深度剖析！万亿美元级市场，合成生物投资机会如何挖掘？

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　　转自：创业资本汇

　　编者按

　　这其实是一个全球市场规模还不到千亿元人民币的产业，而仅2021年度全球该领域初创企业的融资额却已经超过了千亿元人民币，高瓴、红杉、基石等海内外PE巨头纷纷追捧；在资本市场，真正属于这个行业的上市公司可能只有区区两三家，这是一个连指数都没有的行业板块，但相关概念却已经火了好几年。

　　合成生物学，这个炙手可热的资本新宠，它到底是什么？这个行业的面貌究竟如何？它会像新能源那样，很快诞生千亿市值的公司吗？能否出现万亿量级的“巨无霸”？本期《对话投资人》我们邀请到瑞德林生物首席科学家黄华博士和基石资本PE组董事总经理魏婷，从产业和投资的角度共同为大家一一解读。

　　观点摘要：

　　合成生物学是一个想象空间巨大的行业。它本质上是一种方法学，是一种新的生产方式。

　　麦肯锡预计，未来全球物质投入中的60%和全球疾病总负担的45%，最终可能通过合成生物学方式解决，在未来的10~20年，合成生物学每年带来的直接经济效益将达到1.8万亿~3.6万亿美元。

　　合成生物学是一个赛道足够大、天花板足够高的行业，完全符合我们对于大赛道、世界级的定义标准。

　　好的合成生物学企业要成为“六边形战士”，这也是投资机构在选择投资标的时需要权衡的多个维度组合。

　　可以预见，新的技术浪潮正在来临。但从资本市场的角度来看，合成生物学行业在发展过程中依然会有波折，还需要包容看待。

　　市场空间高达数万亿美元

　　证券时报记者：根据Reportlinker发布的《2022年合成生物学全球市场报告》，截至2021年底，合成生物学全球市场规模为100.7亿美元，预计2022年将以30.2%的年增速增至131.1亿美元。另据DeepTech公布的数据，截至2021年，中国合成生物学市场规模约为64.16亿美元，较2020年增长39.38亿美元。从数据上来看，这个行业的全球市场规模也不到千亿元人民币，但近年来热度却越来越高。究竟什么是合成生物学，大家其实还不太了解。可否从大众比较容易理解的角度来给个定义或描述？它通常包含哪些常见的应用领域？

　　黄华：合成生物学这个概念的广泛使用得力于近年来国内的推动，而在此之前，国外更为业界熟知的叫法是生物技术（Biotechnology）。现如今，学术圈内关于合成生物这个概念所包含的内容界定仍然非常模糊。考虑到大家一致认为合成生物技术将对人类未来的生产、生活以及自然环境带来巨大的影响，如果要赋予它一个简单的定义的话，我更倾向于这样去理解：合成生物是基于现代基因工程技术衍生而来的各种生物技术应用的统称，是一种生物的理性改造技术应用。

　　现阶段，合成生物技术的成果已经在医药、能源、化学品、环保和食品等很多领域表现出了极大的应用价值。从技术方面来讲，合成生物学可以分为：基于全细胞层面的生物技术以及基于生命遗传分子层面的生物技术；而其应用也对应着全细胞应用和生命分子的应用。

　　基于全细胞的生物技术可以粗略地分为以下四个部分：一，我们熟知的生物制造领域的细胞工厂，该技术与传统发酵技术有所不同；传统发酵技术所用菌株是我们在不了解细胞内部信息的情况下经验性地通过简单模仿自然进化原理（随机突变-高通量筛选）在实验室驯化而来，而细胞工厂的核心部分是我们通过对菌株内部基因线路的理性设计与改造以实现特定化学品的高效发酵生产；二，微生物疗法，例如利用噬菌体治疗耐药菌感染、菌群移植（HMT）治疗炎症性肠病IBD等；三， 转基因农业，例如广泛使用的在玉米、甜菜中表达Bt toxin基因抗虫害，AquaBounty水产公司开发的能快速生长的转基因三文鱼等；四，其它动物细胞编辑应用，例如肿瘤细胞基因编辑进行治疗或生产抗体等。

　　第二大类是基于遗传生命分子的生物技术与应用，这包含了DNA、RNA以及蛋白质这三种具有遗传特征的生命分子相关的各种技术与应用，它具体包含了各种基因编辑调控技术、DNA存储、DNA材料、RNA疫苗及疗法、蛋白质与酶的发酵生产与改造应用等等。

