合成生物產業鏈分析
1.合成生物學簡述
1.1.合成生物學概述
合成生物學（syntheticbiology），又稱為工程生物學，該學科是結合了生命科學觀察分析方法和工程學設計思維的學科。在生物合成基本規律的基礎上，通過工程方法設計新的生物系統，或者改造舊的生物代謝過程，甚至從頭合成有特定功能的生物系統，從而實現新的功能或者新物質合成。
縱觀合成生物學，包含了生物學、化學、信息學、工程學、數學和計算模型的科學工具和原理，是21世紀生物學領域的新型交叉學科，被稱為繼“DNA雙螺旋結構”、“基因組技術”之后的第三次生物科技革命。
與化學合成法相比，合成生物學工藝符合低碳發展的方向，在合適工藝條件下，能夠以較低成本，較高效率的方式來運作。相較于天然提取法，合成生物學在合適工藝條件下也表現出效率高，成本低，非資源依賴等特點。但目前全球的合成生物學仍處于發展的初級階段，未來機遇與挑戰并存。
1.2.合成生物學分類
與傳統生物學通過解剖生命體以研究其內在構造的方法不同，合成生物學則是從最基本的要素開始一步步的建立零部件。按照合成底層技術不同，合成生物學可以分為基于細胞的合成生物學以及無細胞合成生物學（cell-free syntheticbiology）。前者是利用活體工程細菌來構建細胞工廠從而生產出所需物質。后者利用非生物系統，在體外添加DNA模板以維持基因轉錄、蛋白質翻譯或代謝過程運轉，從而合成目標產品。
面對合成生物學難以標準化、不可預見性、不相容性及高復雜度的挑戰，無細胞合成生物學手段展現其優秀特質，能夠只專注于目標代謝網絡/目標產物合成路線，元件相容性更高且更易實行標準化操作，結合工程化技術提供最大化合成效率及效益。
1.3.合成生物學發展歷史沿革
1953年，Miller通過放電合成氨基酸，模擬原始地球的有機物發生過程；
1965年，中國合成了第一個人工合成蛋白質，結晶牛胰島素；
1968年，Khorana等合成了核苷酸及基因密碼子；
1973年，Khorana又合成了具有126個核苷酸對的大腸桿菌酪氨酸tRNA基因，但并沒有轉錄功能；同年11月，Stanley Cohen和Herbert Boyle等精準地把基因或者DNA片段插入其他細胞中，從而建立了重組DNA技術；
1977年，美國加州大學的Boyer等用化學方法合成了人生長激素抑制因子的基因；
1978年，Genentech公司生產出首個用于人類胰島素的重組DNA；
1979年，Khorana等合成了酪氨酸阻遏tRNA以及酪氨酸他RNA基因；
1980年，B.Hoborn第一次使用“合成生物學”(Synthetic Biology)作為論文題目并發表于學術期刊上，他用“合成生物學”描述通過重組基因組技術改造的細菌仍然能夠正常存活這一現象。
1981年，中國合成酵母丙氨酸轉移核糖核酸；
1990年，人類基因組計劃的啟動；
2000年，Gardner等在大腸桿菌中構建了基因開關（Toggle switch），一個合成的雙穩態基因調控網絡；Elowitz等構建了第一個合成的生物振蕩器——壓縮震蕩子（Repressilator）這兩項事件標志著合成生物學作為一項新的領域正式產生。同年，Brenner等設計向細胞DNA參入天然不存在的堿基的方法來發展人工遺傳系統，支持人工生命形式。
2000年，庫爾（E.Kool）等學者在美國化學年會上再一次用“合成生物學”描述生物系統中非天然存在的功能性有機分子的合成，至此合成生物學的概念才被學術界公認并開始受到關注，但此時的合成生物學只是遺傳工程的延續，并未獨立發展。同年，《自然》（Nature）雜志報道了人工合成基因線路研究成果。
2001年，Schultz實驗室向大腸桿菌蛋白質生物合成裝置中添入新的組分（tRNA/氨酰-tRNA合成酶組合），使之能通過基因生成非天然的氨基酸。
2002年，美國Wimmer實驗室，使用已知基因組序列，利用化學合成的方法，制造了歷史上第一個人工合成的病毒——脊髓灰質炎病毒，實現了人工合成感染性病毒。
2003年，美國J.Craig Venter實驗室合成了5.8×105堿基對的生殖道支原體(Mycoplasma genitalium)全基因組，首次實現了人工合成微生物基因組。同年7月，Keasling等在美國勞倫斯伯克利國家實驗室設立合成生物學部，并在大腸桿菌中成功地建立了合成青蒿素的網絡，使得青蒿素的價格降低到原來的1/10。
