從產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，全球合成生物學市場規(guī)模增長迅猛，美國、中國、歐洲等國家和地區(qū)積極布局，形成了各具特色的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。全球合成生物學行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)不斷完善，上下游企業(yè)協(xié)同發(fā)展，涵蓋了從上游技術(shù)研發(fā)到下游產(chǎn)品應用的多個環(huán)節(jié)。?

一、全球市場規(guī)模與增長趨勢?

合成生物學作為一門極具潛力的新興交叉學科，近年來在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)出迅猛的發(fā)展態(tài)勢，其市場規(guī)模持續(xù)快速增長。根據(jù)北京研精畢智信息咨詢有限公司的分析數(shù)據(jù)顯示，全球合成生物學產(chǎn)業(yè)在過去五年經(jīng)歷了高速增長，市場規(guī)模從 2018 年的 53 億美元急劇攀升至 2023 年的超過 170 億美元，年均增長率高達 27%，展現(xiàn)出了強大的發(fā)展動力和廣闊的市場前景。?

這一快速增長態(tài)勢預計在未來仍將持續(xù)，《中國合成生物產(chǎn)業(yè)白皮書 2024》預測，到 2028 年，全球合成生物市場規(guī)模有望接近 500 億美元。另有北京研精畢智信息咨詢有限公司預計，2024 - 2028 年全球合成生物學行業(yè)年均復合增長率約為 25.17%，2028 年將達到 567 億美元。還有數(shù)據(jù)顯示，2023 - 2033 年全球合成生物市場規(guī)模年復合增長率（CAGR）達到 22.2%，到 2033 年全球合成生物市場規(guī)模將到達 1489.3 億美元。?

多種因素共同驅(qū)動了全球合成生物學市場的快速增長。從技術(shù)層面來看，底層技術(shù)的不斷突破是關(guān)鍵因素之一。基因測序技術(shù)的飛速發(fā)展使得獲取生物遺傳信息變得更加高效和低成本，為深入了解生物系統(tǒng)的遺傳基礎提供了便利；基因編輯技術(shù)如 CRISPR - Cas9 的出現(xiàn)，實現(xiàn)了對基因的精確修飾和改造，極大地拓展了合成生物學的研究和應用范圍；DNA 合成技術(shù)的進步則能夠?qū)崿F(xiàn)人工合成基因乃至基因組，為構(gòu)建全新的生物系統(tǒng)提供了物質(zhì)基礎。這些技術(shù)的不斷創(chuàng)新和完善，使得科學家們能夠更加精準地設計和構(gòu)建生物系統(tǒng)，推動了合成生物學在各個領域的應用和發(fā)展。?

市場需求的強勁拉動也是重要驅(qū)動力。在醫(yī)藥領域，面對癌癥、心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病等復雜疾病，傳統(tǒng)藥物研發(fā)面臨諸多挑戰(zhàn)，合成生物學為新藥研發(fā)提供了新的思路和方法，能夠開發(fā)出更具針對性、療效更好的藥物，滿足臨床治療的迫切需求。在能源領域，隨著全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨笕找嬖鲩L，合成生物學在生物能源的開發(fā)和生產(chǎn)方面展現(xiàn)出巨大潛力，如利用微生物生產(chǎn)生物燃料，為緩解能源危機和減少碳排放提供了新的途徑。在化工領域，傳統(tǒng)化學合成方法往往伴隨著高能耗、高污染等問題，合成生物學通過生物制造技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)化工產(chǎn)品的綠色、可持續(xù)生產(chǎn)，符合環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求，受到市場的廣泛關(guān)注。在農(nóng)業(yè)領域，為了應對全球人口增長帶來的糧食安全挑戰(zhàn)，提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)、開發(fā)新型生物農(nóng)藥和肥料等需求迫切，合成生物學技術(shù)在作物品種改良、生物農(nóng)藥與肥料開發(fā)等方面的應用，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。?

