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1、化学进 有机合成生物学自下而上创造新的生命形式设笛（网络、路径）HI块（反应）元件（DNA序免、XQ. Jg动子、转录因子等）生物怡感8应用领域抗生累例物/位笛农业合成生物学概述1.1. 什么是合成生物学？合成生物学是一个非常广泛的定义是多学科高度融合的结果合成生物学汇聚并融合了生命科学、工程学和信息科学等诸多学科，在天然产物合成、 工业、生物能源、生物医药等诸多领域有广泛的应用前景。颠覆性的生产方式：合成生物学不同于传统的生物学，基于对生物学的理解，对生物体 行有目标的设计、改造、.重新合成以创造可预知、可再生、功能明确的生物“机器” 体，服务于人类社会。图1:合成生物学的多学科融合与应用领
2、域系统（如细96、牌母、檀寿）资料来源：4Current Developments in Biotechnology and Bioengineering? Sudhir P. Singh.图2:合成生物学的目标与实现途径合成生物学的目标合成生物学的目标DNA有机体合成生物学目标的实现途径合成生物学的目标：通过编写DNA（S1-）来指导有机体（图1-右）为实现目标，需要合成生物学家设计一分DNA （图2-左）并将其与现有细18或有机体 按照设计的规范产生反应。（图2-中）结合，来实现新的细的或有机体（图2-右）能够按照设计的规范产生反应.合成生物学家希里通过改变生物体（活细晌）的DNA来实现治
3、疗疾嫡、未来，合成生物学家希堕能够使用设计的DNA从头开始构建专门的全新的生物体。 感知毋境中的有枣化合物以及生产有价值的药物等目标（ffi1）.（该领域还没有实现技术突破，目前已实现的技术是对已存在生物体进行改造。）资料来源:Oreilly Chapter 1. Fundamentals of Synthetic Biology ,1.3.合成生物学国内外企业商业模式有何区别全球合成生物学公司可划分为基础层与应用层合成生物学产业可以划分为上、中、下游三个部分，其中位于中上游的公司处于基础层， 位于 下游部分的为应用层公司。基础层领域包括上游合成生物学使能技术公司和中游平台类公 司，这些公司掌
4、握物体设计与自动化平台、DNA和RNA合成或软件设计等技术；对于应 用层领域的公司，其产品核心内容在于利用合成生物学技术，将其应用于医疗保健、工业 化学品、生物燃料等产品的开发和市场化领域。图15 :合成生物学企业图谱-生物基产品(化学品/日用R)DftnNIX资料来源:合成生物学产业发展与投融资战略g 曾提供DNA/RNA合成、测 序与组学，以及散据相关 的技术、产品和服务涉及人类衣食住行方方面 面的应用开发和产品落地下游合成生物产副8用类公司中派 合成生岫台卖公司上海合成生伽ME技木公司对生物系统和生物体进行 设计、开发的技术平台吾成珈曜平召-Z zymergen Q 弋、amyris ；
5、踱右曜海&10Ho9erBo|LL j XXIDT:;食品和农业:净：5仪0 I xjjy 。PIVOT BIODNA/RNA 合成1 ； r m . SOA CLP ； SU- &於 hay3CONAGEN hynr.眼叩亍；R yriint Arzeda. . : DEINOVE:厂软件 !_； f Benchling ；Spthoce|；熟。时3二 基础层：合成生物使能技术公司+平台类公司应用层基础层健康和保健，11 施MKMUT* SJR 既尸 AHMOTEHq I1 CinderBiJ ZymoCiilm IU合成生物使能技术公司为产业提供底层技术支持。DNA和RNA的合成与软件服务
6、是合成 生物学研究服务市场的重要细分领域。DNA合成主要包括两部分，寡核昔酸合成和基城 合成，Twist Bioscience DNA Script与Syntheg。是该领域的代表性公司。以软件服务打开 市场的企业主要通过重点开发软件产品，该领域典型代表公司有Benchling和Synthace. 生产产品包括开发软件平台以加速新型生物或基因产品生产。多功能、自动化生物制造平台是合成生物学产业价值链的核心。合成生物学从生物的基 因编辑，到产品和服务的商业化落地，这之间存在着超长的技术链条。具备全链条生产 能力的平台型企业能够通过打通上游核心技术与下游市场应用适配不同领域的需求提供 服务。国外代
7、表型公司主要有Amyris, Ginkgo Bioworks. Zymergen,同时，据CB Insights统计，我国也存有少数平台型公司，代表企业有Bota Biosciences恩和生物。此外，蓝聒微生物与衍进科技(LifeFoundry)两家企业正朝着平台型公司发展思路集中 发力。表8：全链条生产的平台型企业（市值截至20220225 ）公司名称国家 成立时间是否上市（亿美元）amyrisAmy ns美国2003年2010年上市14.21gmG.nkgoB ioworks美国2009年2021年上市65. 57Z zymetgenZymergen美国2013年2021年上市4.06B