2004年，第一次合成生物學會議在美國麻省理工學院舉行，同年，MIT舉辦了第一屆iGEM競賽，該競賽為合成生物學領域最高水平的國際學術競賽。
2008年，美國Smith等人報道了世界上第一個完全由人工化學合成、組裝的細菌基因組。8月份，他們又成功地將該基因組轉入到Mycoplasma genitalium宿主細胞中，獲得了具有生存能力的新菌株。同年，美國加州大學洛杉磯分校的研究人員以大腸桿菌為材料，改變其氨基酸生物合成路徑，成功產出生物燃料異丁醇。
2010年5月，J.Craig Venter實驗室報道了首例“人造細胞”的誕生，并將其命名為“辛西婭”（意為“人造兒”）。他們利用化學方法合成基因組，將其植入一個去除原有遺傳物質的單細胞細菌(山羊支原體)中，使這個受體細胞可以在實驗室進行繁殖，使之成為“地球上第一個由人類制造的可以進行自我復制的新物種”，向人造生命形式邁出關鍵的一步。該研究顛覆了有關生命屬性的經典認識，在全世界引起轟動。
2010年12月，Science雜志將合成生物學評為年度十大科學突破之一。
2011年，美國約翰霍普金斯大學醫學院等機構的研究人員首次人工合成一種真核生物-酵母的部分基因組。該研究是世界上首次成功合成真核生物部分基因組，標志著人工合成生物基因組的研究方向又向前邁了重要的一步。
2012年，CRISPR-CAS9系統發現。
2013年，美國加州大學伯克利杰伊D科斯林教授課題組耗時十年，成功合成出具有抗瘧藥性的半合成（微生物合成加化學合成）青蒿素，并由阿米瑞斯生物技術公司商業化生產，相關研究成果發表在2013年4月25日英國《自然》雜志上，該成果首次證明了CRISPR/Cas9系統能夠用于哺乳動物細胞基因組的編輯。
2014年，首次人工合成酵母基因組染色體，并在酵母細胞內正常發揮功能，同年CRISPR/Cas9基因編輯技術獲得美國專利授權。
2015年，美國斯坦福大學的研究人員利用基因改造的酵母，實現了阿片類藥物的全合成，這種人造酵母的20多種基因來自酵母、植物和細菌，甚至還有一段來自嚙齒類動物，它能夠把糖轉化為蒂巴因（thebaine）-嗎啡類止痛藥物的關鍵前驅體，這項工作將復雜的代謝途徑轉移到微生物中，充分展示了合成生物學的復雜性。
2016年，世界上首個人工合成基因組細胞生物-辛西婭3.0誕生，只有473個基因，最簡生命成為未來人造生命的基石。
2017年，由中國、美國、英國等多個國家科學家參與的“人工合成酵母菌基因組計劃”取得突破性進展，成功設計并合成了釀酒酵母菌的5條染色體（其中4條由中國科學家完成），培育出一種既能存儲又能檢索的人造遺傳信息的半合成生物體，向“全人工再造生命”邁進了一大步。這一成果刊登在2017年3月10日美國《科學》雜志封面。
2023年3月，Ansa Biotechnologies公司宣布成功從頭合成出世界上最長的DNA寡核苷酸，該序列長達1005個堿基，編碼了可用于基因治療的AAV載體的一部分。
2023年3月22日英國生物技術公司3D Bio-Tissues（3DBT）宣布成功研發出“全球首款”100%人工培養肉排。這是一款“世界首創”，無植物支架，完全使用豬細胞生長出來的肉排產品。
2023年7月1日，美國領先的人工培養肉類、家禽和海鮮公司UPSIDEFoods宣布，其通過真實動物細胞直接培養的雞肉已在加利福尼亞舊金山的米其林星級餐廳BarCrenn首次亮相。
綜上，可以把合成生物學的發展分為四個階段，第一階段在2005年以前，這一階段以基因線路在代謝工程領域的應用為代表，這一時期的典型成果是青蒿素前體在大腸桿菌中的合成。
第二階段為2005年-2011年。這一階段基礎研究快速發展，合成生物學研究開發總體上處于工程化理念日漸深入、使能技術平臺得到重視、工程方法和工具不斷積淀的階段，體現出“工程生物學”的早期發展特點。
第三階段為2011-2015年：基因組編輯的效率大幅提升，合成生物學技術開發和應用不斷拓展，其應用領域從生物基化學品、生物能源擴展至疾病診斷、藥物和疫苗開發、作物育種、環境監測等諸多領域。
第四階段為2015年及以后，合成生物學的“設計—構建—測試”循環擴展至“設計—構建—測試—學習”，“半導體合成生物學”、“工程生物學”等理念或學科的提出，生物技術與信息技術融合發展的特點愈加明顯。
2.合成生物學開發策略：
DBTL策略概述