政策的大力支持也為合成生物學市場的增長提供了良好的發(fā)展環(huán)境。許多國家和地區(qū)都將合成生物學列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，出臺了一系列政策措施來支持其發(fā)展。美國政府對合成生物學的支持力度較大，不僅投入大量資金用于基礎研究和技術(shù)開發(fā)，還制定了相關(guān)政策法規(guī)，為合成生物學的商業(yè)化應用提供保障。例如，美國國家科學基金會（NSF）、國立衛(wèi)生研究院（NIH）、能源部（DOE）、國防部（DOD）等多個機構(gòu)都對合成生物學研究給予了資助；《2019 年工程生物學研究與開發(fā)法案》要求科學和技術(shù)政策辦公室（OSTP）實施國家工程生物學研究與發(fā)展倡議，并建立工程生物學研發(fā)咨詢委員會，推動了合成生物學在工程領域的應用和發(fā)展。歐盟在《面向生物經(jīng)濟的歐洲化學工業(yè)路線圖》中設立目標，在 2030 年將生物基產(chǎn)品或可再生原料替代份額增加到 25%，這一政策導向促進了合成生物學在生物基材料和生物制造領域的發(fā)展。我國也高度重視合成生物學的發(fā)展，國家發(fā)改委印發(fā)的《“十四五” 生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》多次提及合成生物學，覆蓋醫(yī)療健康、食品消費等領域，推動了合成生物學技術(shù)在多個領域的創(chuàng)新和應用；2024 年 3 月，國務院總理李強在十四屆全國人民代表大會第二次會議上的政府工作報告中指出要加快發(fā)展 “新質(zhì)生產(chǎn)力”，積極打造生物制造等產(chǎn)業(yè)作為經(jīng)濟新增長引擎，進一步明確了合成生物學在國家經(jīng)濟發(fā)展中的重要地位，為其產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入了強大動力。?

二、主要國家和地區(qū)的產(chǎn)業(yè)布局?

1、美國?

據(jù)研精畢智信息咨詢發(fā)布的調(diào)研報告指出，美國在合成生物學領域處于全球領先地位，這得益于其全方位的支持和布局。在政策方面，美國政府對合成生物學給予了高度重視，出臺了一系列支持政策，從多個層面為該領域的發(fā)展提供保障。早在 1986 年，白宮科學和技術(shù)政策辦公室（OSTP）發(fā)表的《美國生物技術(shù)監(jiān)管協(xié)調(diào)框架》就為基因工程生物的商業(yè)化奠定了政策基礎，使美國在合成生物學商業(yè)化進程中搶占先機。進入 21 世紀，美國對合成生物學的投入持續(xù)加大，2008 - 2014 年間，公共經(jīng)費投入總計約 8.2 億美元。美國還將 “生物制造技術(shù)” 列為 2020 制造技術(shù)挑戰(zhàn)的 11 個主要戰(zhàn)略方向之一，并承諾 2050 年實現(xiàn)碳中和，為合成生物學在能源、環(huán)保等領域的應用創(chuàng)造了廣闊空間。此外，美國各州政府也積極行動，加利福尼亞州和馬薩諸塞州等在過去十年中獲得了合成生物學領域最大份額的投資，這些地區(qū)憑借地方政策扶持以及背后精英大學的支持，形成了產(chǎn)業(yè)集群效應，促進了知識交流和技術(shù)傳播，吸引了大量投資和人才。?

在企業(yè)布局上，美國涌現(xiàn)出了一批在全球具有重要影響力的合成生物學企業(yè)。Amyris 致力于通過合成生物學技術(shù)生產(chǎn)可持續(xù)成分，產(chǎn)品廣泛應用于清潔健康與美容以及香精香料等領域。該公司與傳染病研究所合作開發(fā)新冠疫苗，還與皇家 DSM 的子公司 DSM 營養(yǎng)產(chǎn)品公司簽訂了供應 / 制造協(xié)議，供應其香精香料成分產(chǎn)品組合，彰顯了強大的技術(shù)實力和市場拓展能力。Ginkgo Bioworks 專注于開發(fā)細胞編程平臺，能夠在食品、農(nóng)業(yè)、制藥和工業(yè)化學品等多個應用領域為細胞編程，提供定制化生物解決方案。2021 年 5 月，Ginkgo Bioworks 以 175 億美元的價格與 SPAC 公司合并上市，獲得 25 億美元現(xiàn)金收益，進一步增強了其在資本市場的影響力和發(fā)展動力。此外，Twist Bioscience 通過在硅芯片上 “寫入” DNA 來制造合成 DNA，為 DNA 數(shù)據(jù)存儲和基因合成提供了創(chuàng)新解決方案；Precigen 利用其 ActoBiotics™平臺開發(fā)基于微生物的治療藥物，在 1 型糖尿病等領域取得重要突破；Codexis 專注于利用合成生物學技術(shù)生產(chǎn)高性能酶，為制藥、化工等行業(yè)提供高效、環(huán)保的解決方案。這些企業(yè)在不同細分領域的創(chuàng)新和發(fā)展，推動了美國合成生物學產(chǎn)業(yè)的整體進步。?

