“未來(lái) 10-20 年4萬(wàn)億美元的經(jīng)濟(jì)價(jià)值將由合成生物主導(dǎo)。”

本文為元?dú)赓Y本第79篇原創(chuàng)文章

分析師）Rexi

核心內(nèi)容

1、基因編輯相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊；

2、凱賽生物是國(guó)內(nèi)首家合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)化企業(yè)，通過(guò)對(duì)微生物進(jìn)行基因編輯實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)鏈二元酸生產(chǎn)，成功逼退化學(xué)合成法生產(chǎn)商英威達(dá)；

3、藍(lán)晶微生物本月獲得來(lái)自高瓴創(chuàng)投與光速中國(guó)的B輪融資創(chuàng)紀(jì)錄。

2月26日，國(guó)內(nèi)合成生物學(xué)頭部企業(yè)藍(lán)晶微生物（Bluepha）完成了近 2 億元人民幣的 B 輪融資，高瓴創(chuàng)投、光速中國(guó)正式入局。該輪融資創(chuàng)下了國(guó)內(nèi)合成生物學(xué)領(lǐng)域初創(chuàng)企業(yè)單筆融資的新紀(jì)錄，也意味著公司的創(chuàng)新能力以及先發(fā)優(yōu)勢(shì)受到了資本市場(chǎng)的肯定。

近期，基因編輯公司也漲勢(shì)愈猛，元?dú)赓Y本發(fā)現(xiàn)，基因編輯的應(yīng)用領(lǐng)域很多，雖然全球范圍內(nèi)堿基編輯療法尚無(wú)產(chǎn)品走向臨床試驗(yàn)的階段，但由于其具有治療罕見(jiàn)病和腫瘤等醫(yī)學(xué)難題的潛力，正在逐步受到大家的廣泛關(guān)注。比如治療基因突變的遺傳病，如血友病、地中海貧血、眼科疾病、腦科疾病等，比如農(nóng)業(yè)上開(kāi)發(fā)耐旱的糧食作物。

基因編輯也不局限于醫(yī)療健康領(lǐng)域，事實(shí)上，基因編輯與合成生物學(xué)、生物基、免疫治療、腸道菌群、塑料降解、對(duì)抗耐藥等前沿的基因和生命科學(xué)技術(shù)都能串聯(lián)起來(lái)。

麥肯錫全球研究所在2020年6月發(fā)布的報(bào)告《The Bio Revolution: Innovations transforming economies, societies, and our lives》中指出，全球經(jīng)濟(jì)中高達(dá)60％的產(chǎn)品可以由生物生產(chǎn)，而生物經(jīng)濟(jì)既有的400個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，將在未來(lái)10-20年產(chǎn)生高達(dá)4萬(wàn)億美元的直接經(jīng)濟(jì)影響，其中一半以上來(lái)自醫(yī)療衛(wèi)生以外的領(lǐng)域。

2020年12月，全球基因編輯食品相繼獲批上市，基因編輯的應(yīng)用似乎比我們預(yù)計(jì)來(lái)得快。這為公司、消費(fèi)者和研究人員提供了機(jī)遇，降低了監(jiān)管層面的壁壘和阻礙。

農(nóng)業(yè)上，通過(guò)基因編輯技術(shù)可提高植物生長(zhǎng)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的合成代謝、減少農(nóng)業(yè)肥料的使用、提高作物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值甚至實(shí)現(xiàn)利用光自養(yǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)藥物、化妝品原料等。我國(guó)多位專(zhuān)家表示，基因編輯能提高我國(guó)種子競(jìng)爭(zhēng)力。

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技教育司二級(jí)巡視員張文稱(chēng)，當(dāng)前，以全基因組選擇育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、基因編輯等為代表的生物育種技術(shù)已成為國(guó)際育種的前沿和核心，正在蓬勃迅猛發(fā)展。中國(guó)科學(xué)院上海植物逆境生物學(xué)研究中心主任、美國(guó)科學(xué)院院士朱健康表示，99.9%的基因編輯都是以“做減法”的方式進(jìn)行，簡(jiǎn)單的做減法就培育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病的品種。

2020年12月14日，美國(guó)基因編輯豬獲批上市，既可食用也可用來(lái)生產(chǎn)醫(yī)療產(chǎn)品?？茖W(xué)家通過(guò)基因工程手段，敲除了在豬細(xì)胞表面添加α-半乳糖（Alpha-gal）的蛋白酶，那些對(duì)肉類(lèi)過(guò)敏的人群從此可以放心安全地食用基因編輯豬。此外，“GalSafe豬”（α-半乳糖甘酵素分子安全豬）還可以用來(lái)生產(chǎn)類(lèi)似于肝素的藥物，它的組織和器官還可能潛在地解決患者接受異種器官移植后的免疫排斥問(wèn)題。

