中心思想
合成生物：颠覆性力量与核心优势
合成生物学作为一门工程化生物制造科学，正通过对生物体进行理性设计、改造乃至从头合成，显著提升生物产品的竞争力。相较于传统化学工程，合成生物制造展现出三大核心优势：首先，其采用可再生原料，反应条件温和，能有效降低碳排放；其次，工艺优化潜力巨大，具备显著的降本空间；最后，技术平台性强，研发经验和设备可迁移，拓宽了产品应用领域。CBInsights预测2024年全球合成生物学市场规模将达189亿美元，麦肯锡更预计2025年其全球经济影响将达到1000亿美元，凸显了其作为颠覆性力量的巨大潜力。
产业发展驱动与投资策略
当前合成生物产业仍处于发展早期，其未来增长主要受两大因素驱动：一是欧盟碳关税（CBAM）构成的“绿色贸易壁垒”，将促使生物基材料凭借其低碳减排优势提升市场渗透率；二是非粮化路线的开发，旨在解决长期以来以粮食为碳源可能引发的“与人争粮”隐忧。尽管中国企业在底层技术和应用开发方面与国外存在一定差距，但凭借在发酵工程与分离纯化技术上的优势以及持续的技术追赶，仍具备巨大的赶超机会。投资策略上，报告建议短期关注具备“下游应用成熟”和“成本领先”两大特征的产品型公司，长期则应聚焦具备“强劲研发能力”和“丰富储备品类”的平台化公司。
主要内容
1. 产业分析：工程化合成万物，提高生物产品竞争力
1.1 DBTL循环是生物制造开发关键，底层技术进步推动成本大幅降低
合成生物制造的核心在于DBTL（Design-Build-Test-Learn）循环，即通过设计、构建、测试和学习的持续迭代过程，对生物体进行理性设计和改造，以优化微生物性能并打破产物生产瓶颈。这一工程化理念的生物制造，通过选择合适的底盘细胞、确定代谢通路、利用基因工程手段构建菌株、进行高通量测试评估，并根据结果改进模型，最终获得性能优异的菌种。近年来，基因测序、基因编辑（如CRISPR/Cas9）和基因合成等底层技术的快速进步和成本降低，极大地提升了对DNA、RNA、蛋白质和细胞表型的设计改造能力。例如，华恒生物通过厌氧发酵法生产L-丙氨酸，将生产成本降低了50%，转化率提升至90%，充分体现了DBTL循环和底层技术进步在降本增效方面的关键作用。
1.2 产业链分析：市场空间广阔，政策及资本高度关注
合成生物制造产业链可划分为微生物菌株构建（DBTL循环）、发酵工程、分离纯化和应用开发四个环节，参与企业则分为上游工具层、中游平台层和下游应用层。上游工具层提供底层技术和原料，中游平台层通过整合技术搭建自动化平台，为下游客户提供代工服务或技术授权，下游应用层（产品型企业）则专注于合成生物学产品的商业化落地。
全球合成生物学市场正经历快速增长，CBInsights数据显示，2019年市场规模约53亿美元，预计2024年将增至189亿美元，复合年增长率（CAGR）达28.8%。其中，医疗健康、科研、工业化学品、食品饮料、农业和消费品等六大板块均呈现显著增长。麦肯锡预测，到2025年合成生物学与生物制造的经济影响将达到1000亿美元。
各国政府对合成生物学高度重视。2016-2021年间，全球合成生物学领域企业融资额从不足20亿美元飙升至180亿美元。中国政府也积极布局，从2008年香山科学会议的探讨，到“十四五”生物经济发展规划将其列为重点发展方向，再到2024年政府工作报告强调“积极打造生物制造等新增长引擎”，均表明了国家层面的战略支持。在化工领域，合成生物学已展现出巨大的替代潜力，生物基塑料、生物基材料和生物能源是当前主要发展方向，如1,3-丙二醇（PDO）、丁二酸、长链二元酸、法尼烯和青蒿素等已实现商业化应用。
1.3 合成生物制造减碳降本，技术迁移性强，拓品空间大
合成生物制造相比传统化学工程具有三大显著优势：
其一，原材料可再生，反应条件温和，有效降低碳排放。 传统化学合成依赖化石能源，而合成生物学以糖类、纤维素等可再生生物质为原料，且生物质在光合作用中可吸收二氧化碳。生产过程通常在常温常压下进行，能耗低、污染少。测算显示，部分生物基化学品每吨二氧化碳减排量可达1.2-5.2吨。
其二，工艺优化潜力大，降本空间显著。 生物制造能耗成本相对较低，且菌种可迭代优化。以丁二酸为例，其作为重要的平台化合物，生物法生产单吨成本约1万元，相比化学法的1.4万元降低约29%，有望推动可降解塑料PBS的商业化进程。
其三，技术平台性强，研发经验和设备可迁移，拓品空间广阔。 合成生物制造的研发经验和设备可共用，有助于拓宽产品品类。凯赛生物的长链二元酸生产即是典型案例，通过相同的微生物、设备和培养基，仅需提供不同底物即可生产各种碳链长度的长链二元酸，有效降低了生产成本并丰富了产品种类，进而可生产尼龙510至尼龙518等多种生物基尼龙产品。
2. 未来驱动：全球低碳化加速产品渗透，非粮基工艺开发解决原料隐忧
2.1 欧盟碳关税构成“绿色贸易壁垒”，生物基材料渗透率有望提升