合成生物學和生物工程主要依靠“設計（design）-構建（Building）-驗證（Test）-學習（Learning），簡稱DBTL”循環解決應用問題。其中“D”是指Design設計，即在學習抽象自然生命系統的基礎上，對自然生物系統“重新編程”，或從頭設計具有全新特征的人工生命體系；“B”是指Build建造，即通過“讀，寫，改”技
術，在細胞體內進行新功能基因模塊的搭建。“T”是指Test測試，在實驗室中對構建出來的生物系統進行測試分析，以提供大量數據用于后續學習和迭代升級。“L”是指Learning學習，指根據測試結果，結合代謝模型分析，進一步學習，并改進調整設計方案；如發現其他副產物產量很高，那就需要進入下一輪的DBTL循環，再次設計，編輯改進底盤細胞的基因，關掉不重要支路，加強合成途徑。
3.合成生物產業鏈簡述
3.1.合成生物產業鏈上游概述
從產業鏈角度看，合成生物學產業鏈的上游企業主要對應的是原料、基礎技術和生物工藝裝備等企業。其中原料包括可再生物質，如淀粉、葡萄糖、木質素、纖維素、多糖和植物油等。無細胞合成生物學的原料為去除了細胞中所有“活著”的成分（包括長鏈DNA、內置網的結構以及細胞膜的屏障）后剩下的物質，常見的細胞提取物來源是大腸桿菌、小麥胚芽、酵母細胞、兔網織紅細胞和昆蟲細胞等。
基礎技術包括基因測序、合成、編輯、組裝、篩選等，DNA合成和高通量測試是上游技術的關鍵，如何打造專業團隊，高效率向中下游轉化是重中之重。
從生物工藝裝備看，無細胞合成生物路線主要采用酶法工藝，過程涉及到酶設計與改造、多酶級聯催化、無細胞/類生命系統在體外實現生物合成；而細胞內合成生物路線采用生物發酵，涉及代謝通路改造，細胞工廠合成目標產物，以及提取純化等。
無論細胞路線還是無細胞路線均涉及大量配套設備使用。目前主要的生物工藝裝備包括國產測序儀、PCR儀、酶標儀、細胞培養基，發酵系統，生物反應器，均質機、離心機，層析柱等分離純化系統等。
其中，細胞培養基既是培養細胞中供給細胞營養和促使細胞生殖增殖的基礎物質，也是培養細胞生長和繁殖的生存環境。培養基的性能會顯著影響生物制品的生產效率和成本，屬于生物制品制備和生產的核心原材料之一。
生物反應器在生物制藥領域主要用于實驗室或者中試規模，能夠適應多種類型的生物反應和培養，提供精確的控制參數，如溫度、攪拌速度、氣體供應等，采用封閉式系統進行反應，配備有控制系統、發泡控制系統、在線檢測系統等，能有效提高生產效率和產品品質；不僅限于發酵過程，還可以用于細胞培養、酶活化等生物反應過程。
發酵罐是生物合成中最基礎及最常用的設備之一，主要用于細菌、真菌等微生物培養和代謝產物的生產，與生物反應器相比，發酵罐更適用于大規模工業生產，但更多依靠人工操作和經驗來調控發酵過程。
離心機主要通過離心作用將混合物中的物質分離出來。在生物制藥領域，離心機可用于分離需要純化的蛋白質、細胞和代謝產物，產出高純度的產品。
層析柱的工作原理是依據樣品分子在移動相（樣品溶解的溶劑）和靜止相（或固定相）（主要指涂在填充柱或者芯柱上的一種固定物或者涂層）之間的分配系數不同而實現空間分離的目的。在合成生物學領域，層析柱被廣泛用于純化蛋白質、核酸和多肽等生物大分子。
均質機的工作原理是通過高壓和高速剪切力的作用，將樣品在均質器中快速擊打、破碎，實現樣品的分散、乳化和均質化處理。在細胞破碎與蛋白質提取領域，高壓均質機能夠有效破壞細胞壁，釋放細胞內含物，為蛋白質和其他生物大分子提取提供了一種溫和并且有效的手段；在疫苗遞送等領域，高壓均質機用于制備具有特定粒徑分布的乳劑和脂質體，確保了制劑的穩定性和一致性；由于處理過程中的溫和性，高壓均質機能夠在不損害生物活性物質的前提下進行操作。
3.2.合成生物產業鏈中游概述
合成生物學的中游公司主要為對生物體進行設計、開發的技術平臺性企業，這類企業通過工程化邏輯以及專業設備，將合成生物概念落實到生產環節，提供一站式解決方案。
平臺型企業通過軟件工程、生化工具、基因工程、自動化平臺、機器學習與數據科學、代碼庫等技術，通過菌株構建，大量測試多種元件、線路、底盤的組合，獲取大量實驗形成數據積累，并通過標準化、自動化高通量實驗平臺,結合生物計算和機器學習對生物體進行系統性、工程性編輯，最終得到高產的工程菌株。
平臺型企業通過打通“設計-構建-測試-學習”（DBTL）的循環迭代，建立生物體設計與軟件開發的集成化平臺，最終獲得滿足需求性狀的微生物細胞工廠，實現從產品設計到微生物開發、最終規模化生產的進程。品類篩選，研發（底盤即工程菌株設計、原料利用、代謝改造），工業化能力（發酵放大、全流程生產集成）以及市場開拓，是平臺型企業的關鍵。
