中心思想
合成生物学：万亿赛道与政策驱动
本报告核心观点指出，合成生物学作为生命科学前沿研究的活跃领域，正引领一场席卷全球的生物技术革命，为应对生命健康、气候变化、资源能源安全及粮食安全等重大挑战提供崭新解决方案。国家发改委印发的《“十四五”生物经济发展规划》明确了生物经济的万亿级赛道潜力，预示着合成生物学产业将迎来巨大的发展机遇。上海市发布基因治疗科技创新与产业发展行动方案，合肥市发力合成生物新赛道，均体现了地方政府对该领域发展的强力政策支持和战略布局。
市场波动与创新活力并存
尽管合成生物学产业前景广阔，但短期市场表现存在波动。本周华安合成生物学指数下跌2.70%，跑输大盘，反映出市场在快速发展中的调整与分化。然而，行业内的创新活力持续涌现，华熙生物在透明质酸分子控制技术上取得突破，中科国生在生物基呋喃聚酯纤维中试成功，以及Kiverdi公司在二氧化碳捕获利用和西湖大学在D-氨基酸生物合成方面的科研进展，都彰显了合成生物学在技术创新和产业应用方面的巨大潜力，尤其在可持续发展和高端生物制造领域展现出强大的驱动力。
主要内容
1 合成生物学市场动态
1.1 二级市场表现
本周（2023/09/18-2023/09/22）合成生物学领域个股整体表现不佳，华安合成生物学指数下跌2.70个百分点至960.902点，跑输上证综指3.17个百分点和创业板指3.23个百分点，在所有行业中排名第30位。在54家业务涉及合成生物学及其相关技术应用的上市公司中，共有23家公司上涨，27家公司下跌。涨幅前五的公司主要集中在医药、食品/生物医药和化工领域，包括翰宇药业（+37%）、梅花生物（+6%）、双塔食品（+5%）、新日恒力（+2%）和苑东生物（+2%）。跌幅前五的公司则包括平潭发展（-10%）、元利科技（-3%）、康弘药业（-3%）、康龙化成（-3%）和华东医药（-3%），主要分布在工业、化工和医药领域。
1.2 公司业务进展
国内公司
- 华熙生物：在透明质酸（HA）分子大小精准控制技术上取得突破性进展，可精确控制HA分子大小在400Da到4000kDa之间。同时，成功开发新一代小分子HA产品Hybloom™ Minitrue，分子量低于1000Da，其低聚糖分布窄而集中，主要由二糖、四糖和六糖组成，占比超过85%。公司利用3D全层皮肤模型验证了其产品在人体皮肤组织结构模拟和关键蛋白质表达方面的有效性。
- 循原科技：与美禾科技达成深度战略合作，旨在共同开创生物质创新高效利用新时代。双方将以生物制造产业链痛点与需求为出发点，在技术整合、生产制造等层面开展合作，为科研机构、政府平台、产业公司提供工艺工程设计、优化升级、成套装备及技术服务。此外，双方还将基于生物基乙二醇进行下游应用产品的联合开发，并拓展海外生物基化学品及材料市场。
- 中科国生：与桐昆新材料研究院合作的生物基呋喃聚酯纤维中试试车成功。此次中试是项目的重要节点，也是生物基呋喃聚酯打开化纤和纺织应用领域的关键一步。中科国生作为呋喃类生物基材料开发及产业化的领先企业，此次合作是基于对全球减碳升级的深刻认识和推动可持续发展的必然选择。
国外公司
- 东丽 (Toray)：与本田技研工业株式会社签署协议，共同开发一项从报废汽车中回收玻璃纤维增强尼龙6材料的化学回收技术。该技术利用亚临界水对尼龙6进行解聚，并将其再生为己内酰胺单体，实现高性能尼龙6的循环利用。
- 巴斯夫 (BASF)：推出业内首款生物质平衡的塑料添加剂产品组合，包括Irganox® 1010 BMBcert™和Irganox® 1076 FD BMBcert™。这些产品已通过ISCC PLUS质量平衡认证，通过可再生原料替代化石原料，可将产品“从摇篮到大门”的碳足迹大幅降低高达60%。
1.3 行业融资跟踪
合成生物学领域融资活动持续加速，国内外众多企业陆续完成多轮融资。2022年至今，已有超过百家企业获得新的资金支持。
- 赛元生物科技（杭州）有限公司：于9月21日完成数千万元C轮融资，由紫金港资本领投，余杭国投集团跟投。资金将用于推动公司新一代细胞治疗药物管线进入临床开发阶段。赛元生物拥有国际首创的iPSC分化先天性免疫细胞技术平台。
- 凌科药业（杭州）有限公司：同日宣布完成1.22亿元C2轮融资，C轮总融资额达3.22亿元。该公司专注于发现和开发用于治疗癌症以及免疫和炎症性疾病的新药。
- 天津世纪康泰生物医学工程有限公司：于9月20日完成数亿元A+轮及B轮融资，B轮由国投创合领投。资金将用于加速市场推广、巩固研发实力和开拓新产品线。该公司是中国领先的创新型眼科光学技术与生物材料双轮驱动平台企业。