日本也于2020年12月11日通過(guò)了國(guó)內(nèi)首個(gè)基因編輯食品的銷(xiāo)售申請(qǐng)。這是由日本筑波大學(xué)和企業(yè)共同研發(fā)的一種基因編輯番茄，含有更多營(yíng)養(yǎng)成分γ-氨基丁酸，預(yù)計(jì)最早將于2022年上市銷(xiāo)售。γ-氨基丁酸是哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的抑制性神經(jīng)傳遞物質(zhì)，具有穩(wěn)定情緒等功效。

國(guó)際資本市場(chǎng)也又開(kāi)始關(guān)注生物領(lǐng)域。2020年諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C給基因編輯，無(wú)疑給大家注射了一支 “興奮劑”。一些投資者，像青睞 IT 行業(yè)的軟銀孫正義和比爾蓋茨等也把 IT 技術(shù)帶到了合成生物學(xué)，給資本市場(chǎng)帶來(lái)了很多的信心。

元?dú)赓Y本認(rèn)為，與2020年大熱的“植物肉”概念類(lèi)似，國(guó)內(nèi)合成生物、生物基產(chǎn)業(yè)已開(kāi)始被廣泛關(guān)注、價(jià)值潛力已開(kāi)始被深度挖掘，未來(lái)勢(shì)必將快速發(fā)展。

根據(jù)財(cái)經(jīng)涂鴉與元?dú)赓Y本的相關(guān)文章可知，人造肉第一股Beyond Meat（BYND.US）于2019年上市。國(guó)內(nèi)資本于2020年開(kāi)始關(guān)注這一領(lǐng)域，星期零2020年獲得來(lái)自光速中國(guó)、云九資本、經(jīng)緯中國(guó)等機(jī)構(gòu)的3次融資，并和德克士聯(lián)名植物肉漢堡，推到德克士2600家門(mén)店。（參考文章《詳解植物肉賽道：中國(guó)「玩家」走到哪了？》）

基因編輯與合成生物學(xué)：環(huán)境友好材料的解決方案

2021年1月1日是全國(guó)塑料吸管禁令生效的第一天，上海餐飲店紛紛改用可降解吸管代替普通塑料吸管，以響應(yīng)我國(guó)政府規(guī)劃中提出的2060 年實(shí)現(xiàn)“碳中和”的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。

而PHA，全稱(chēng)“聚羥基脂肪酸酯”，正是天然微生物合成的一種新材料，它擁有綠色低碳的全生命周期和不亞于傳統(tǒng)石化塑料的性能，是其有力的替代品，目前已被藍(lán)晶微生物應(yīng)用在紙塑復(fù)合材料和吸管中。

2020年6月，麥肯錫在《生物革命：創(chuàng)新將改變經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和我們的生活》報(bào)告中提到合成生物產(chǎn)業(yè)的未來(lái)價(jià)值，“未來(lái) 10-20 年，4萬(wàn)億美元的經(jīng)濟(jì)價(jià)值將由合成生物主導(dǎo)?！?/p>

那么，合成生物學(xué)和CRISPR基因編輯有什么關(guān)系呢？合成生物學(xué)是通過(guò)基因工程等手段對(duì)微生物進(jìn)行基因編輯以設(shè)計(jì)出特定代謝途徑生產(chǎn)化學(xué)品的一門(mén)學(xué)科，而CRISPR還會(huì)更上游一些，屬于一種更為基礎(chǔ)的技術(shù)。

合成生物學(xué)是21世紀(jì)初期新興的生物技術(shù)研究領(lǐng)域，在基因測(cè)序和DNA合成成本呈現(xiàn)數(shù)量級(jí)下降、生物基因數(shù)據(jù)規(guī)模呈現(xiàn)數(shù)量級(jí)提升的基礎(chǔ)上，通過(guò)整合數(shù)學(xué)、物理和計(jì)算機(jī)等理性工具對(duì)生物細(xì)胞進(jìn)行有意圖的設(shè)計(jì)和改造，從而獲得生物學(xué)目標(biāo)功能，有望解決藥物開(kāi)發(fā)、醫(yī)學(xué)診斷、分子和材料創(chuàng)新、能源替代、環(huán)境保護(hù)、食品和農(nóng)業(yè)技術(shù)升級(jí)等生物相關(guān)方面的一系列難題。