3.3.合成生物產業鏈下游概述
合成生物產業鏈下游為合成生物學產品企業，主要結合產品特性與市場需求，聚焦在不同的應用領域，進行產品的選擇和銷售，核心在于產品差異化選擇，產品穩定規模化產出，以及良品率把控。合成生物學的下游應用非常廣泛。
在生物醫藥領域，合成生物學可以通過基因工程改造微生物或細胞系，使其能夠高效地生產目標蛋白，用于更經濟，更可持續地生產生物藥物原料藥及中間體，比如合成手性藥物、天然藥物以及單一中藥活性成分；通過設計和構建新型疫苗來減少對病原體的培養，減少生產時間和潛在的安全風險；通過分析患者基因組信息來設計個性化的藥物治療方案，提供副作用小，治療效果好的精準治療選擇；通過設計和構建生產組織工程和再生醫學的生物材料和支架。促進受損組織的修復和再生；利用合成生物學方法開發的抗菌肽和細菌素，從而開發抗生素替代療法；2021年8月，弈柯萊生物和通化東寶合作的首個使用生物合成技術的西格列汀仿制藥獲批上市，成為中國正式接受利用合成生物方法制造醫藥類產品的標志性事件；2022年，弘合生物首個基于合成生物學的I類創新藥KH617獲得中美兩國藥監部門新藥臨床試驗“雙報雙”；
羽冠生物已推出ProBVax合成生物學疫苗技術平臺。
在生物農業領域，合成生物學技術的應用價值體現在改良農作物品種，提高產量和抗病蟲害能力等方面。比如，IndigoAgriculture利用合成生物學技術來改善植物的生長和抗病性，開發了一種“植物有益菌”（Plant-Microbe）生物技術，可通過將有益微生物應用于種子或土壤，來提高農作物的產量和健康。通過合成生物生產氨基酸可以實現飼料豆粕的減量替代。
在食品和保健品領域，合成生物學不但可以變革傳統的食品制造方式，而且可以助力食物的低碳制造，同時能夠提高食品蛋白轉化效率。從食品原料的開發到細胞培養肉，微生物奶等替代蛋白，合成生物學在食品領域的應用愈發廣泛。目前國內外可使用微生物合成蛋白，代糖，乳蛋白，人乳寡糖，食用益生菌，維生素D3，人造肉，DHA、EPA等功能性油脂等。
在消費個護領域，合成生物助力美妝關鍵原材料大力發展。提高原有原料生產效率，降低生產成本，或找到合適的關鍵酶元件與相應的底盤代謝通路適配，可以獲得不受原料影響的低成本產物。目前已經投入應用的產品包括：玻尿酸，膠原蛋白，角鯊烯，人參皂苷，β-胡蘿卜素，紅景天苷等。
在新型材料領域，通過生物合成的方式，利用代謝工程，納米技術，分子生物學，仿生學等多個研究手段及領域，制備出具有特定功能的新型生物材料。比如，中科院天津工業生物技術研究所研究員張學禮研究的2項專利“生產丁二酸的大腸桿菌基因工程菌及其構建方法與應用”和“提高丁二酸產量的重組菌及構建方法”，利用合成生物學方法制備生物基丁二烯，解決了可降解聚酯塑料PBS丁二烯原料產能受限的問題。未來我們會在包裝材料，一次性餐具及購物袋，紡織材料等多個領域看到合成生物材料的出現。
在環保領域,合成生物學技術應用能夠處理廢水、廢氣等環境污染物,實現資源化利用。比如LanzaTech利用合成生物學技術來改變微生物，使其能夠吸收和轉化廢棄物中的有害氣體，如二氧化碳和一氧化碳；運用合成生物學技術對微生物進行改造，制作出的生物機器人可以用來清理海洋中的微塑料污染。
在能源領域。生物能源是指以生物質為原料或者由生物體合成的能源，是可再生能源的重要形式，其生產和使用全周期中可以實現對地球大氣存量碳資源的“凈零”利用，在保障能源供給、改善生態環境、支撐“雙碳”目標達成等方面具有不可替代的獨特優勢。比如中國科學院青島生物能源與過程研究所崔球團隊，在論文中就綜述了熱纖梭菌合成生物技術工具開發應用的前景進展，并介紹了應用該底盤轉化生物質資源進行糖、燃料以及化學品合成方面的代表性成果，在產品合成端，構建高效的微生物細胞工廠，能夠實現生物質糖向能源產品的高效定向轉化。
在化工領域，合成生物學技術可以合成傳統化工工藝不能合成的新材料。比如經過特定基因編輯后的大腸桿菌和谷氨酸棒狀菌，可以廣泛用于PHA、PHB、PLA、戊二胺、丁二酸等化學制品的生產。
在IT領域，合成生物學技術可以應用于存儲等領域，如2021年底，南大生物科學與醫學工程學院、生物電子學國家重點實驗室的劉宏教授團隊報道了一個完全集成的DNA數據存儲系統，通過電極表面合成DNA分子及原位測序實現了單電極上數據寫入和讀取的一體化，并成功將校訓“止于至善”——“Rest in the highest excellence!”以DNA分子形式存儲在電極表面并讀取出來。
