中投網2024-12-27 08:17 來源：中投網
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一、行業發展歷程及演進
合成生物學是一門融合了生物學、工程學和信息技術的交叉學科，旨在通過理性設計和構建新的生物部件、裝置和系統，實現對生命過程的精準控制和優化。這一領域的發展經歷了多個階段，逐漸從理論探索走向實際應用。
（一）早期探索階段（20世紀50年代至2000年）：
合成生物學的起源可以追溯到20世紀50年代，隨著DNA雙螺旋結構的發現、遺傳密碼的破譯、限制性內切酶的發現以及PCR技術的發明等一系列重大分子生物學成就，催生了基因工程技術。這些技術奠定了合成生物學的基礎，使其得以在基因層面進行“施工”。德國學者Hobom曾指出，“基因手術正在開啟合成生物學的大門”。
（二）創建與摸索完善階段（2000年至2007年）：
2000年至2003年，合成生物學進入創建時期，這一時期產生了許多具備領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用。隨后的2004年至2007年，雖然領域有擴大趨勢，但工程技術進步比較緩慢，處于摸索完善階段。
（三）快速創新和應用轉化階段（2008年至2013年）：
從2008年開始，合成生物學進入了快速創新和應用轉化時期。這一時期涌現出了大量新技術和新工程手段，特別是人工合成基因組能力的提升以及基因組編輯技術的突破，使得合成生物學的研究與應用領域大為拓展。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。
（四）飛速發展新時期（2014年至今）：
2014年以來，合成生物學進入了飛速發展新時期。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域取得了突破性成果，為人類實現“能力提升”的宏偉目標奠定了重要基礎。同時，隨著“設計-構建-測試”循環的擴展至“設計-構建-測試-學習”，以及“半導體合成生物學”、“工程生物學”等理念或學科的提出，生物技術與信息技術融合發展的特點愈加明顯。
二、行業驅動要素分析
合成生物學的發展受到多種因素的驅動，包括技術進步、政策支持、市場需求和資本投入等。
（一）技術進步
技術進步是推動合成生物學發展的核心動力。基因測序、基因編輯和基因合成是合成生物學的三大基礎使能技術。隨著基因測序成本的急劇下降、第三代基因編輯技術CRISPR/Cas9的普及以及基因合成技術的不斷提升，人們開始逐步具備對全基因組進行從頭設計與合成的能力。此外，自動化合成生物技術的出現，不僅可以快速積累大批優質基因功能模塊，建立標準化的合成生命工藝流程，還可以獲得高質量的海量實驗數據，從而采用數據驅動的方式開發并優化對合成生命進行系統設計和功能預測的計算模型。
（二）政策支持
全球多個國家和地區都出臺了推動合成生物技術成果落地的政策。美國早在2006年便成立了合成生物學工程研究中心，并連續發布了多個合成生物學相關領域的研究路線圖。中國也將合成生物學寫入“十四五”規劃，并出臺了一系列支持政策，旨在推動合成生物學技術創新，突破生物制造菌種計算設計、高通量篩選、高效表達、精準調控等關鍵技術，有序推動在新藥開發、疾病治療、農業生產、物質合成、環境保護、能源供應和新材料開發等領域應用。
（三）市場需求
市場需求是合成生物學發展的另一大驅動力。隨著全球疾病負擔的日益加重，合成生物學在醫療保健中的應用廣泛增加。同時，在食品、農業、能源和材料等領域，合成生物學也展現出巨大的應用潛力。例如，通過合成生物學技術可以開發人造肉、油、酒、蛋白質、食品添加劑和天然功能成分等食品；在農業領域，可以開發高性能的RNA農作物，提高飼料的消化率，減少化肥農藥的使用等。
（四）資本投入
資本的推動也加速了合成生物學的發展。在政策的推動和創新的驅動下，合成生物學的投融資近年來呈現高速增長的態勢。全球范圍內，合成生物學領域的公司數量不斷增加，投融資規模也在不斷擴大。資本的涌入為合成生物學的研究和應用提供了充足的資金支持，推動了行業的快速發展。
三、市場規模級增長
合成生物學市場規模的增長速度十分驚人，展現出巨大的發展潛力。
（一）全球市場規模
根據中投顧問產業大腦的調研數據，2024年全球合成生物學市場規模將達160億美元，預計到2032年將增至1380億美元。該市場細分為寡核苷酸、酶、合成細胞、克隆技術試劑盒、異種核酸和底盤生物等多個領域。其中，寡核苷酸占據43.6%的市場份額，能夠通過多種方法調節和調整基因表達，包括RNAi、通過剪接調控靶標降解、RNaseH介導的裂解、基因激活、非編碼RNA抑制和程序化基因編輯等。
