【合成生物暖風頻吹，產業化應用趨勢加快】
在 4 月 26 日的 2024 中關村論壇年會上，北京化工大學校長、中國工程院院士譚天偉：提到生物制造是以工業生物技術為核心，利用?、微生物細胞，結合化學工程技術進行目標產品的加工過程，包括生物基材料、化學品和生物能源等。它加工的產品既包括大噸位運輸燃料、中等噸位化學品材料，還包括較小噸位食品資料、非常小的精細化學品、疫苗等。從經濟發展維度來講，生物制造是將生物技術創新產品推向商業規模的引擎，是生物經濟的基礎。
創新團隊成員康振告訴采訪人員，透明質酸最早是從牛的眼睛裡發現並提取出來的，價格非常昂貴，每公斤要幾萬元，團隊利用合成生物學技術，借助微生物發酵生產普通分子量的透明質酸，把成本降到每公斤幾百元，實現了透明質酸大產量推廣應用，我國也成為第一個有能力生產全部類型透明質酸的國家。
合成生物學是一門新興的跨學科研究領域，是為生命科學服務的新研究范式， 擁有巨大發展潛力。自去年起，北京、江蘇、上海等地陸續出臺支持生物制造產業發展政策，通過推進生物制造產業園建設、培育生物制造產業人纔等措施，達到加快推進合成生物技術創新與產業化應用等目的!
【海內外加碼合成生物，行業空間廣闊】
合成生物學以生物科學為基礎，匯集化學、物理、信息技術、工程技術等學科而形成，利用基因技術與工程學概念設計改造現有的或合成新的生物體系，揭示生命運行規律，變革生物體系工程化應用，從“格物致知 ”提昇到“建物致知 ”，為醫藥健康、工業、農業、能源等行業的生產、改進提供新的解決方案，被譽為是繼“DNA 雙螺旋結構 ”發現和“基因組測 序 ”之後的“第三次生物技術革命 ”。
合成生物學通過構建高效的細胞工廠來實現制造，生產步驟主要分為四塊，底盤細胞篩選、生產細胞設計與構建、發酵生產、分離純化。
目前全球已有40多個國家、500多個機構資助合成生物學研究。美國、英 國、歐盟、日本、加拿大、澳大利亞、新加坡等國家均有引導扶持合成生物學發展的政策。美國在 《國家生物能源藍皮書》中明確了 5 項充分實現生物經濟潛力的戰略目標，在《生物質技術路線圖》提出“2030 年替代 25%有機化學 品和 20%石油燃料 ”的目標;2018 年日本正式發布《生物戰略 2019——面向國際共鳴的生物社區的形成》; 2019 年歐洲生物產業協會發布《生物技術工業宣言 2019——重振歐盟生物技術雄心》，同年，韓國發布《生物健康產業創新戰 略》及發展願景;2021 年，英國政府宣布為生物質原料創新計劃的第二階段提供 2600 萬英鎊資助。
2015 年以來，合成生物學行業政策的陸續出臺助推了我國生物經濟的快速發展，也推動了國內從事合成生物學領域的公司發展。2017 年，國家發展和改革委員會在《生物產業發展“十三五 ”規劃》中提出，生物產業是 21 世紀創新最為活躍、影響最為深遠的新興產業，是我國戰略性新興產業的主攻方向，對 我國搶佔新一輪科技革命和產業革命制高點，加 快壯大新產業、發展新經濟、 培育新動能，建設“健康中國 ”具有重要意義。“十四五 ”以 來，合成生物學 已經逐漸在天然產物合成、醫學、能源、工業等多個領域應用。2022 年 5 月 10日，國家發改委印發《“十四五 ”生物經濟發展規劃》，明確指出發展生物經濟是順應全球 生物技術加速演進趨勢、實現高水平科技自立自強的重要方向，是 前瞻布局培育壯大生物產業、推動經濟高質量發展的重要舉措，是滿足生命健康需求快速增長、滿足人民對美好生活向往的重要內容，是加強國家生物安全風險防控、推進國家治理體系和治理能力現代化的重要保障，並提出發展合成生物學技術，探索研發“人造蛋白 ”等新型食品，降低傳統養殖業帶來的環境資源壓力。
在政策支持和技術進步的推動下，，合成生物學市場規模有望快速提昇。根據中商產業研究院數據，2023年全球市場規模約為151億美元，預計到2026年， 市場規模有望達到307億美元。
【合成生物在化工領域替代作用明顯】
合成生物學在化工領域已展現出替代潛力，生物基塑料、生物基材料和生物能源為當前主要的發展方向。1.3 丙二醇(PDO)為最早應用合成生物學方法生產的生物基材料之一。在生物法工藝發明以前，杜邦及德固賽采用丙烯醛水合氫化法生產，首先通過丙烯醛的水化反應生成 3-羥基丙醛，隨後通過加氫反應合成出 1,3-丙二醇，但丙烯醛水合氫化法的工藝缺陷在於丙烯醛獲取困難、丙烯醛的劇毒性質以及產物質量相對較低。2003 年，杜邦通過工程菌將玉米水解產生的葡萄糖轉化為 1.3-丙二醇， 憑借原料易得、反應條件溫和、環境友好等優勢實現了對化學法的替代，並於 2006 年實現生產。2009 年 BioAmber 公司以小麥為底物，利用大腸杆菌成功實現了由葡萄糖生產丁二酸(也稱琥珀酸)。2011年，美國 Genomatica 公司積極從甘蔗、甜菜、玉米及其他植物中提取糖類原料，利用大腸杆推進 1,4-丁二醇生產的工業化進程。