4.合成生物產業特點
4.1.與化學合成方法相比，更具環保，經濟性和可持續性
合成生物學是以生物技術路線替代傳統化工技術路線的科技產業，具備輕資產屬性，其制造原材料可再生，制造過程中反應條件溫和，有利于安全生產。同時，合成生物學路徑可有效降低碳排放。另外，生物制造相對化學工藝可以降低工業過程能耗、物耗，減少廢物排放與空氣、水及土壤污染，成本下降空間大，且菌種能夠實現迭代優化，技術效率高。舉例來看，江南大學的團隊借助微生物發酵生產普通分子量的透明質酸，將成本從每公斤幾萬元降低到了每公斤幾百元。
4.2.技術具備可復制性
合成生物全過程采用模塊化和標準化的方法，將生物系統分解為各個可重復使用的模塊，這些模塊可以由不同的研究者使用相同的標準進行設計和構建，從而提高研究效率和結果的可重復性。合成生物的制造研發經驗和設備可以共用，不受地域條件和設備規模的限制。
4.3.具備強進入壁壘屬性
從合成生物學設計的關鍵技術看，主要包括基因合成和基因組編輯等工程DNA技術；專注于改造單個生物分子，使其居于擴展能力或具備重要的挑戰性目標功能的生物分子、途徑和線路工程；涵蓋無細胞系統、合成細胞、單細胞生物、多細胞組織和整個生物體，以及微生物群落和生物群落發展的宿主和群落工程；設計數據整理，建模和自動化相關的數據科學。
具體看，合成途徑的選擇和工業化生產技術是合成生物學的關鍵技術。其中，基于細胞的合成生物學主要依靠細胞或者細菌本身作為底盤細胞或者底盤細菌，打造“生物體”工廠，主要技術包括對生物體工廠的改造，對相應組學和代謝產物的鑒定和認識等；基于細胞外進行的應用生物酶催化反應的合成途徑主要涉及到的技術包括，細胞生物學，組學分析，生物體大數據分析，化工制造，基因編輯等領域。
在選定合成目標以及合成途徑之后，隨著產品的規模化生產，要考慮合成效率，降低成本，降低資源消耗，降低環境等目的。涉及的技術主要包括：發酵工藝、機械工藝、細胞生物學、基因編輯、工程制造相關領域的基礎技術，同時也會涉及一些機械、力學等相關領域的技術。
綜上，合成生物學是一個存在多學科交叉的行業、對技術、成本控制、研發人員要求高,具有非常強的進入壁壘屬性。
5.合成生物產業發展前景與挑戰
5.1.合成生物學發展趨勢展望
5.1.1.生物底層技術與大數據、信息技術，人工智能合力助推合成生物學快速發展
合成生物三大底層技術分別為：基因測序、基因合成和基因編輯，目前已日趨成熟。
從基因測序技術進展看，目前已發展出四代技術。第一代測序技術的主要特點是測序讀長可達1000bp，準確性高達99.999%，但其測序成本偏高（相對基因組大小），通量低等方面的缺點，嚴重影響了其真正大規模的應用;二代測序技術在大幅提高了測序速度的同時，還大大地降低了測序成本，并且保持了高準確性，以前完成一個人類基因組的測序需要3年時間，而使用二代測序技術則僅僅需要1周，但其序列讀長方面比起第一代測序技術則要短很多，大多只有100bp-150bp；第三代基因測序技術以PacBio公司的SMRT單分子測序技術為代表。與前兩代相比，最大的特點就是單分子測序，測序過程無需進行PCR擴增，超長讀長，是二代測序技術的100倍以上。這種納米孔單分子測序儀還有另一大特點，它能夠直接讀取出甲基化的胞嘧啶，而不必像二代測序方法那樣需要事先對基因組進行bisulfite處理；三代技術在DNA片段讀長上優于二代設備，但在準確度上較二代差，單樣本測序成本居高不下；第四代技術是以Oxford Nanopore Technologies為代表的納米孔測序技術。與其他測序技術不同的是，它基于電信號而不是光信號。經歷了三個主要的技術革新：一、單分子DNA從納米孔通過；二、納米孔上的酶對于測序分子在單核苷酸精度的控制；三、單核苷酸的測序精度控制。第四代技術的主要特點是：單分子測序，測序讀長長（超過150kb），測序速度快，測序數據實時監控，機器方便攜帶等，但其單芯片測序成本還是在幾百美金以上。
總的來說，基因測序技術從第一代發展至第四代，提升基因測序效率的同時，也降低了基因測序的成本。80年代，凝膠電泳技術每天只能檢測約10kb的基因數據，全基因組測序需要30億美元。如今，基因數據檢測量每天可達千億kb，而2016年左右人類全基因組測序的成本已經降至1000美元，預計未來仍將進一步下降。