美國的科研實力在合成生物學領域也發(fā)揮了關(guān)鍵作用。眾多頂尖高校和科研機構(gòu)在合成生物學的基礎研究和應用研究方面成果豐碩。例如，麻省理工學院在合成生物學的基礎研究和技術(shù)開發(fā)方面處于世界前沿，其研究人員在基因線路設計、生物計算等領域取得了一系列開創(chuàng)性成果，為合成生物學的發(fā)展提供了重要的理論和技術(shù)支持。哈佛大學、斯坦福大學等高校也在合成生物學領域開展了廣泛而深入的研究，培養(yǎng)了大量專業(yè)人才，推動了合成生物學技術(shù)的不斷創(chuàng)新和應用拓展。美國的科研機構(gòu)還與企業(yè)緊密合作，形成了產(chǎn)學研一體化的創(chuàng)新模式，加速了科研成果的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化進程。?

2、中國?

近年來，中國合成生物學產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，展現(xiàn)出強大的活力和巨大的潛力。在政策環(huán)境方面，國家高度重視合成生物學的發(fā)展，將其作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點扶持。2022 年 5 月，國家發(fā)改委印發(fā)《“十四五” 生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》，多次提及合成生物學，覆蓋醫(yī)療健康、食品消費等領域，明確推動合成生物學技術(shù)創(chuàng)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(diào)控等關(guān)鍵技術(shù)，并有序推動其在新藥開發(fā)、疾病治療、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、物質(zhì)合成、環(huán)境保護、能源供應和新材料開發(fā)等領域的應用，為合成生物學產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明了方向。此后，北京、江蘇、深圳、上海、重慶等多地政府也陸續(xù)出臺支持合成生物學產(chǎn)業(yè)發(fā)展的配套政策，從資金扶持、稅收優(yōu)惠、人才培養(yǎng)等多個方面為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了有力保障。?

中國合成生物學市場規(guī)模增長迅速。中投產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，2022 年我國合成生物學行業(yè)市場規(guī)模約為 67.63 億美元，2023 年躍升至 86.26 億美元。預計 2024 - 2028 年，我國合成生物學行業(yè)市場規(guī)模年均復合增長率約為 28.65%，2028 年將達到 315 億美元，增速超過全球平均水平。這一快速增長得益于我國在合成生物學領域的技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)應用的不斷拓展。在技術(shù)創(chuàng)新方面，我國在新合成途徑設計與基因編輯等尖端研究領域與世界并駕齊驅(qū)，在生物法長鏈二元酸和生物基戊二胺等新興產(chǎn)品的制造技術(shù)上更是處于全球領先地位。在企業(yè)布局上，中國合成生物學領域涌現(xiàn)出了一批具有代表性的企業(yè)，在不同細分領域取得了顯著成就。凱賽生物是一家專注于合成生物學研發(fā)和生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)，在生物法長鏈二元酸的產(chǎn)業(yè)化方面取得了重大突破，建立了全球唯一的合成生物學長鏈二元酸生產(chǎn)平臺，相關(guān)產(chǎn)品在全球市場的占有率超過 80%，打破了國內(nèi)以往對長鏈二元酸全部依賴進口的局面，增強了國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的自給自足能力。華恒生物在全球率先實現(xiàn)發(fā)酵法生產(chǎn)丙氨酸，打破了傳統(tǒng)路線對石油基原料的依賴，目前其丙氨酸在全球市場的占有率超過 50%。華熙生物在玻尿酸生產(chǎn)領域，通過對發(fā)酵種子的培養(yǎng)及產(chǎn)量優(yōu)化，使玻尿酸產(chǎn)率從成立之初的不足 3g/L 發(fā)展到現(xiàn)在的 12 - 14g/L，遠超國際平均水平，其玻尿酸市占率提升至 40% 以上。此外，還有眾多創(chuàng)新型初創(chuàng)企業(yè)在合成生物學領域積極探索，如藍晶微生物專注于合成生物學技術(shù)在生物基材料領域的應用，致力于開發(fā)新型的可降解生物材料；弈柯萊生物在生物催化和合成生物學領域擁有多項核心技術(shù)，為醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)等行業(yè)提供創(chuàng)新的解決方案。這些企業(yè)的發(fā)展推動了中國合成生物學產(chǎn)業(yè)的多元化和專業(yè)化發(fā)展。?

3、歐洲?