欧盟碳边境调节机制（CBAM）旨在通过碳关税逐步替代免费配额，解决气候政策不对称问题，实现欧盟内外“碳平价”。该机制于2023年10月进入过渡期，计划于2026年1月正式开征碳关税。CBAM的征收方式为：碳税=碳排放量×欧盟与进口产品碳排放成本差额，初期覆盖钢铁、铝、氢、水泥、化肥、电力六大碳密集型行业，未来可能扩大至塑料制品等其他存在碳泄漏风险的产品，并纳入间接排放。
CBAM的实施构成了事实上的“绿色贸易壁垒”，将提升欧盟体外地区（如中国、越南等碳排放强度较高的生产型发展中国家）出口至欧盟的成本。短期内，CBAM对中国产品出口影响较小（2022年CBAM产品出口额仅占中国对欧盟出口总额的4%），但长期来看，随着免费配额的逐步取消和覆盖范围的扩大，出口成本将显著增加。例如，生铁出口欧盟的单吨成本预计到2034年将提升35%。在此背景下，生物基材料和合成生物技术凭借其低碳减排优势，在全球双碳政策推动下，其渗透率有望进一步提升。中国也正通过《碳排放权交易管理暂行条例》等政策，加快构建碳排放基本制度框架，以应对全球低碳化趋势。
2.2 非粮化路线力图解决长期碳源隐忧
以粮食为碳源的合成生物制造长期面临“与人争粮”的隐忧。虽然生物基塑料和精细化工品对粮食作物的消耗相对较低（2022年全球生物基塑料所需农业用地仅占0.017%），但生物燃料作物耗用的农业用地面积较大（占全球农业用地的4.13%），与粮食生产形成竞争。为解决这一问题，探索以非粮生物质为原料的合成生物学产业化发展成为长期必经之路。
生物质资源利用技术可分为三代：第一代利用粮食作物，第二代利用非粮生物质（如木薯、木质纤维素、农作物秸秆、林业废弃物、有机生活垃圾等），第三代则利用大气中的CO₂和可再生能源。中国工业和信息化部等六部门已印发《加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案》，旨在突破非粮生物质高效利用关键技术，推动产业化发展。
非粮生物质产业化面临诸多难点，包括规模化收储、高效糖化、菌株开发（需耐受水解液中的抑制物，高效利用混合糖）及分离纯化成本高等。为应对这些挑战，学术界和产业界正积极寻找解决方案。例如，华恒生物通过增资武汉睿嘉康，布局非粮厌氧有机醇酸管线的生物燃料和生物材料研究，利用运动发酵单胞菌解决非粮原料复杂成分对工业菌株生长和发酵的抑制问题。圣泉集团则掌握“圣泉法”生物质精炼一体化技术，实现了秸秆中纤维素、半纤维素、木质素三大组分的高效分离和高值化利用，致力于打破对化石原料的依赖。
3. 他山之石：中国企业大有可为，寻找具备平台化能力的产品型公司
3.1 Amyris破产之鉴：大宗品须具备成本优势，消费品关注转型风险
Amyris作为全球首家合成生物学产品型上市公司，于2023年宣布破产，其发展历程为合成生物学产业提供了重要经验教训：
其一，选品决定下游市场进入难度，成本领先为产业化必需条件。 Amyris最初选择进入潜在市场空间广阔的生物燃料法尼烯领域。然而，由于低估了后端放大发酵的技术难度，其生物燃料成本（2015年为2.51美元/升）远高于同期页岩油价格（0.82-1.06美元/升），缺乏竞争力，最终被迫放弃生物燃料业务。这表明，即使技术领先，若无法实现成本优势，大宗品的产业化仍难以成功。
其二，“ToB”和“ToC”商业模式差异大，企业切换面临应用开发风险。 在生物燃料领域受挫后，Amyris全面转向“ToC”的精细化学品（如角鲨烷、名人品牌美妆产品）。然而，作为跨界转型企业，Amyris在下游应用开发、品牌建设、销售渠道和配方设计等方面经验不足，导致成效不佳，最终未能有效占据市场份额，不得不出售自营品牌并申请破产。这警示企业在商业模式切换时，需充分评估并应对应用开发带来的风险。
3.2 Ginkgo成长之思：平台型企业领先者，以“骑士定律”对标“摩尔定律”，商业模式待验证
Ginkgo Bioworks作为全球首家平台型合成生物学上市公司，其核心资产是Codebase（代码库）和Foundry（生物铸造厂）。Ginkgo通过代码库提供微生物设计服务，并通过自动化生物铸造厂放大微生物生产流程，客户涵盖医药、生物基工业和农业等领域。其商业模式包括项目付款、里程碑收入、授权费或股权。Ginkgo提出的“骑士法则”（Knight’s Law）类比摩尔定律，认为对自动化的投资将持续降低合成生物学实验成本，并增加可测试的生物体设计数量，因此扩大项目数量和提升自动化能力是其发展策略。
Ginkgo的客户拓展策略是与初创企业共同成长、为医药巨头提供外包服务、为非医药巨头提供合成生物技术方案。然而，从财务状况看，Ginkgo的平台型模式虽具长期前景，但短期规模效应尚未显现。2023
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