隨著合成生物學(xué)的高速發(fā)展，對(duì)菌種進(jìn)行基因改造的技術(shù)已相對(duì)成熟，經(jīng)過(guò)特定基因編輯后的大腸桿菌和谷氨酸棒狀菌已廣泛用于 PHA、PHB、PLA、戊二胺、丁二酸等化學(xué)品的生產(chǎn)。

高效的工業(yè)菌是實(shí)現(xiàn)規(guī)?；锇l(fā)酵的第一步，也是基礎(chǔ)，配合后續(xù)發(fā)酵過(guò)程和分離純化過(guò)程的優(yōu)化，生物基化學(xué)品成本下降才得以實(shí)現(xiàn)，成本競(jìng)爭(zhēng)力才逐漸凸顯。

近年來(lái)，全球資本市場(chǎng)越來(lái)越關(guān)注合成生物領(lǐng)域，2015年該領(lǐng)域公司融資規(guī)模達(dá)到10億美元，而在2018年達(dá)到近40億美元。包括微軟、軟銀等在內(nèi)的國(guó)際知名企業(yè)近年來(lái)都有持續(xù)投資。

傳統(tǒng)的化學(xué)公司也已經(jīng)開(kāi)始轉(zhuǎn)型布局生物學(xué)領(lǐng)域，說(shuō)明生物合成產(chǎn)業(yè)的需求正在日益增長(zhǎng)。杜邦公司以 63 億美元收購(gòu)了食品營(yíng)養(yǎng)及生物公司Danisco；拜耳與Ginkgo Bioworks 共同投資1億美元?jiǎng)?chuàng)建Joyn Bio；日本的住友、三井、日本化藥公司和三菱，韓國(guó)LG化工以及荷蘭的DSM等尋找轉(zhuǎn)型的巨頭，都相繼瞄準(zhǔn)了合成生物學(xué)領(lǐng)域。

華為創(chuàng)始人任正非曾在某座談會(huì)上所說(shuō)，“將來(lái)新材料會(huì)像基因編輯一樣，通過(guò)編輯分子，就能出來(lái)比鋼鐵還硬的材料”。

事實(shí)上，凱賽生物也已經(jīng)通過(guò)基因編輯的手段解決了關(guān)鍵新材料生物合成的技術(shù)瓶頸，并且實(shí)現(xiàn)了新材料的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。

合成生物「第一股」凱賽生物

國(guó)內(nèi)合成生物領(lǐng)域的公司凱賽生物（688065.SH），為該領(lǐng)域第一家申報(bào)科創(chuàng)板的企業(yè)。2021年1月15日，凱賽生物稱(chēng)，公司“年產(chǎn)4萬(wàn)噸生物法癸二酸項(xiàng)目”已經(jīng)啟動(dòng)，預(yù)計(jì)2022年試車(chē)生產(chǎn)。正在調(diào)試過(guò)程的“烏蘇生物基聚酰胺生產(chǎn)線(xiàn)”將于今年中期之前開(kāi)始量產(chǎn)，產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域包括紡絲、工程材料、復(fù)合材料等領(lǐng)域。此外，公司也正在積極研究設(shè)計(jì)構(gòu)建可降解材料。

凱賽生物成立于2000年，是一家全球領(lǐng)先的利用生物制造規(guī)模化生產(chǎn)新型材料的公司。凱賽生物目前已經(jīng)在長(zhǎng)鏈二元酸、生物基聚酰胺等多個(gè)產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，公司的主要客戶(hù)包括杜邦、艾曼斯、贏創(chuàng)、諾和諾德等全球著名化工、醫(yī)藥企業(yè)，生產(chǎn)的生物法長(zhǎng)鏈二元酸系列產(chǎn)品在全球市場(chǎng)處于主導(dǎo)地位。

凱賽生物的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為現(xiàn)代基因工程編輯手段（如CRISPR/Cas9等）用于工業(yè)微生物代謝途徑改造。隨著基因技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)基因編輯定向改變微生物的基因，使其能夠生產(chǎn)特定的化學(xué)品，提高化學(xué)品的生產(chǎn)效率是生物法競(jìng)爭(zhēng)力提升的根本。

凱賽生物已經(jīng)通過(guò)基因編輯的手段解決了關(guān)鍵新材料生物合成的技術(shù)瓶頸，并且實(shí)現(xiàn)了新材料的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。新材料代表著材料產(chǎn)業(yè)的最前沿科技，更是未來(lái)制造行業(yè)的發(fā)展方向。

“生物制造法”就是以生物質(zhì)為原材料或運(yùn)用生物方法，進(jìn)行大規(guī)模物質(zhì)加工與轉(zhuǎn)化，為社會(huì)發(fā)展提供工業(yè)商品（如新材料產(chǎn)品），生產(chǎn)過(guò)程綠色、條件溫和且具備經(jīng)濟(jì)性的一種制造方法。