　　魏婷：在讨论合成生物学的时候，我们或许可以先从它和传统生物学研究的区别着手。传统生物学是一种自外而内、由大到小的观察方式。比如以人为例子来看，依照传统生物学的研究方式，我们先看到的是人体，然后是器官，然后是组织，再然后是细胞，最后才是DNA或更深层次。那么合成生物学是怎么看的呢？它是自内而外、自下而上地去研究和改造生物体，根据需要编码的基因序列，人工合成生物大分子，将它们作为零部件，合成需要的生物系统，再应用于多种产品的生产领域。

　　我们从投资人的角度给合成生物学的定义，可以称之为“设计改造生命系统”。比如重构细胞内生物催化系统，然后对产物进行分离纯化，提炼出一个新的产品来。不同于传统发酵，合成生物学的关键环节还在于它有一个前端的菌种改造过程，也即细胞内酶催化网络改造。先经过菌种改造这个重要步骤，然后才是一系列的发酵、分离和纯化，实现规模扩大化的生产。

　　从产业的角度来看，合成生物学是一个想象空间巨大的行业。因为它本质上其实是一种方法学，是一种新的生产方式。合成生物技术的应用领域非常广泛，包括化工产品、食品原料、环境处理、生物能源、药物中间体等等。比如凯赛生物就是用合成生物学的技术规模化生产新型材料，包括长链二元酸（一种生物材料，可以用来合成香料、药品、特种尼龙、聚酰胺热熔胶等一系列高附加值的特殊化学品）、生物基聚酰胺等。而黄华博士所在的瑞德林现主要利用生物催化元件——酶的前端改造，擅长深度探索酶的产业催化应用。

　　在合成生物技术当中，把菌种改造好了，就可以使用新的生产工艺对各种材料产品、能源产品、药品等进行生产，基因编辑、基因测序等等这些最前沿的技术，都是改造过程中的工具或者手段。

　　证券时报记者：目前有哪些已经在广泛应用的合成生物产品？合成生物行业的市场空间如何？

　　黄华：由于合成生物工业应用历史相对较短，所以当今市场上广泛应用的产品仍以传统化学工艺生产为主，而大宗的合成生物产品种类并不多，比较典型的实例有胰岛素、二元酸、玻尿酸、丙氨酸、1， 3-丙二醇、7-ACA等。随着合成生物技术的不断升级，该技术能规模化生产的产品种类也会越来越多，最近比较典型的实例有合成生物技术改造的工业菌度发酵生产青蒿素、麻黄碱、红景天苷、甘草次酸等传统植物提取技术产品。然而，一个产品新技术从实验室开发完成到其最终充分市场化应用需要一个渐进的过程；但相比于传统生产技术，由于合成生物技术更环保、更可持续并且产品生产价格更低廉，因此可以预见，这个行业的产品市场占有率将会逐渐增大。与此同时，合成生物技术为我们开发市场上因为传统技术缺陷所导致的小品种或新品种的产品拓展提供了更多的想象空间。

　　魏婷：就像我们前面提到的，合成生物是一种新的生产方式，过去人们的衣、食、住、行等生活中涉及到的各种物质大多数由石油化工法生产，但其实当中的60%~70%都可以用合成生物的生产方式来进行补充或者替代。换言之，我们可以用合成生物学的方法实现生产的技术变革。麦肯锡曾经发布报告预计，未来全球物质投入中的60%和全球疾病总负担的45%，最终可能通过合成生物学方式解决，并预计在未来的10~20年，合成生物学每年带来的直接经济效益将达到1.8万亿~3.6万亿美元。

　　证券时报记者：在合成生物领域，国内被称为龙头或者自称龙头企业的公司很多，令投资者眼花缭乱，究竟什么样的企业才是真正的龙头企业？ 

　　魏婷：目前不管是国际还是国内，合成生物学其实都还处于一个比较初级的阶段，大家的工作主要还是在和传统生产方式进行PK，同行之间很难直接对标比较，而且大家技术创新的侧重点、产品的应用领域也各有不同，所以也很难确认谁是整个领域的龙头。

　　从一级市场的情况来看，能够实现大规模产业化的企业其实并不多。很多公司之所以当下被称为龙头，可能还是在于这些公司用生物合成的方法做出了成熟的产品或应用，具有了一定的规模体量，拥有商业化兑现的能力。比如，凯赛生物用合成生物法生产的长链二元酸，约占全球市场份额的九成，从当前的市值来看也可以说是全球最大的合成生物学公司；华恒生物则被认为是丙氨酸产品领域的龙头。