歐洲國家在合成生物學領域也有著積極的發(fā)展策略和獨特的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，英國是較早關(guān)注合成生物學的國家之一，在政策規(guī)劃方面，2009 年英國皇家工程院（RAE）發(fā)布《合成生物學：范圍、應用和啟示》報告，強調(diào)國家戰(zhàn)略規(guī)劃的重要性。2012 年，英國商業(yè)、創(chuàng)新與技能部（BIS）發(fā)布《英國合成生物學路線圖》，提出了基礎科學與工程、負責任的研發(fā)與創(chuàng)新、用于商業(yè)的技術(shù)、應用與市場、國際合作 5 個核心主題。2016 年，BIS 支持成立的合成生物學領導理事會（SBLC）推出 “英國合成生物學戰(zhàn)略計劃”，提出了 2030 年實現(xiàn)英國合成生物學上百億歐元市場的目標。這些政策和規(guī)劃為英國合成生物學的發(fā)展提供了明確的方向和有力的支持。?

在產(chǎn)業(yè)發(fā)展上，英國形成了較為完善的合成生物學生態(tài)系統(tǒng)。以劍橋地區(qū)為代表，匯聚了眾多合成生物學相關(guān)企業(yè)、科研機構(gòu)和創(chuàng)新中心，形成了產(chǎn)學研緊密結(jié)合的創(chuàng)新集群。例如，位于劍橋的 Babraham Research Campus 擁有多個專注于合成生物學研究的機構(gòu)，與周邊的企業(yè)開展廣泛合作，促進了科研成果的轉(zhuǎn)化和應用。英國的企業(yè)在合成生物學的不同領域也各有建樹，一些企業(yè)專注于開發(fā)合成生物學的底層技術(shù)，如基因編輯工具和 DNA 合成技術(shù)；另一些企業(yè)則致力于將合成生物學技術(shù)應用于醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境等領域，開發(fā)出具有市場競爭力的產(chǎn)品。?

德國在合成生物學領域同樣表現(xiàn)出色，尤其在工業(yè)生物技術(shù)方面具有顯著優(yōu)勢。德國政府通過一系列政策和資金支持，推動合成生物學與傳統(tǒng)工業(yè)的融合發(fā)展。德國的科研機構(gòu)和企業(yè)在生物制造、生物基材料等領域開展了大量研究和實踐。例如，德國的一些企業(yè)利用合成生物學技術(shù)優(yōu)化工業(yè)微生物的性能，提高生物制造過程的效率和可持續(xù)性；在生物基材料方面，研發(fā)新型的可降解生物塑料，以減少對傳統(tǒng)化石基材料的依賴。德國還注重人才培養(yǎng)和國際合作，通過與其他國家的科研機構(gòu)和企業(yè)開展合作項目，分享研究成果和技術(shù)經(jīng)驗，提升德國在合成生物學領域的國際影響力。?

法國在合成生物學領域也積極布局，政府加大對合成生物學研究的資金投入，鼓勵科研機構(gòu)和企業(yè)開展創(chuàng)新研究。法國的科研機構(gòu)在合成生物學的基礎研究方面取得了一系列成果，如在基因調(diào)控網(wǎng)絡、生物分子設計等方面的研究處于國際前沿水平。法國的企業(yè)則在醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)等領域積極應用合成生物學技術(shù)，開發(fā)新型產(chǎn)品和解決方案。例如，在醫(yī)藥領域，利用合成生物學技術(shù)開發(fā)個性化的藥物和基因治療方案；在食品領域，研發(fā)新型的食品添加劑和營養(yǎng)強化劑，提高食品的品質(zhì)和安全性。?

三、產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)與企業(yè)分布?

合成生物學產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出多元化和專業(yè)化的特點，涵蓋了從上游技術(shù)研發(fā)到下游產(chǎn)品應用的多個環(huán)節(jié)。產(chǎn)業(yè)鏈上游聚焦使能技術(shù)的開發(fā)，包括基因編輯、蛋白質(zhì)設計、自動化 / 高通量化技術(shù)以及生物制造相關(guān)的原材料供應等?；蚓庉嫾夹g(shù)如 CRISPR - Cas 系統(tǒng)的研發(fā)企業(yè)，為合成生物學提供了精準的基因操作工具，如 Editas Medicine、Intellia Therapeutics 等公司在基因編輯技術(shù)的研發(fā)和臨床應用探索方面處于領先地位；蛋白質(zhì)設計企業(yè)致力于開發(fā)新型蛋白質(zhì)分子，以滿足不同應用場景的需求，如 Amyris 在利用蛋白質(zhì)設計技術(shù)生產(chǎn)可持續(xù)成分方面取得了顯著成果。自動化 / 高通量化技術(shù)企業(yè)則通過開發(fā)自動化實驗設備和高通量篩選技術(shù)，提高合成生物學研究和開發(fā)的效率，如 Agilent Technologies、PerkinElmer 等公司提供的自動化生物實驗設備，能夠?qū)崿F(xiàn)基因合成、細胞培養(yǎng)、高通量檢測等實驗流程的自動化操作，大大縮短了研發(fā)周期。原材料供應方面，包括葡萄糖、甘油和甲烷及其衍生物等基礎原材料，以及用于基因合成和編輯的各種試劑和耗材。?