- 美柏生物：于9月14日完成数千万元A+轮融资，利用人源间充质干细胞作为表达载体，通过无交联剂交联技术与高分子材料结合，实现生物诱导性水凝胶的量产，主要应用于医疗整形和皮肤组织再生。
- 汉腾生物：于9月13日完成超3亿人民币C轮融资，专注于蛋白药及蛋白制品研究开发与生产，擅长难以表达的蛋白质研究。
- 柯泰亚生物：于9月完成2.5亿人民币B轮融资，致力于研发、生产和销售高附加值生物基产品，为个护、营养、医药等市场提供天然、绿色、可持续的创新原料产品。
- 此外，包括三黍生物、ENOUGH、一兮生物、Aether、元育生物、华哲经纬、芯宿科技、力文所、Brevel、淳飞益生菌、锦波生物、Allonnia、趣酶生物、微元合成、崇山生物子公司、Camena、微远生物、利夫生物、诺米代谢、万贵源、CellX、域新说生物、Beacon Therapeutics、昌进生物、Debut、Uncommon、和晨生物、智峪生科、Prime Roots、君跻基因、周子未来、瑞风生物、Anuvia、未米生物、鼎泰药研、零一生命、微新生物、光玥生物、合生科技、若弋生物、极麋生物、高瓴创投、贻如生物、Rubi Laboratories、典晶生物、Paratus Partners、分子之心、影诺医疗、Codagenix、蓝晶微生物、Fable Food、Meala、Rebellyous、中农种源、New School Foods、微构工场、Colossal Biosciences、可可满分、Pigmentum、赞倍司、贝斯生物、聚树生物、予君生物、柏垠生物、No Meat Factory、引加生物、The Pack、Asimov、依诺基科、志道生物、花沐医疗等众多国内外公司在2023年均获得了不同规模的融资，显示出资本市场对合成生物学领域的持续关注和投入。
1.4 公司研发方向
国内公司
- DeepTech × 中科欣扬：联合发布《2023 合成生物驱动美丽健康消费品产业报告》，深入分析合成生物学关键技术和美丽健康消费品产业趋势，展望该领域未来发展方向和前景。报告强调合成生物学作为底层技术，正通过基因测序、编辑等技术改变细胞代谢方式，为医药、农业、食品、环保、能源和新材料等多个领域提供新物质原料的生产与应用。
- 国家电投、中远海运、上港集团、中国中检：于9月20日共同签署《关于开展绿色甲醇产业链建设合作备忘录》。此举标志着国内首个涵盖生产、运输、加注、认证等环节的船用绿色甲醇全产业链项目进入实际建设阶段，为航运业新能源应用和绿色转型开启新篇章。各方还将前瞻性布局其他航运绿色燃料的研究和应用。
国外公司
- 赛诺菲 (Sanofi) 与 LabGenius：LabGenius公布了与赛诺菲两年多合作研究的初步成果，其机器学习平台优化的NANOBODY®候选抗体在不影响原始抗体效力的情况下，靶向特性增强7倍，并能在大肠杆菌中显著表达，展现出优秀的生产属性。这表明合成生物学与人工智能技术在生物制剂发现和开发上具有巨大潜力。
- Primrose Bio：生物制药公司Ligand Pharmaceuticals分拆其子公司Pelican Technology，并与合成生物学公司Primordial Genetics合并，成立Primrose Bio。该公司专注于开发最先进的蛋白质和核酸药物发现和生产系统，特别是用于复杂、大规模蛋白质生产的重组蛋白平台，以推进人类治疗用蛋白质的开发。
- ResVita Bio：合成生物学初创公司ResVita Bio获得美国国家过敏及传染病研究所（NIAID）25万美元的小型企业创新研究（SBIR）第一阶段资助。该资金将用于开发RVB-001治疗特应性皮炎（AD），这是一种基因工程益生菌，通过局部涂抹在皮肤上暂时定植并持续释放LEKTI（一种新的丝氨酸蛋白酶抑制剂），从而抑制蛋白水解并恢复表皮屏障的完整性。
1.5 行业科研动态
- 工程植物基因工程与分子农业：Wang, YQ等在《Trends in biotechnology》发表文章，探讨了植物合成生物学在提高作物产量、抗逆性以及促进高价值生物生产方面的最新进展。文章指出，植物合成生物学的进步能够克服传统研究中遗传构建块和资源缺乏以及植物组织固有挑战等瓶颈，释放工程植物的全部潜力。
- L-色氨酸发酵生产：沈冠同、刘亚琦、吉南希等在《生物工程学报》综述了L-色氨酸合成代谢与调控、生产菌株构建改造与优化以及发酵生产应用的相关进展。该综述为后续L-色氨酸的研发和应用提供了借鉴和参考，展望了未来的发展趋势。