從基因合成技術看，初代DNA合成技術是基于亞磷酰胺的DNA合成法；隨著光刻合成、電化學脫保護合成、噴墨打印的三種芯片式原位合成技術以及超高通量的DNA合成技術被開發出來；DNA合成質量和通量得到有效提升，合成成本快速下降。第四代酶促合成技術也已進入市場，這種方法可以合成比化學法更長、更復雜的DNA，無論有沒有DNA模板，酶促法都可以工作。
從基因編輯技術進展看，隨著第三代CRISPR/Cas技術的商業化，相比于ZFNs和TALENs技術，基因設計難度和構建難度要小很多，成本更低，開發周期更短，靶向修飾效率更高，同時還具有多靶點編輯以及RNA編輯的優勢。
綜上，隨著合成生物學三大底層技術不斷進步，加之大數據技術、信息技術的進步，以及AI在元件工程、線路工程、代謝工程、基因組工程、生產過程優化等領域的輔助作用增強，DBTL循環加速，合成生物學基礎研究成果持續爆發。
從WebofScience每年發表的合成生物學領域相關論文數量來看，2000年，領域內發表的論文數量為809篇，2022年達到了17456篇，增長超過20倍；從專利情況看，每年申請的合成生物學相關專利也由2004年的59項增長到2022年2899項，增長了48倍。
隨著政策利好和行業發展逐步成熟，合成生物學基礎研究有望成果倍出，為行業快速發展奠定基礎。
5.1.2.醫藥是合成生物未來主要的應用領域
根據StartUs Insights的預測，在2024年合成生物學領域十大創新趨勢中，基因和細胞治療占比高達31%；合成疫苗占比為12%。兩者合計占比達到43%。
從中國知網2024年發表在學術期刊上的文獻數量看，以“合成生物”為主題的文章中，下載次數超過1000次的文章共4篇，分別為：《近十年天然產物藥物的生物合成研究進展》、《藥用植物益生菌促藥效成分生物合成的研究進展》、《轉錄組和代謝組聯合分析揭示大葉黃精皂苷生物合成相關酶基因》、《酵母合成蝦青素的研究進展》，其中3篇均為合成生物學在醫藥領域的研究。
5.1.3.平臺型公司是未來的發展方向
選品和規模化生產對合成生物企業能否做大做強起著至關重要的作用。兩者并不矛盾，傳統合成路徑的選品未必適合用合成生物路徑轉化，一方面可能難以實現大規模生產，另一方面則可能面臨成本高企的困境。成果轉化效率的高低直接影響著企業未來的發展。我們認為，只有具備上游研發能力，中試放大能力以及良好的產品渠道開拓能力的企業，才能夠根據需求高效整合全產業鏈條生產，從而實現規模化，穩定化產出，達到成本效益的平衡；同時，處于對全鏈條有了深度理解，企業才能夠持續創新和發展。而這一過程并非一蹴而就，需要硬件，軟件，人員，經驗，資金相結合。因此，研發、生產一體化的平臺型公司更有望成為未來的發展方向，而高利潤、低產量，對成本敏感低的產品是當下明智的選擇。
5.2.合成生物產業面臨的挑戰
5.2.1.全鏈條技術發展仍處于初級階段
在以細胞為基礎的合成生物學路徑中，不僅需要最小化有毒中間產物的積累，同時還需要在最大化目標產物產量的同時，盡量不影響宿主表型；標準化、規模化生產仍然是科學家追求的目標，過程中存在不可預見性、不相容性以及合成，測試、生產過程中高復雜度的挑戰；無細胞合成生物體系雖然解決了合成效率，難表達蛋白質合成，高通量蛋白質篩選，蛋白質后修飾等問題，但仍然存在缺乏低成本且高效的真核生物無細胞蛋白合成系統（簡稱CFPS系統，全稱為：Cell-Free Protein Synthesis system）等挑戰。
5.2.2.存在生物安全和生物安保問題
生物安全是指在新興生物技術的開發應用過程中，由于忽視、意外、故意導致對生態環境和人體健康造成風險和傷害；在合成生物學領域，因為研究者的疏忽，導致實驗室細菌、病毒逃逸，或對解碼和重組這些微生物而開展的技術和知識保存網絡的
存儲安全，論文發表泄露等問題而帶來嚴重生物安全事故，都屬于生物安全問題。無論這些人工合成的微生物是否對環境和人體健康有害，都有可能跟其他生物發生相互作用而帶來不可預知的后果，從而可能對人類和環境帶來健康威脅。
生物安保指的是由于技術知識存在被故意濫用的可能，而迫使人們對其進行一系列有效的預防和控制措施，側重應對生物威脅。比如網絡攻擊，不需要攻擊者與合成材料直接接觸，只需要通過篡改遺傳密碼等行為就可以在科學家不知情的情況下，制造出有害的危險物質，或者具備攻擊性的生化武器。
目前針對合成生物學的法律法規以及監管還存在一定的空白。
6.全球合成生物產業發展現狀
6.1.全球合成生物市場規模及展望
根據《中國合成生物產業白皮書2024》，2018年-2023年全球合成生物學產業市場規模從53億美金增長到171億美金，年復合增長率為26.40%；預計2028年，全球合成生物市場規模將達到498億美金。2023-2028年，年復合增長率為24.84%。
