这项技术，是人类向“造物主”迈出的第一步

我们经常用“造物主”来形容赋予万物生命的大自然，但现在，有了生物合成技术的加成，人类也获得了这一角色的部分能力。

4月6日，国内合成生物龙头公司凯赛生物发布年报，年内实现营收21.97亿元，同比增长46.77%。

凯赛生物主营业务分产品情况

过去，生物合成知名度不高，人们对它的关注也并不出圈。直到新冠疫情出现，新一代革命性的生物技术使我们在疫情期间研发出mRNA疫苗，人们才将目光投向生物合成技术。

当前所说的合成生物学（Synthetic Biology）是生物学、工程学、物理 学、化学、计算机等学科交叉融合的产物，但总的来说，合成生物学旨在以“工程科学”的理念研究生命，通过工程方法设计、改造甚至直接创造有特定功能的生物系统。

广义上的合成生物学研究可以划分为三个层面：

1、利用已知功能的天然生物模块构建新型的代谢调控网络使其拥有特定的新功能；

2、基因组 DNA从头合成及生命体的重新构建；

3、完整生物系统及全新的人造生命体的创建。

中科院院士赵国屏说：“合成生物学最主要的任务，是要按人们的需求，设计出相应的‘产品’。”合成生物学广泛应用于医疗健康、农业、化工业等产业，其本身就是一种新兴的研究领域，“人类想要什么，合成生物就要生产什么”。

理论上，所有的有机化学品理论上都可以通过合成生物制造来生产。目前，包括生物基丁二酸、长链二 元酸、乙醇、1,4-丁二醇、异丁醇、1,3-丙二醇、异丁烯、L-丙氨酸、戊二胺、青蒿素等。合成生物学其实是生物技术，但是它的产品不是医药，它的产品是新分子、新材料。

合成生物学产品的基本制造步骤，可抽象概括为输入端→前端→后端三个环节。

前端的底盘细胞（菌株）改造，这也是链条中最核心的部分；后端则为通过发酵过程实现生物生产，包括发酵、分离纯化、改性合成和产品开发应用等步骤；输入端则为人工菌体活动所需的各种原料，如葡萄糖等物质。

相较于化学工程，合成生物以可再生生物资源替代化石资源，以绿色清洁的生物制造工艺替代高能耗高污染的石化、煤化工艺，解决高耗能和高污染的问题。

比如，华恒生物采用发酵法和酶法两种路线生产L-丙氨酸。

酶法由石油化工产品作起始原料，借助酶的催化作用通过生物转化反应获得所需 L-氨基酸。生物发酵法是利用微生物具有能够合成其自身所需各种氨基酸的能力，通过对菌株的诱变等处理达到合成L-丙氨酸的目的。

据华恒生物招股书披露，其近年生物发酵法生产L-丙氨酸的平均单位成本约 8635 元/吨，仅为酶法的一半。

另外，生物发酵法生产L-丙氨酸的转化率在 95%以上，是合成生物学在化学品生产领域发挥经济效益的典型实例。

再比如凯赛生物长链二元酸（DCA），广泛应用于高性能长链聚酰胺、高档润滑油、热熔胶、粉末涂料、农药和医药等诸多下游应用市场。

长链二元酸的制备工艺包括植物油裂解法、化学合成法和生物发酵法三种，目前国内市场上基本采用生物发酵法，在产产能约 9.7 万吨/年。

化学合成法生产长链二元酸合成条件苛刻（>200℃、10MPa），产能约 2 万吨/年，且步骤复杂污染严重，产品收率低、成本高。而生物发酵法原料来源广，反应条件温和，成本低收率高，可大规模工业化生产。

2000 年是合成生物学的“元年”，如今历经数十年的快速发展，它成为继 DNA 双螺旋结构发现和基因组测序之后的“第三次生物科学革命”。在碳中和趋势下，合成生物企业成本优势有望进一步放大。

国内大批合成生物学相关公司相继成立，总体来看，合成生物学领域的企业主要可分为产品型及平台型。代表性公司包括华恒生物、凯赛生物、蓝晶微生物、杭州唯铂莱、恩和生物、上海奕科莱、金达威等细分领域企业。

当然，任何合成生物公司，无论是产品型还是平台型，都需要一个基本的支点：产品/服务能不能找到市场？

凯赛生物主营的生物法长链二元酸（主要用于高性能长链聚酰胺、香料、热熔胶、润滑油、耐寒增塑剂、粉末涂料）成功支撑起了公司整体业务，并且在生物基聚酰胺业务实现“0到1”突破，数据显示至少在2016年，它就已经实现亿级以上盈利水平并持续至今。

安徽华恒生物科技股份有限公司，主要产品包括丙氨酸系列产品（L-丙氨酸、DL-丙氨酸、β-丙氨酸）、D-泛酸钙和α-熊果苷等，可广泛应用于日化、医药及保健品、食品添加剂、饲料等众多领域。2021年度业绩快报公告称，去年公司营业总收入增长95.85%至约9.54亿元；利润总额增长36.51%至1.91亿元。

不断涌现的新技术，特别是核心的新一代基因测序、基因编辑技术以及DNA合成技术，为生物合成行业带来了强大的研究与生产工具。

合成生物学近些年之所以如此火热，这和它的应用领域不无关系。从医疗健康领域到工业化学品、生物能源、食品与农业领域，合成生物学都扮演着至关重要的角色。

特别是医疗健康领域，预计规模将从2017年的17亿美元增长至2024年的50亿美元，市占率将达到26.6%。

同时，成本端的大幅改善也促使了该行业近年的高速发展。据华经产业研究院数据，2020 年全球合成生物学市场规模达 68 亿美元，同比增长 28.3%。随着核心技术不断更迭，行业规模有望进一步迅速扩张。

2020年合成生物学融资规模达到78亿美元，同比增长150%，然而2021年前三季度这个数据直接翻了近一番，达到了150亿美元。

合成生物学领域正掀起新一波创业与投资浪潮，很多公司其实是在“把代码写进发酵罐里”。当下，全球各国合成生物学领域几乎是在同一起跑线上，这也正是下一个弯道超车的好机会。

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