　　证券时报记者：国外有没有比较领先的、规模比较大的、有显著的市场地位的龙头企业？比如孟山都、杜邦算不算？

　　魏婷：孟山都是富有争议的、世界有名的农药和农业生物技术公司，该公司2016年被德国拜耳公司收购。拜耳、杜邦以及Sigma（现隶属于默克公司）这类国际巨头公司都建立了合成生物学技术部门，但总体上来看还是偏综合性的，不能算是纯粹的合成生物学公司。包括杜邦，这些公司目前的主要生产方式还是用传统的化工方法比较多。狭义来讲，现在大家谈到合成生物学公司，主要还是指纯粹做合成生物技术的。从投资界的角度来看，目前关注度比较高的海外公司其实主要就是这三家：Ginkgo、Amyris和Zymergen。但是从这几家公司的市值上可能看不出它们有什么显著的市场地位，公认比较领先的Ginkgo市值目前也不过60亿美元左右。

　　黄华：国外还没有出现这种有显著市场地位的、以合成生物技术为主导的龙头企业。究其原因，一是因为合成生物技术本身至今还不足够成熟，不能在各个生产领域以绝对的优势碾压现存的传统化工技术竞争者；另一方面则是合成生物技术工业应用的历史相对较短，前面提到的纯粹做合成生物技术的公司还未能充分成长。当然，合成生物作为一门现代工业生产技术可以被不同的公司融入应用，国际知名化工巨头如杜邦、帝斯曼、丹尼斯克等都建立有相应的合成生物学部门以协助其传统技术改造升级或开发新技术产品；由于这些大公司占据了终端产品销售市场，同时拥有足够的财力可以直接收购相关合成生物技术新兴公司，因此他们在未来不断增长的合成生物技术产品市场中仍具有很强的把控能力。

　　当关注合成生物整个产业时，我们需要把更多的精力放在美国市场之外、具有很强制造能力的发达国家上，因为它们可能才是我们最大竞争对手；由于美国制造业空心化同时也带来了其合成生物领域制造业的弱化，因此我认为，美国的合成生物技术公司竞争力主要体现在其前端研发，而在合成生物整个大的产业中的整体竞争力并不强。

　　证券时报记者：可否介绍下国内有哪些合成生物领军企业？它们的优势地位主要体现在哪些方面？ 

　　魏婷：国内一、二级市场都有一些合成生物学公司，但一、二级市场看待合成生物学公司的视角可能不太一样。从一级市场的角度来看，前端有菌种改造，后端有发酵分离纯化的产业化过程，产品主要是用合成生物学的方法做出来的，我们才会认为它是合成生物学的公司，技术的难点和优势体现在前端，但后端经验值要求也非常高，目前一级市场的大部分合成生物学公司也还处于发展的早期阶段，对投资人来说需要更多的立体空间判断能力和风险承受能力。

　　在二级市场，公司产品只要其中有部分采用了合成生物学过程的方法，也可能被认为是合成生物学的公司。二级市场上比较纯粹的合成生物学公司，从我们投资机构的角度来看，目前可能主要就两家：凯赛生物和华恒生物。当然，不论是从降低成本还是扩大市场的角度去考量，成熟企业去布局合成生物学的方法可能也是一个大趋势。华东医药现在也在搭建合成生物学平台，发展合成生物学技术，但这个平台本身在二级还未被给予更高的估值，目前市场对华东医药的认可主要还是源于医美，以及过往在医药、医疗流通体系积累的商业兑现能力。华熙生物是全球最大的玻尿酸原料供应商，现在也运用了部分合成生物技术生产产品，所以很多时候也会被视为合成生物学公司。

　　国内已经有一批发展得不错的公司，包括黄华博士所在的瑞德林生物，拥有前端的技术实力+后端丰富的产业化经验。目前国内的合成生物学公司主要有这两类：一类主要定位于做产品，还有一些主要定位于做平台。

　　产品型公司or平台型公司？合成生物学仍在早期阶段

　　证券时报记者：合成生物学目前在国际上处于什么样的一个发展阶段？从发展阶段来看，国内企业和海外企业差距大吗？

　　魏婷：合成生物学是一个多学科交叉、多学科融合的前沿学科，搭建一个全流程的合成生物学体系还需要一定的时间。合成生物学是基于生命科学的底层技术发展起来的，大家都是站在巨人的肩膀上去做创新，现阶段国内企业和海外企业基本上还是处在同一个发展时期。从底层技术的积累来看，我们跟国外企业相比并不算落后，甚至还有希望追赶上来，因为我们也有自己的一些优势，比如在制造方面。

