和細(xì)分領(lǐng)域聚焦的特點(diǎn)。行業(yè)內(nèi)企業(yè)類型多樣，包括產(chǎn)品研發(fā)型、技術(shù)服務(wù)型等，進(jìn)一步細(xì)分為生物醫(yī)藥公司、農(nóng)業(yè)生物技術(shù)公司、環(huán)境生物技術(shù)公司、人工肉和替代蛋白公司等。

　�。ㄒ唬�生物醫(yī)藥公司

　　生物醫(yī)藥公司是合成生物學(xué)行業(yè)的最大細(xì)分領(lǐng)域之一。這些公司通常運(yùn)用合成生物學(xué)技術(shù)高度聚焦主業(yè)領(lǐng)域，并實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的整合。例如，藍(lán)晶微生物是國內(nèi)率先進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化的合成生物學(xué)公司之一，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從菌種篩選、培養(yǎng)、優(yōu)化到產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)、銷售的全產(chǎn)業(yè)鏈布局，致力于設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造和銷售新型生物基分子和材料。凱賽生物在合成生物學(xué)領(lǐng)域已形成從基因工程到菌種培養(yǎng)、生物發(fā)酵、分離純化和化學(xué)合成以及應(yīng)用開發(fā)的全產(chǎn)業(yè)鏈布局，目前商業(yè)化產(chǎn)品主要聚焦聚酰胺產(chǎn)業(yè)鏈。

　�。ǘ�）農(nóng)業(yè)生物技術(shù)公司

　　農(nóng)業(yè)生物技術(shù)公司也是合成生物學(xué)行業(yè)的重要參與者之一。這些公司通常運(yùn)用合成生物學(xué)技術(shù)改善農(nóng)作物和畜牧生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。例如，Agrivida公司開發(fā)的酵素植酸酶Grain可以提高飼料的消化率，減少動物體內(nèi)的營養(yǎng)抑制劑。Greenlight Biosciences公司致力于開發(fā)創(chuàng)造高性能的RNA農(nóng)作物，使其精確靶向免疫于特定害蟲，不會傷害有益昆蟲或在土壤、水中殘留。

　�。ㄈ�）環(huán)境生物技術(shù)公司

　　環(huán)境生物技術(shù)公司利用合成生物學(xué)技術(shù)解決環(huán)境污染和生態(tài)修復(fù)等問題。這些公司通常開發(fā)具有高效降解污染物能力的微生物或酶制劑，用于廢水處理、土壤修復(fù)等領(lǐng)域。隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的重視加深，環(huán)境生物技術(shù)公司的市場前景十分廣闊。

　　（四、）人工肉和替代蛋白公司

　　人工肉和替代蛋白公司是合成生物學(xué)行業(yè)的新興細(xì)分領(lǐng)域之一。這些公司利用合成生物學(xué)技術(shù)開發(fā)人造肉、油、蛋白質(zhì)等食品替代品，以滿足消費(fèi)者對健康、環(huán)保和可持續(xù)食品的需求。例如，Perfect Day和Clara Foods公司通過合成生物學(xué)技術(shù)開發(fā)合成蛋白類產(chǎn)品，如牛奶、蛋清奶酪等。這些產(chǎn)品的出現(xiàn)不僅豐富了市場選擇，也促進(jìn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)和綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

　　中投顧問產(chǎn)業(yè)研究院認(rèn)為，全球合成生物學(xué)行業(yè)正處于快速發(fā)展階段，市場規(guī)模持續(xù)增長，競爭格局高度專業(yè)化和細(xì)分領(lǐng)域聚焦。技術(shù)進(jìn)步、政策支持、市場需求和資本投入是推動行業(yè)發(fā)展的主要動力。未來，隨著技術(shù)的不斷突破和應(yīng)用的不斷拓展，合成生物學(xué)行業(yè)將迎來更加廣闊的發(fā)展前景。