合成生物學是生物科學在二十一世紀剛剛興起的一個分支學科，隨著生物學不斷發展，“合成生物學”一詞在學術刊物及互聯網上頻繁出現。從人造蛋、人造牛肉到玻尿酸、生物基材料等，合成生物學給人類帶來了諸多驚喜。
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近年來，不少上市公司也押注合成生物賽道，梅花生物、華熙生物等均有布局。萬億央企招商局，近日也擬通過相關舉措，間接持有合成生物龍頭凱賽生物超5%股份。
事實上，合成生物學近年來在一級市場備受追捧，2018-2022年，中國合成生物學一級市場共完成了1039個投融資事件。如今熱度蔓延至二級市場，是否意味著這一賽道機遇將至？想知道這一點，需要從合成生物學的定義、應用方向、產業化前景多個角度分析。
合成生物學是什么？
從定義上講，合成生物學(Synthetic Biology)是指在工程學思想指導下，對生物體進行有目標的設計、 改造、甚至創建賦予非自然功能的“人造生命”，即生物學的工程化。
這一學科是分子和細胞生物學、進化系統學、生物化學、信息學、數學、計算機和工程學等多學科交叉的產物，其目的在于建立人工生物系統(Artificial Biosystem)，讓它們像電路一樣運行。
通俗來講，就是利用生物學的方法來生產。一些從前用化工合成方法制造出來的東西，現在可以用微生物發酵的方法來進行生產。
合成生物主要包括兩種途徑：
其一，自上而下(Top-Down)。自上而下的合成生物學包括利用代謝和基因工程技術賦予活細胞新的功能。
其二，自下而上(Bottom-Up)。直接創建新的生物元器件，并通過搭建元器件形成更為復雜的生物系統，直至創造人工細胞和人工多細胞生命體。合成過程則類似排列組合搭積木，將設計好的具有特定功能的生物元件，用工程學的的思路，輔以DNA合成、DNA組裝、基因編輯、體內定向進化等技術手段，共同完成一套生物體系的定制合成。
有何應用領域？
隨著合成生物學在理論和技術上不斷取得突破，疊加其綠色環保、能耗少成本低的優勢，合成生物學的應用領域不斷拓寬。目前已經涉及醫療、農業、食品、新材料、化學及能源等領域。
在生物制藥方向：合成生物學目前已經廣泛應用于提高藥物產量、無細胞蛋白合成、發現新藥物以及開發新型基因療法等領域。例如Amyris公司通過設計構建生產抗瘧藥物青蒿素的人工酵母細胞，成功使得100立方米工業發酵罐替代了5萬畝農業種植的產能，大大降低了成本，提高產量。此外，合成生物學在醫療中的應用還包括醫療預防、診斷和治療。
在化妝品方向：合成生物學用于化妝品原料的生產，主要是構建細胞工廠。目標有三個方面：一是要快速地實現已知化妝品原料的制造；二是實現生產已經制造但難度較大的化妝品原料；三是挖掘探尋具有新性能的化妝品原料。
在食物和營養方向：合成生物學已廣泛應用于類胡蘿卜素(如番茄紅素、β-胡蘿卜素和蝦青素)、維生素K2和人乳寡糖(HMO)等功能性食品的生物合成。此外，利用合成生物學策略還能改造益生菌幫助人體對抗致病菌、免疫調節和維持營養物質代謝。
在農業方向：利用合成生物學對植物體內代謝進行改造，可提高光能利用效率，增加農業產量；還能部分替代或大幅度減少化學氮肥的使用。
在能源燃料和環境保護方向：研究者對藻類和藍細菌進行人工基因組改造，使得它們能進行光合作用，并且產生大量成本低和綠色環保的生物燃料，這些生物燃料的理化性質與石油來源的燃料十分接近。
事實上，合成生物學的未來應用領域遠不止于此。國家生化工程技術研究中心(上海)主任莊英萍指出，無論傳感器、大數據還是未來的智能化的應用，都必須構建于生物的理論基礎之上。
因此，將合成生物學和人工智能結合起來，即可以開發更加卓越的生物學系統和機器，其目標是創建更高效、安全、可靠、環保的生化生產系統。這種系統可以幫助人類應對一系列的生命科學問題。
目前來看，合成生物學具有相當廣闊的前景。根據CB Insights預計，到2024年合成生物學市場規模將達到189億美元，相比2019年，年復合增長率(CAGR)達28.8%。
根據麥肯錫的數據，原則上全球60%的產品可以采用生物法進行生產。其中1/3是原本就從自然界中提取的物質，而合成生物學改變了他們的生產方式。另外2/3來自對傳統化學合成法的替代，例如生物基尼龍。預計未來10-20年與材料、化學品和能源相關的合成生物學市場將擁有2000-3000億美元的空間。
這些A股公司已布局
對于產業而言，合成生物所帶來的是“造物革命”，將顛覆傳統生產方式，同時降低能耗、減少碳排放。而對于企業而言，這種“造物”方式，有望進一步放大企業成本優勢。
經緯創投曾發文指出，合成生物學公司可分為四種：
第一種是平臺型公司，核心壁壘是對底盤細胞改造的技術能力，以及基因組數據庫是否強大，Ginkgo是這方面的代表。
第二種在作為平臺型公司的同時，還向下游延伸做產品。這種選擇是高風險高收益，除了技術平臺的能力外，還需要有成熟的選品邏輯和工業規模的生產能力。
第三種是利用合成生物學技術，生產大宗化工品，用更低的成本替代原來用化工法生產的產品。
第四種則是盯著消費品市場，用合成生物學的方法生產，乃至成立獨立品牌。
目前來看，國外從事合成生物學領域的公司已經近500家，國內有布局的公司也多達數十家。其中，A股也有不少上市公司在這一賽道布局，主要集中在醫藥、化妝品、食品等領域。相關公司包括華熙生物、梅花生物、金城醫藥、凱賽生物、利安隆、川寧生物、萊茵生物、華神科技等。
不過，需要指出的是，整體而言，國內合成生物行業還處在起點階段。從產業來看，第一步是平臺建設，第二步是選擇，要先建立改造生物合成平臺的能力，然后選擇最后要以什么產品來落地。目前，國內大部分企業還在早期發展階段，現階段解決前端問題依舊是最重要的問題。
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