　　黄华：合成生物技术总体上仍处于早期应用阶段。相比国内，国外合成生物学研究及产业化应用在时间上虽然要早一些，但由于华人一直是国外企业和高校合成生物学技术研究与发展的重要构建与推动者，因此当这些具有丰富经验与技术的海外华人相继回国执教或创业时，我们将在国内以前所未有的速度搭建好合成生物技术底层框架。最近回国的一个典型代表是西湖大学新引进的讲席教授曾安平院士，曾院士具有深厚的合成生物领域学术研究与产业化实践经验，他的加入将有助于促进合成生物技术从实验室走向工厂的系统科学实践研究。所以，从技术背景和研发实力来看，我认为国内企业和海外企业整体技术差距并不明显，处于非常接近的起跑线上。

　　证券时报记者：国内合成生物企业的国际竞争力如何？还存在哪些短板？

　　魏婷：就国内企业的国际竞争力而言，我觉得大概可以从这样几方面去看：

　　第一，国内企业的工程化能力还是相当强大的，尤其是制造业，经过这些年来的发展，国内制造业已经形成了非常显著的产业基础和成本优势。比如在合成生物领域，中国的发酵产能几乎占到全球市场的70%，我们在发酵分离纯化技术上的工程化能力还是非常有竞争力的。

　　第二，前面提到的，我们有很多高端人才回归，这些人才在海外都具有非常好的技术积累，完全有能力指导和搭建合成生物学企业的底层框架和系统。此外，国内的科研单位也在合成生物学的基础研究、产品开发、人才培养等各方面提供了帮助，包括中科院微生物所、深圳先进院、天工所等等。

　　黄华：对于产品型的合成生物学公司，由于国内产业化技术成熟及相关技术人才的充裕，尤其是中国是全球最大的发酵产业基地，具有成熟的发酵产业化经验，因此，国内产品型合成生物公司在国际上具有很强的竞争力。而对于平台型的合成生物公司，该类公司竞争力主要体现在产品前端技术开发模块，该部分需要不同学科领域的高端专业人才协同参与，同时一般也需要经历一个相对较长的实践试错过程；由于国内在这种高端人才数量及其协作整合方面还不如国外，同时国内相关企业实践试错积累的时间更短，所以我认为，短期内国内的平台型合成生物公司与国外同行还存在一定的差距。

　　但随着国家层面对合成生物技术研发及产业化应用的有力推动，且基于合成生物技术学科建设的大力拓展，今后国内从事合成生物学领域研究及产业化应用的专业人才体量将快速增长。与此同时，在政府与高校引导下的合作机制不断完善情况下，这将有效促进合成生物学各学科领域深入合作，最终形成合力推动合成生物学整体产业快速发展。在合成生物领域仪器设备方面，现阶段虽然大部分高精端仪器设备仍来源于国外，但近年来国内很多相关设备公司都陆续建立，参考以往中国设备制造发展历史进程，我们不难判断在不久的将来这方面的短板将逐渐补上。

　　证券时报记者：如果用大家比较熟悉的国内某个行业，比如手机行业、IT行业或者其他某个行业的发展情况来类比，合成生物行业大概处于什么年代？或者说什么样的时期？

　　黄华：由于生物行业涉及面太宽，历史上从没出现过，因此很难找到一个比较好的、全面对标的行业。不过手机行业发展的历程或许可以与合成生物学发展现阶段进行简单对比。手机发展的核心在于芯片技术的突破，之后有效带动相应硬件层与软件层的快速发展。合成生物学技术则包含了多个像手机“芯片”一样的核心模块，最近一波合成生物学应用浪潮是由基于DNA这个核心技术的阶段性突破引起的。上世纪九十年代以来，基因技术模块的突破（包含DNA测序、合成、编辑等）使得我们每个普通生物研究实验室进行高通量基因研究成为了现实，从而快速积累了海量的基因相关研究数据，这也直接造就了现阶段合成生物产业应用欣欣向荣的景象，因此我认为现阶段合成生物产业有点像手机的3G时代。在这个阶段，智能手机刚刚兴起，市场上共存着不同品牌但技术类似的手机，如TCL、海尔、波导、熊猫等，同时各种手机应用APP也开始慢慢兴起。但由于合成生物的复杂性及系统性，只有等到其它核心模块，如基因精准调控、代谢网路精准动态表征等一系列其他相关领域研究突破后，合成生物产业应用潜力才能有效释放出来，但这还需要一个比较漫长的过程。