- 酵母合成生物学未来展望：Dixon, TA等在《YEAST》发表文章，概述了酵母研究的新方向，特别是酿酒酵母，并将其置于当前全球技术政治背景下。研究强调了人工智能生命科学工具、计算机辅助设计工具以及合成基因组、最小基因组、泛基因组、新染色体和宏基因组等领域的同效应，指出合成酵母在基础和应用科学问题上将引起强烈兴趣。
2 周度公司研究: KIVERDI——空气二氧化碳提取利用
Kiverdi是一家成立于2008年、总部位于美国加利福尼亚的生物技术公司，致力于将碳回收应用于可持续发展。其核心技术是利用生物反应器将二氧化碳分解为基本元素，进而转化为蛋白质、高价值的油、营养物质和其他可用于消费及工业的生物制品。创始人Lisa Dyson受NASA科学家利用单细胞生物体将CO2转化为食物的发现启发，与John Reed博士共同开发了利用微生物将CO2及其他简单矿物营养素和气体转化为日常用品原材料的技术。
全球二氧化碳排放量持续增长，2022年全球工业能源燃烧产生的CO2排放量达到368亿吨，创历史新高。气候变化带来的环境问题日益严峻，促使各国积极寻求“碳减排”方案，包括源头减排和增加碳吸收。碳捕获利用和储存（CCUS）技术作为一种有效减排方法，能够从大型点源或大气中提取CO2并加以利用或封存，将其转化为增值产品。
Kiverdi通过微生物捕获CO2并将其转化为可持续食品或商品，为解决气候变化问题提供了创新途径。公司开发了一项使用化合自养微生物将CO2和其他气体转化为棕榈油的技术，相比传统棕榈油生产方式可显著减少碳排放量。该技术由Kiverdi与劳伦斯伯克利实验室等合作开发，并获得了多方资助，拥有超过77项已授予或正在申请的碳转化技术专利。鉴于棕榈油是全球产量和消费量最大的植物油品种（2020年占总植物油产量的35.22%），且传统棕榈油种植对环境造成严重破坏（如雨林砍伐、高碳排放、POME污染），Kiverdi的技术提供了一个环保且可持续的替代方案。
2019年，Air Protein从Kiverdi剥离，专注于空气蛋白的研发生产。该技术使得微生物能够从空气中吸收CO2等物质并生成蛋白粉，进一步加工可得到各种肉类替代品。Air Protein的蛋白质生产体系无需大量土地和水资源，在提供全面营养的同时，还能解决耕地、能源和环境等问题，被视为实现碳中和、可持续循环经济的关键技术。2021年1月，Air Protein获得3200万美元A轮融资，加速研发实验室和产品开发。2023年2月，Kiverdi宣布与美国能源部生物能源技术办公室（BETO）合作，开发用于封存CO2以生产分泌型重组蛋白的平台，进一步推动人类社会的可持续发展。
3 重点事件分析:西湖大学张科春等改造大肠杆菌生产N-乙酰-D-氨基酸
近日，西湖大学张科春等研究人员在《Metabolic Engineering》期刊上发表文章，题为“Engineering acetylation platform for the total biosynthesis of D-amino acids”，在D-氨基酸微生物合成方面取得了新进展。该研究设计了一种人工代谢途径，通过工程细菌（大肠杆菌）异源表达外消旋酶和N-乙酰化酶，从L-氨基酸中合成D-氨基酸，进而转化为N-乙酰基-D-氨基酸。通过改造四种氨基酸的合成通路，最终有效合成了四种光学纯D-氨基酸。这项研究通过改造大肠杆菌生产N-乙酰基-D-氨基酸，成功避免了D-氨基酸的细胞毒性，开辟了D-氨基酸微生物合成的新方法。
氨基酸作为构成蛋白质大分子的基础结构，其全球市场规模呈现快速增长趋势。根据Polaris Market Research的统计，2021年全球氨基酸市场规模为261.9亿美元，预计到2027年将达到398.7亿美元，2022-2027年年均复合增长率为7.5%，医药、食品和营养保健品等应用领域对氨基酸的需求不断加大。
D-氨基酸是生命体的组成成分，广泛应用于食品、药物、农用化学品等行业，具有独特的风味（如D-丙氨酸、D-赖氨酸、D-苯丙氨酸可作为甜味剂和香料）和重要的生理活性。光学纯的D-氨基酸在这些行业中具有重要的应用价值。
目前，化学合成是D-氨基酸工业生产的主流方法，主要通过外消旋酶和L-氨基酸的手性分离或不对称合成获得。然而，化学-酶法生产D-氨基酸存在化学试剂成本高、酶不稳定和环境污染等问题。生物合成法作为潜在发展方向，具有高选择性、高产率且更为环保的优势，是一种可持续的D-氨基酸合成方法。然而，D-氨基酸的毒性及其对细胞生长的抑制是制约其生物合成技术工业化的关键因素，因为D-氨基酸可能错误结合到蛋白质中，抑制脂蛋白和肽聚糖之间的连接，导致细胞生长
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