作为一项新兴、颠覆性技术，合成生物正在政策支持下成为新一轮产业升级的重要引擎。

10月24日，上海发布《上海市加快合成生物创新策源打造高端生物制造产业集群行动方案（2023—2025年）》（下称《方案》），提出要“开发面向基因编辑、合成与组装、线路设计与构建等具有自主知识产权的关键技术”。

今年以来，包括深圳市光明区、浙江省杭州市等在内的多个地方先后印发《关于支持合成生物创新链产业链融合发展的若干措施》《关于支持合成生物产业高质量发展的若干措施》等文件。

业内人士认为，巨大的市场容量、丰富应用场景下，合成生物学有望引领“第三次生物科技革命”，但高技术壁垒的特点决定这一产业还面临许多挑战。

技术应用

合成生物，是利用工程学思路，模块化改造或创造生物细胞，使其具备合成化合物的能力。合成生物学与基因组测序、生物工程、化学合成和计算机模拟等技术等技术息息相关。

第一财经记者注意到，在当前合成生物技术所涉及的产业应用中，“先进材料”“生物医药”“医疗美容”等是多地共同聚焦的落地方向。

比如，上海《方案》在“应用层强化产业转型发展”提到要“聚焦合成生物技术在生物医药、先进材料、消费品、能源和环保五大领域的应用”，而浙江《措施》则表示要“大力引育生物医药、生物材料、医疗美容、化妆品等领域头部合成生物总部企业”等。

“合成生物这样一个平台技术，是以生物学基础研究为指导的，会对制造业的生产方式产生重要的、变革性的促进作用，各地对于此类技术一定会高度关注。”上海交通大学生命科学技术学院院长冯雁对记者解释，由于各地经济活跃程度的不同，合成生物技术在应用、发展方向也会有所差异。

以“生物医药”为例，冯雁告诉记者，此前大多数的生物医药都是化学合成的，不但存在一些污染，其合成的步骤也会较为复杂，采用生物合成的方式则不然。比如，当前有先进药企以酶生物催化剂来进行药物合成，通过对生物大分子进行设计和改造，来产生优于天然筛选的生物分子，一类新型催化剂的产业也会由此带动起来。

冯雁说，除了生物医药领域，合成生物技术在肿瘤药物、抗衰老的维生素等方面也有很大应用空间，“有研究称从红树中提取的海洋先导物可以作为抗肿瘤药物用，这就需要基于合成生物技术，将微生物通过发酵、提纯等方式转变成可以用于治疗的化合物。”

上述文件中的“先进材料”又应如何理解？冯雁称，从工业橡胶到家用塑料的多种材料都涉及到合成生物的应用。比如，上海交大团队用蛋白质做一种聚合物，该聚合物产生于自然界，但通过生物合成就可以形成强度、韧度、相容度不一的生物先进材料，最终可以用在高端的如光刻胶材料、信息存储材料等领域。

中国科学院院士丁奎岭也曾在一场学术会议中表示，国内科学家一直在探索更优的青蒿素合成工艺（目前仅通过合成生物学途径只能到青蒿酸），目前通过合成生物学与合成化学的融合，得到的青蒿素结晶纯度为65%；其纯度能否更高，成本能否降至1000元/千克以下，“这些产业化问题解决了，我们就没有必要再去种青蒿来提取青蒿素了。”

产业化挑战

华东理工大学特聘教授、上海生物制造产业省部共建协同创新中心常务副主任许建和告诉第一财经记者，合成生物的产业化痛点在于适配性、和稳定性。

比如，生物学本身的元器件在使用的过程中来自不同的宿主，当被组合到一个生物体之内的时候，可能相互之间并不适配，或会产生排异问题。因此，在实验室操作时就要保证元器件的适配性。

而稳定性方面，由于实验室成果向产业化转移的过程中存在一个优化、放大的问题，这就需要工程专家的联合攻关来提升工艺，避免在这一过程中成本过高，或者量产失败，“合成生物产品目前在医药、保健品等领域用途较多，对于分离、纯化的要求很高，也往往会占据较大成本。这些问题在实验室层面往往会忽略，但在产业化层面却至关重要。”许建和说。

上述痛点应如何解决？许建和表示，对于适配性，目前，国内科学家建立的DBTL（设计-构建-验证-学习）循环体系，可以更好地用于生物合成过程的预测和微生物代谢网络的优化，“自然界的元器件之所以能适配，也是数年不断进化而来的，因此，人工合成方法下的元器件适配，也需要不断迭代，包括通过人工智能适配平台、高通量测序合成仪等。这需要资金支持。”

记者了解到，作为深圳光明科学城的重点科创项目之一，总投入约为7.2亿的“合成生物大设施”目前入驻设备调试进展在70%左右。科学家将在该设施中实现合成生物领域的工艺开发、数据处理、产品验证等，自动化、标准化的操作流程则将使得合成生物的产品进一步赋能产品研发进程。

而对于稳定性问题，许建和称，这需要工程师去改进生物合成的工艺，不断地和放大生产后的设备进行反复磨合。

市场前景

一份由麦肯锡在2020年发布的报告《生物革命：创新改变了经济、社会和人们的生活》》（《The Bio Revolution：Innovations Transforming Economies, Societies and Our Lives）称，未来全球60％的产品可以由生物法合成，2030到2040年间，全球每年通过生物合成的材料、化学品及能源品将产生约2至4万亿美元的直接经济影响。而短期来看，合成生物学在工业化学品、食品和饮料、农业、消费品等细分领域增速较快。

健康领域仍是其中最大细分市场，其相关应用每年对全球的直接经济贡献预计为5000~1.3万亿美元，占合成生物学总直接经济贡献的35%，有望缓解全球疾病总负担的1%~3%。其次是农业、食品领域。

（图为2030-2040年按细分领域划分的生物制造直接年度经济贡献，来源：中金公司研究部）

中金公司曾在2022年末发布了一份《合成生物学系列报告》（下称《报告》），认为合成生物技术产业化的难点不但在于选品、工艺，还包括市场分析。

《报告》举出两则合成生物领域的失败案例：一家美国合成生物初创公司Zymergen曾押注于Hyaline光学薄膜，由于折叠屏手机市场预期较低，最终产品失败，股价下跌70%；另一家全球合成生物学三巨头之一Amyris曾以生物燃料为重要产品方向，后由于油价预期调整而竞争力大幅下降。

“目前，在合成生物整体产业中，我们仍然看好‘生物医药’领域前景。” 浩悦资本副总裁、创新医药组联席负责人康子圣对记者表示，尽管现在科创板企业的IPO情况不明朗，但总体来说，生物医药领域是硬刚需。并且，从一级市场融资情况来看，生物医药领域每周仍然会有十起左右的交易。

康子圣称，合成生物产业的热度高涨，但有的领域技术壁垒并不高，一些头部大型企业很容易就能掌握其中技术、完成自我更新。企业可以通过研发产出一些合成生物技术或方法，但这些技术的市场规模究竟是否能覆盖研发成本，规模是否足够大，也需要考虑。