產(chǎn)業(yè)鏈中游主要是一些平臺型企業(yè)，負責對生物系統(tǒng)及生物體進行設計、改造。這些企業(yè)構(gòu)建高通量、自動化的技術(shù)平臺，利用上游提供的技術(shù)和工具，進行菌株的構(gòu)建和改造，以及篩選出適合特定應用的微生物，為下游的產(chǎn)品開發(fā)提供多樣化的生物解決方案。例如，Ginkgo Bioworks 致力于開發(fā)一個通用的細胞編程平臺，能夠為不同行業(yè)的客戶提供定制化的生物系統(tǒng)設計和改造服務；藍晶微生物專注于合成生物學技術(shù)在生物基材料領域的應用，通過構(gòu)建高效的微生物細胞工廠，實現(xiàn)生物基材料的可持續(xù)生產(chǎn)。?

產(chǎn)業(yè)鏈下游涉及人類衣食住行的方方面面，包括生物醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、消費個護、大宗化學品和生物能源等多個應用領域。在生物醫(yī)藥領域，合成生物學技術(shù)被廣泛應用于藥物研發(fā)、疾病診斷和治療等方面，如諾華公司開發(fā)的癌癥細胞療法 Kymriah，將工程活細胞用于醫(yī)學治療，是第一個經(jīng) FDA 獲批的細胞療法；在農(nóng)業(yè)領域，用于作物品種改良、生物農(nóng)藥與肥料開發(fā)等，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；在消費個護領域，合成生物學技術(shù)可用于開發(fā)新型的護膚品、化妝品原料，如利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)天然的護膚成分；在大宗化學品領域，通過生物制造技術(shù)生產(chǎn)傳統(tǒng)上由化學合成方法制備的化學品，如 Genomatica 公司將生物基丁二醇的工藝商業(yè)化，開發(fā)聚酰胺中間體和長鏈化學品；在生物能源領域，利用微生物合成高能生物燃料，如 Amyris 公司開發(fā)的生物燃料技術(shù)，能夠?qū)⑸镔|(zhì)轉(zhuǎn)化為可再生的生物燃料。?

從企業(yè)分布來看，全球合成生物學企業(yè)主要集中在北美、歐洲和亞太地區(qū)。北美地區(qū)以美國為核心，擁有數(shù)量眾多、實力強勁的合成生物學企業(yè)，如前文提到的 Amyris、Ginkgo Bioworks、Twist Bioscience 等，這些企業(yè)在技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化應用和市場拓展方面都取得了顯著成就，推動了美國在合成生物學領域的全球領先地位。歐洲的英國、德國、法國等國家也是合成生物學企業(yè)的重要聚集地。英國的劍橋地區(qū)、倫敦等地匯聚了大量合成生物學企業(yè)和科研機構(gòu)，形成了良好的創(chuàng)新生態(tài)；德國的企業(yè)在工業(yè)生物技術(shù)領域優(yōu)勢明顯，在生物制造和生物基材料方面有眾多代表性企業(yè)；法國的企業(yè)在醫(yī)藥、食品等領域積極應用合成生物學技術(shù)，展現(xiàn)出獨特的發(fā)展特色。?

亞太地區(qū)的中國和日本在合成生物學領域發(fā)展迅速。中國的合成生物學企業(yè)主要分布在東部沿海地區(qū)，如長三角、珠三角和京津冀地區(qū)。長三角地區(qū)成為重點企業(yè)聚集最多的地區(qū)，生物制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模大，凱賽生物、華恒生物、華熙生物等企業(yè)在各自領域取得了突出成就；珠三角地區(qū)生物制造產(chǎn)業(yè)聚焦于化妝品原料、生物基化學品等領域；京津冀地區(qū)生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展門類最全，發(fā)展起步早。日本的企業(yè)在生物材料、生物能源等領域積極布局，利用合成生物學技術(shù)開發(fā)新型的生物產(chǎn)品，如利用合成生物學改良大腸桿菌生產(chǎn)耐高溫、可降解的生物塑料。

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