8、otaBota B.o中国2019年否bluepbaBluepha中国2016年否金LifeFoundry中国2019年否vd insTynibj vvinu tr zv i4j u 公司名称国家 成立时间是否上市（亿美元）获风投融资嵌仕占特点（亿美元）公司搭建的自动化公株改造平台，是目前 全球企业界最大型的工程化平台之一-公司拥有广泛的基因代码库、高度自动化的菌种工程、蛋白质工程和发酵平台公司拥有世界上最大的专有物理和数字 DNA图书馆数据座公司目前已初步建成高度集成的自动化技 术平台Bota Freeway. 口I高速推进多个 产品管线并行研发A轮获投560万美元，种子轮未披露A轮获投56
9、0万美元，种子轮未披露公司使用合成生物学工具编程微生物，生 产新的生物降解塑料产品并提升现有生物 产品制造过程效率，降低PHA生产成本公司多功能技术易于重新编程，并能够执 行通常瑛以以高通最方式执行的工作流程 应用层：合成生物产品开发/应用类公司位于合成生物学应用层的公司重点利用合成生物底层技术开发下游广泛应用领域涵盖人 们生活衣食住止各方而。前文合成生物学领域全球初创公司融资情况分布中可以看到，当前位 于应用领域的公司更获资本市场的青睐融资占比超80 （201Q1-Q3）o表9 :合成生物学应用层典型企业情况应用领域代表公司国家成立时间主要产品/研发方向Genomatica美国2000生物B
10、DO （主要用于塑料）、生物基二部（主要用于化妆品）：目前正 在开发聚酰胺中间体（尼龙）和长链化学品相关工艺化学工业Lygos美国2010将低成本的糖类转化为丙二酸等化学物质凯爽生物中国2000生物法长链二元酸系列产品华恒生物中国2005生物法L-丙氛酸、DL丙氛酸、B-丙氛酸、D-泛酸钙和a-熊果甘等合成能源C16 Bioscienccs美国2017利用微生物发酵类生产棕耦油的昔代品LanzaTech美国2005利用微生物将废气（如二氧化碳或甲烷）转化为燃料和化学物质Impossible Foods美国2011通过发醉的方式萃取出大豆中天然存在的血红蛋白，用于制作植物肉产品食品饮料Perfe
11、ct Day美国2014Clara Foods美国2014坦2史L 口成土 1 刃-户 1文，、J 口 Wdl,I 1 丹J nnIIJ/r/x,9 w i 涉J、虫ZFf、时可Endless Wesi美国2015通过分析酒中的成分，来创造无需发酵的酒Bolt Threads美国2009以培育菌丝体的方式开发出了菌丝皮革消费品Modern Meadow美国2011通过改造后的酵母发酵生产胶原蛋门，由此制造皮革Gel tor美国2015提供基于发酵过程培养产生的策白产品Pivot Bio美国2010开发种微生物解决方案，替代氮肥，减少氮径流，并消除相关N20产生Agrivida美国2002通过开
12、发新一代酶解决方案满足动物营养和动物健康的需求农业GreenLightB.osciences美国2009通过对农产品RNA改造，可使其精确靶向免疫于特定害虫，且绿色清洁Apeel Sciences美国2012正在开发一种植物基涂层，旨在延长番茄和苹果等易腐食品的保质期Vedanta Biosciences美国一家以人体肠道微生物菌群为基础，开发免疫介导性疾病的人体肠道微生物 创新药研发公司Novome美国2016正在工程化人类肠道细菌来治疗疾病，目前己经建立了基因工程微生物药物医药Biotechnologies(GEMM)平台Prokarium英国使用基因:程细简来开发微生物肿瘤免疫疗法和疫苗
13、Eligo Bioscience法国2014该公司的核心技术Ehgobiotics能够将基亍CR1SPR的治疗性DNA有效 载体传送到微生物群的细菌群中，以精确消除有害细菌菌株资料来源：CB Insights、Golden、凯赛生物公司公告、华恒生物公司公告,我国合成生物企业处于早期发展阶段我国合成生物学生产企业在基础层与应用层领域均有分布多集中在基础层领域,部分 技术 具备全球领先优势合成生物产业处于较为早期的阶段。综合来看，国内的合成生 物学企业主要分为两大类：一类借鉴国外的模式，通过整合科研院所以及社会各界的学 术资源，通过自动化、机器学习以及大量生物数据的会聚来提高研充的发现、通量和产
14、 量，从而构建技术研发平台，为下游企业提供基于合成生物学的解决方案（基础层）；另 一类则专注于产品，在产品生产过程中采用先进的生物工程技术，探索高效的生物合成 方法（应用层）。在2020年12月由EB Insights发布的全球值得关注的50家合成生物学企业中，中国 企业上榜9位，它们分别为：Bota Biosciences、博雅辑因、南京传奇生物、泓迅科技、合 生基因、凯赛生物、蓝晶微生物、森瑞斯生物、鑫飞生物。除上榜企业外，华恒生物、衍进科技等企业在产品生物制造领域同样具备先进技术优势。表10 :我国合成生物学领域企业多集中在基础层领域公司分类公司分类公司名称成立时间基础层应用层博雅辑因2015弈柯莱生物2015衍进科技2019泓迅科技2013迪赢生物2018南京传奇生物2014Bota B.oscienccs2019蓝晶微生物2016Li feFoundry2019凯赛生物2000华恒生物2005合生基因2014森瑞斯生物2019上游中游下游公司特点公司打造以基因编辑技术为基础的四大平台：造血干细胞平台、通