凱賽生物對(duì)發(fā)酵菌種在基因工程層面進(jìn)行改造，獲取了具有產(chǎn)業(yè)化價(jià)值的用于生物法長(zhǎng)鏈二元酸系列產(chǎn)品和生物基戊二胺產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化的高效菌種。

2003年，凱賽生物用生物制造法開(kāi)發(fā)出第一個(gè)產(chǎn)品二元酸。當(dāng)時(shí)，杜邦是全球二元酸市場(chǎng)的主導(dǎo)者，有2萬(wàn)噸的產(chǎn)能。基于生物制造法的優(yōu)勢(shì)，凱賽生物的二元酸不僅質(zhì)量可靠，而且一上市售價(jià)就比杜邦的產(chǎn)品便宜了三分之一。凱賽生物法產(chǎn)業(yè)化成功后不久，杜邦就將其經(jīng)營(yíng)二元酸業(yè)務(wù)的子公司英威達(dá)售賣(mài)給了科氏集團(tuán)，迫使全球巨頭杜邦完全放棄了二元酸業(yè)務(wù)。

利用合成生物學(xué)手段，開(kāi)發(fā)微生物代謝途徑和構(gòu)建高效工程菌——該項(xiàng)核心技術(shù)體現(xiàn)的是凱賽生物對(duì)菌種的改造能力，公司對(duì)生物體基因組特定目標(biāo)基因進(jìn)行改造和修飾，以達(dá)到改造微生物代謝途徑的目的，能夠構(gòu)建高效的工程菌，直接影響產(chǎn)品發(fā)酵轉(zhuǎn)化成本。

生物法制造可以利用基因編輯技術(shù)，直接從源頭上解決環(huán)保等問(wèn)題。“比如在廢水排放問(wèn)題上，凱賽生物不是單純開(kāi)發(fā)或采用一個(gè)污水處理技術(shù)，而是通過(guò)基因編輯技術(shù)，直接減少生產(chǎn)過(guò)程中的污染排放。”劉修才說(shuō)。

陸續(xù)嘗試開(kāi)發(fā)各種功能性生物材料，比如耐高溫輕量化材料、汽車(chē)氣囊、高鐵減震墊板、跑道用塑膠、特殊功能性訓(xùn)練服裝、高端箱包奢侈品等。

目前，凱賽生物已經(jīng)用生物法做出來(lái)了尼龍510，并已經(jīng)在手機(jī)支架、服裝和食品包裝膜上成功應(yīng)用。

然而，如今限制生物材料行業(yè)發(fā)展的原因還很多：首先是轉(zhuǎn)化效率和純化技術(shù)仍面臨挑戰(zhàn)。此外，新型應(yīng)用類(lèi)生物材料目前還未成為主流；在材料聚合、生物發(fā)酵等方面，新材料進(jìn)入市場(chǎng)仍受到很多阻力，除了性能開(kāi)發(fā)外，使用端產(chǎn)生的阻力同樣需要引起重視。

千億藍(lán)海生物基產(chǎn)業(yè)

環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展，是當(dāng)下及未來(lái)數(shù)十年少有的全球統(tǒng)一訴求。

在化石資源日益枯竭、CO2過(guò)度排放等造成的全球氣候、環(huán)境危機(jī)背景下，轉(zhuǎn)向低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)已成為全球共識(shí)，而生物基產(chǎn)業(yè)是其中重要一環(huán)。相較于傳統(tǒng)石化產(chǎn)品，生物基產(chǎn)品包括生物燃料、化學(xué)品及材料等因具有碳減排、可再生、促發(fā)展等優(yōu)勢(shì)。以塑料為例，通過(guò)工程微生物改造可應(yīng)用于生產(chǎn)PHA、PHB等多種材料。

據(jù)OECD預(yù)測(cè)，未來(lái)十年至少有20%的石化產(chǎn)品、約8000億美元的石化產(chǎn)品可由生物基產(chǎn)品替代，目前替代率不到5%，缺口近6000億美元。生物基化學(xué)品及材料代表著千億規(guī)模新藍(lán)海。

我國(guó)生物基行業(yè)上市公司有卓越新能（688196.SH）、梅花生物（600873.SH）、凱賽生物（688065.SH）、金丹科技（300829.SZ）、金發(fā)科技（600143.SH）等；非上市公司主要有藍(lán)晶微生物、恩和生物和華恒生物（已過(guò)會(huì)）等。