根據novaone advisor最新數據，2023年全球合成生物學市場規模為140.9億美元,預計到2033年將達到約801.7億美元,2023年至2033年的年復合增長率(CAGR)約為18.99%。307億元。23-26年的年復合增長率為26.68%。
綜上，2023年全球合成生物市場規模約在140億-180億美金之間，未來10年的年復合增長率預計在18%-27%之間，全球產業有望保持中高速增長態勢。根據麥肯錫的數據，預計2030－2040年，合成生物學每年帶來的經濟影響將達到1.8至3.6萬億美元。
6.2.全球多國出臺政策支持合成生物學發展
從全球范圍看，各國政府政策頻出以促進產業快速發展。2014年，世界經濟合作與發展組織（OECD）發布《合成生物學政策新議題》，認為合成生物學領域前景廣闊，建議各國政府把握機遇。
6.3.全球合成生物企業融資情況一覽
從全球生物醫藥的融資情況看，2023年，全球共完成醫療健康領域一級市場投資3076筆，同比增長0.62%；累計融資574億美元，融資總額同比下滑21%。折算成單筆交易的平均融資額看，2023年，單筆交易的平均融資額為1866.06萬美金，而疫情前的2018那年，單筆交易平均融資額為2105.06萬美金，醫藥健康領域投資正在經歷資本寒冬。
相比之下，合成生物學從2014年Q3起，基本每筆風險投資的交易額均穩定地保持在500萬美金以上，顯著高于2018年水平；2024年3月，SynBioBeta發布了《2024年合成生物學年度投資報告》，報告顯示，全球合成生物企業在2021年達到融資高點后，融資額逐年下滑。2023年全年，合成生物學初創公司合計融資69億美元，比2022年總融資額（100億美元）減少了31億美元。整體融資額的下滑主要來自于融資交易次數的下降。可以看到，在整體融資環境較差的背景下，投資者趨于謹慎，投資邏輯也從此前對前沿技術的熱愛逐步轉變為對商業確定性的找尋。
7.我國合成生物產業發展概述
7.1.我國合成生物產業發展歷程
前文提到，2000年《自然》（Nature）雜志報道了人工合成基因線路研究成果，合成生物學的概念被學術界公認并開始受到關注。相比之下，我國合成生物學產業起步于國際晚了約7-10年。
2007年中國科學院面向2050年的“生命起源、生物進化和人造生命”路線圖啟動；2008年中國科學院批準上海生命科學研究院成立合成生物學重點實驗室；2010年以來，中國在合成生物學領域的頂層戰略規劃逐步加強，包括大量的學術活動及科技界與政府管理機構的互動。業內比較有影響力的會議為以下兩個：1）香山科學會議。2008年該會議首次討論了合成生物學的背景、進展和展望；2014年討論了合成生物學和中藥，2017年會議為國家設立合成生物學重點專項提供了重要思路。2）2010-2012年間，中科院與中國工程院、英國皇家學會與英國工程院、美國科學院與美國工程院共同發起了“三國六院”系列會議，通過三次會議討論了實現和合成生物學價值所需的資源、環境和必要條件；梳理了合成生物學的新方法、技術、工具和平臺；并探討了下一代工具，平臺和基礎設施及相關政策，使中國合成生物學步入正常發展軌道。
2010年開始，“973計劃”在生物催化與生物轉化研究方向的基礎上,啟動部署“合成生物學”專題研究，5年連續安排了10個項目，為中國合成生物學發展奠定了重要基礎。
2018-2019年，國家啟動合成生物學重點專項，專項的主要研究方向和重點研究任務概括為4個方面:基因組人工合成與高版本底盤細胞，人工元器件與基因回路，人工細胞合成代謝與復雜生物系統，使能技術體系、平臺和生物倫理與生物安全評估等。專項為中國合成生物學研究提供了穩定、持續的經費支持，從“973”到重大專項，共立項支持了60多個重大項目及一批青年項目，促進中國合成生物學基礎研究成果轉化。