從市場細分領域來看，醫療保健是合成生物學的最大應用領域。2024年醫療保健領域市場份額占比達82.3%，由于全球疾病負擔日益加重，合成生物學在醫療保健中的應用廣泛增加。其中，生物技術和制藥公司占據54.2%的市場份額，生命科學領域日益增多的研發活動推動了整個合成生物學市場需求增加。
（二）地區市場規模
從地區市場來看，美國是全球合成生物學的最大市場，2024年以21.1%的市場份額占據全球主導地位。美國擁有最多的制藥和生物制藥公司，工業化程度的提高和對研發的日益重視是助推該市場增長的主要因素之一。德國占據歐洲市場40.2%的市場份額，由于目前合成生物學程序在癌癥治療中的應用不斷發展，隨著該地區癌癥患者人數的增加，需求也在不斷增長。中國約占亞太市場17.1%的份額，由于合成生物學是一個新興領域，未來將極大地改善生物經濟，因此中國在合成生物學研發方面的巨大戰略投資加速了合成生物學市場的增長。
（三）行業細分領域市場規模
根據CB insights的數據，2021年全球合成生物市場規模達到736.93億美元，較2020年增長767.5%。從細分賽道來看，醫療是占比最大的領域，2021年市場規模達到687.24億美元，占比超過93%。另外，根據BCC Research的預測，醫療領域合成生物學2024年市場規模將達到50.22億美元，復合增長率18.9%；在各領域中增長最快的是食品和農業領域，2019-2024年期間年復合增長率在64%左右。
在中國市場，合成生物學市場規模也持續增長。2022年中國合成生物學市場規模約為67.63億美元，2023年市場規模約為86.26億美元，預計到2025年市場規模將達到143億美元。政府支持、技術突破和市場需求是推動中國合成生物學市場快速增長的主要因素。
四、行業競爭格局分析
合成生物學行業的競爭格局呈現出高度專業化和細分領域聚焦的特點。行業內企業類型多樣，包括產品研發型、技術服務型等，進一步細分為生物醫藥公司、農業生物技術公司、環境生物技術公司、人工肉和替代蛋白公司等。
生物醫藥公司是合成生物學行業的最大細分領域之一。這些公司通常運用合成生物學技術高度聚焦主業領域，并實現全產業鏈的整合。例如，藍晶微生物是國內率先進入產業化的合成生物學公司之一，已經實現了從菌種篩選、培養、優化到產品開發、生產、銷售的全產業鏈布局，致力于設計、開發、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領域已形成從基因工程到菌種培養、生物發酵、分離純化和化學合成以及應用開發的全產業鏈布局，目前商業化產品主要聚焦聚酰胺產業鏈。
（二）農業生物技術公司
農業生物技術公司也是合成生物學行業的重要參與者之一。這些公司通常運用合成生物學技術改善農作物和畜牧生產的效率和質量。例如，Agrivida公司開發的酵素植酸酶Grain可以提高飼料的消化率，減少動物體內的營養抑制劑。Greenlight Biosciences公司致力于開發創造高性能的RNA農作物，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。
（三）環境生物技術公司
環境生物技術公司利用合成生物學技術解決環境污染和生態修復等問題。這些公司通常開發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、土壤修復等領域。隨著全球對環境保護和可持續發展的重視加深，環境生物技術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行業的新興細分領域之一。這些公司利用合成生物學技術開發人造肉、油、蛋白質等食品替代品，以滿足消費者對健康、環保和可持續食品的需求。例如，Perfect Day和Clara Foods公司通過合成生物學技術開發合成蛋白類產品，如牛奶、蛋清奶酪等。這些產品的出現不僅豐富了市場選擇，也促進了循環經濟和綠色經濟的發展。
中投顧問產業研究院認為，全球合成生物學行業正處于快速發展階段，市場規模持續增長，競爭格局高度專業化和細分領域聚焦。技術進步、政策支持、市場需求和資本投入是推動行業發展的主要動力。未來，隨著技術的不斷突破和應用的不斷拓展，合成生物學行業將迎來更加廣闊的發展前景。
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