藍(lán)晶微生物專(zhuān)注于合成生物技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新應(yīng)用，主要針對(duì)生物功能分子和新型功能材料為客戶(hù)提供定制化研發(fā)方案，包括完全可降解生物材料PHA、植物天然藥用分子和新型體外診斷試劑。公司在過(guò)去四年間，成功整合了合成生物學(xué)、發(fā)酵工程、材料科學(xué)和數(shù)字與自動(dòng)化技術(shù)四大要素，構(gòu)成了自己獨(dú)特的創(chuàng)新平臺(tái)優(yōu)勢(shì)。

不久前，藍(lán)晶微生物于2021年2月完成了來(lái)自高瓴創(chuàng)投與光速中國(guó)的近2億元人民幣的B 輪融資，據(jù)悉，此次融到的資金將被用于公司的自主研發(fā)管線(xiàn)，即生物材料 PHA 年產(chǎn)萬(wàn)噸級(jí)工廠(chǎng)的建設(shè)、數(shù)字原生（digital born）研發(fā)平臺(tái)的搭建和后續(xù)產(chǎn)品管線(xiàn)的研發(fā)推進(jìn)。

目前，藍(lán)晶微生物正在積極籌建工廠(chǎng)，以實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，形成 PHA 的全產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)。公司在消費(fèi)品領(lǐng)域合作的對(duì)象中不乏歐萊雅與德國(guó)默克這樣的個(gè)護(hù)巨頭；在醫(yī)療健康領(lǐng)域，公司正在開(kāi)發(fā)一種避免飲酒對(duì)肝臟損傷的 “解酒微生物”。

PHA材料可作為石化合成塑料的可持續(xù)替代品，有著廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。不過(guò)，受制于其較高的成本，PHA 一直未能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)。藍(lán)晶微生物在整合多方面要素后所開(kāi)發(fā)的 PHA 管線(xiàn)成功將 PHA的成本降低了一半。藍(lán)晶微生物聯(lián)合創(chuàng)始人李騰博士表示，“如果進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，PHA的成本還能夠繼續(xù)降低，逼近聚乙烯等目前常用塑料?！?/p>

高瓴資本聯(lián)席首席投資官、高瓴創(chuàng)投生物醫(yī)藥與醫(yī)療器械負(fù)責(zé)人易諾青表示：“藍(lán)晶微生物是全球第三、中國(guó)第一家顯著降低PHA成本達(dá)到可規(guī)?；N(xiāo)售的公司?！?/p>

光速中國(guó)助理合伙人高健凱表示：“在商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，合成生物學(xué)市場(chǎng)預(yù)計(jì)到2025年將以近30％的CAGR高速增長(zhǎng)。我們看好藍(lán)晶團(tuán)隊(duì)出色的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用能力，特別是其核心技術(shù)，在可降解塑料領(lǐng)域解決了多年來(lái)成本高、產(chǎn)量低、性能不穩(wěn)定的難題，使得這一環(huán)保技術(shù)能取得突破性發(fā)展，無(wú)論對(duì)于商業(yè)應(yīng)用還是綠色發(fā)展，都有著重大意義?！?/p>

華恒生物的科創(chuàng)板上市申請(qǐng)已于2020年6月10日獲得受理。華恒生物以合成生物技術(shù)為核心，主要從事氨基酸及其衍生物產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售的高新技術(shù)企業(yè)，主要產(chǎn)品包括丙氨酸系列產(chǎn)品、D-泛酸鈣和α-熊果苷等，可應(yīng)用于日化、醫(yī)藥及保健品、食品添加劑、飼料等眾多領(lǐng)域。

2020年11月，合成生物技術(shù)平臺(tái)恩和生物 Bota Biosciences，宣布完成由經(jīng)緯中國(guó)領(lǐng)投，夏爾巴投資、BV百度風(fēng)投等機(jī)構(gòu)跟投的1500萬(wàn)美元A輪融資。

放眼全球，日本萬(wàn)字醬油公司也于2020年提到，未來(lái)將會(huì)使用微生物技術(shù)可用于調(diào)味料、飲料、醫(yī)藥品原料、豆奶、新材料等領(lǐng)域。

參考文章：

1、 生輝SynBio《中國(guó)合成生物學(xué)初創(chuàng)新紀(jì)錄誕生！藍(lán)晶微生物完成近2億元融資，清北團(tuán)隊(duì)本土創(chuàng)業(yè)優(yōu)勢(shì)已現(xiàn)？獨(dú)家》，2021年2月

2、 《合成生物學(xué)在生物基塑料制造中的應(yīng)用》，2020年11月

3、 麥肯錫《The Bio Revolution: Innovations transforming economies, societies, and our lives》2020年6月