生物塑料的案例之一為凱賽生物，凱賽生物已經實現了生物法長鏈二元酸及生物基聚?胺的量產。
生物能源方面，Amyris 以甘蔗為底物生產生物法尼烯，Gevo 實現了纖維 素異丁醇的生產，並且可以轉化為異丁烯和石蠟基煤油。帝斯曼、科萊恩、杜邦等企業持續在纖維素乙醇的應用進行探索。
除此之外，合成生物制造相比傳統化工三大優勢:
其一，合成生物制造原材料可再生，制造過程中反應條件溫和，有效降低碳排放。首先，就材料端而言，傳統化學合成法通常以原油和煤炭等化石能源的加工品為原材料，而合成生物學以糖類和纖維素等可再生的生物質為原材料，生物質在光合作用中可吸收二氧化碳。其次,就生產過程而言，生物制造過程通常在常溫常壓條件下進行，能耗低且產生污染相對較少，也能夠顯著削減生產過程中的碳排放。
根據《Bio-based Chemicals A2020 Update》一文的測算,與化學法相比， 以乙酸和丙烯酸等為代表的 13 種生物基化學品每噸二氧化碳減排量可高達1.2-5.2 噸。
其二，生物制造相對化學工藝能耗成本降低，且菌種能夠實現迭代優化， 因此部分精細化學品仍具備顯著的降本空間。以丁二酸為例，丁二酸是一種優秀的平臺化合物，在化工、材料、醫藥、食品領域有著廣泛的用途，被美國能源部列為未來 12 種最有價值的平臺化合物之一，可以衍生出眾多下游產品，如 1,4- 丁二醇、四氫?喃、N-甲基?咯烷酮、2-?喏烷酮。丁二酸和 1,4-丁二醇聚合得到的 PBS(聚丁二酸丁二醇酯)是一種性能優良的生物全降解塑料。丁二酸遠期市場潛力超過 270 萬噸,大約有 250 種可以用苯為原料生產的化工產品都可以通過丁二酸為原料生產。一旦實現丁二酸的大規模生產，就可以部分取代石油化工產品苯。基於順酐為原料的石油化工路線丁二酸工藝復雜，且常需高溫高壓， 能耗物耗較高，同時化學合成還會造成嚴重的環境污染。張學禮團隊通過理性改造和進化代謝技術提高丁二酸生產能力，設計的丁二酸合成途徑使丁二酸的糖酸轉化率接近理論最大值,生物法生產丁二酸單噸成本約 1 萬元，相比化學法的1.4 萬元降低約 29%,丁二酸成本的大幅下降有望推動可降解塑料 PBS 的商業化進程。
其三，合成生物制造研發經驗和設備可共用，拓品空間廣闊。以凱賽生物的長鏈二元酸為例，長鏈二元酸是合成香料、尼龍工程塑料、熱熔膠、樹脂、耐寒性增塑劑、醫藥和農藥等的重要原料，其中十二碳二元酸(DC12)和十四碳二元酸 (DC14)分別是合成高級尼龍工程塑料尼龍 1212 和尼龍 1414 等的重要原料。十 二碳以上的長鏈二元酸在自然界中並不存在，化學法合成路線長，反應需要高溫高壓，對催化劑要求比較苛刻，因此在工業規模上的長鏈二元酸品種較少，只有十二碳長鏈二元酸等少數品種，且收率較低，目前沒有經濟可行的合成方法，因此利用微生物的特異性轉化能力,在常溫常壓下轉化正烷烴或脂肪酸生成相應的長鏈二元酸成為新的方向。凱賽生物的生物法生產長鏈二元酸的重要優點在於可以使用相同的微生物、相同設備以及培養基，通過提供不同底物的方案生產各種不同碳鏈長度的長鏈二元酸，而化學合成法僅能生產單一二元酸，因此既降低了不同長鏈二元酸的生產成本，也有效的拓寬了產品品類。依托豐富的長鏈二元酸品種以及生物基戊二胺技術，公司可生產從尼龍 510 到尼龍 518 等長鏈尼龍產品。
在國內外政策支持下，合成生物學技術不斷進步，伴隨生物基材料及其單體合成工藝的不斷發展，合成生物學在化工行業的應用有望愈加廣泛和深入。當前我國合成生物產品類公司發展迅速，相關公司有望迎機會!
我們篩選出以下潛力標的
川寧生物(301301)2023 年 12月25日互動易：公司目前已有多個合成生物學項目進入中試階段，公司首個合成生物學項目紅沒藥醇已進入銷售階段。
翰宇藥業(300199)公司與中科院深圳先進院、深理工達成三方協議，共建“合成生物學與多?藥物聯合研究中心 ”，圍繞抗感染、抗腫瘤、內分秘、鎮痛等多?創新藥物的研究開展合作。
沃特股份(002886)公司與中國科學院深圳先進技術研究院成立合成生物化學應用聯合創新中心，該聯合創新中心將主要圍繞生物基高分子材料、動植物營養等 方面，在前沿技術研究、新產品開發、技術平臺建立及人纔培養等多層面進行合作。