2009年-2029年間，先后建成了成建制重點實驗室和研究中心，主要集中在上海、天津、深圳。1）上海基地。2008年，上海生命科學研究院成立合成生物學重點實驗室，2011年，上海交大建設微生物代謝國家重點實驗室；2015年交大聯合其他機構成立了上海合成生物學創新戰略聯盟。2）天津基地。2018年，天津大學建設合成生物學前沿科學中心；2019年，中科院天津工業生物技術研究所聯合有關單位建設國家合成生物技術創新中心。同年11月，科技部發布《科技部關于支持建設國家合成生物技術創新中心的函》，指出按照戰略導向部署重點任務。從國家戰略和產業需求出發，凝練創新中心的領域布局和重點任務，主要聚焦于合成生物關鍵核心技術和重大應用方向，重點突破工業酶和核心菌種自主構建和工程化應用的技術瓶頸制約，引領構建未來生物制造新的技術路徑，形成重大關鍵技術源頭供給，為提升我國合成生物領域企業和產業創新能力提供有力支撐。3)深圳基地。2017年，中科院批準深圳先進技術研究院成立合成生物研究所，并牽頭組建深圳合成生物產業協會，推動產學研一體化；2018年深圳批準建設全國首個合成生物研究重大科技基礎設施。同時深圳設施還參與成立國際合成生物設施聯盟，為大科學設施的全球合作提供一種積極的范式。
同年，深圳批準深圳先進院牽頭組建深圳市合成生物學創新研究院，與合成生物設施項目“二位一體”同步建設。2019年，深圳先進院牽頭組建深圳市合成生物學創新研究院(簡稱“合成所”)，與合成生物設施項目“二位一體”同步建設。合成所在生物功能分子合成進化、基因線路設計原理、酵母染色體合成、天然產物合成、微生物組合成等前沿項目上已達到了與國際先進水平并跑的層次，代表性成果刊登于多家頂尖期刊。
7.2.2010年之后我國逐步加強合成生物領域的頂層戰略規劃
2010年之后，我國逐步加強合成生物領域的頂層戰略規劃，密集出臺加快合成生物創新發展的政策文件，打造合成生物產業集群、產業集聚地、產業創新高地等成為各地政策和布局的焦點。
2016年公布的《“十三五”國家科技創新規劃》以及2017年發布的《“十三五”生物技術創新專項規劃》都將合成生物技術列為“構建具有國際競爭力的現代產業技術體系”所需的“發展引領產業變革的顛覆性技術”之一。
2018年5月，科技部發布的《“十三五”生物技術創新專項規劃》在提升生物技術原創性水平，打造生物技術創新平臺，強化生物技術產業化三方面提出了具體目標，并提出要突破的前沿關鍵技術，包括新一代生物檢測技術合成生物技術、納米生物技術等。
2020年9月，國家發改委和科技部發布《關于擴大戰略性新型產業投資培育壯大新增長點增長極的指導意見》，提出支持包括建設合成生物技術創新中心在內的各項細則，促進生物技術大力發展。
2021年，《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》明確將合成生物列為科技前沿領域方向之一。同年，農業農村部印發了《“十四五”全國農業農村科技發展規劃》，提出要突破合成生物技術、構建高效細胞工廠和人工合成生物體系。研究新型全基因選擇模型，建立適合不同動植物物種的全基因組選擇平臺。9月，教育部辦公廳印發了《新農科人才培養引導性專業指南》，提出在生物育種科學領域，通過“個性化、強基礎、重創新”全方位育人，著力夯實動植物種質資源創新、生物進化與馴化、遺傳與表觀遺傳學、基因組學、系統生物學、合成生物學、育種信息化等現代育種理論基礎；同年年底，國家出臺《“十四五”醫藥工業發展規劃》，指出實施綠色生產技術應用示范項目。圍繞原料藥生產中應用面廣的綠色生產技術，如合成生物技術等，組織實施一批應用示范項目；發改委正式發布《“十四五”生物經濟發展規劃》，提出推動生物技術和信息技術融合創新，加快發展生物醫藥、生物育種、生物材料、生物能源等產業。
2023年7月，農業農村部發布《農業“火花技術”發現、評估與培育實施辦法（暫行）》，將合成生物學領域列入農業“火花技術”，推進高水平農業科技自立自強，發揮農業科技支撐引領作用，牢固樹立科學首創精神，鼓勵自由探索，加快建立農業“火花技術”的發現、評估和培育機制。
2024年1月，工信部等7部門發布《關于推動未來產業創新發展的實施意見》，提出加快細胞和基因技術、合成生物、生物育種等前沿技術產業化。3月發布的《2024年國務院政府工作報告》指出，要加快發展新質生產力，積極打造生物制造、商業航天、低空經濟等新增長引擎。
2024年6月21日，農業農村部在對十四屆全國人大二次會議第5786號建議的答復中表示，近年來，農業農村部先后頒發了乙醇梭菌蛋白、甲基莢膜球菌蛋白等新飼料原料證書，其中乙醇梭菌蛋白已形成年產2.5萬噸的產能。下一步，將持續優化完善飼用微生物及其制品安全性評價要求，簡化飼用氨基酸、微生物蛋白等相關產品的評價程序。加快應用合成生物技術研發及相關產品審批上市供應。支持飼用豆粕替代產品生物制造技術研發創新與示范應用，助力提升養殖業的飼料轉化效率，以新質生產力推動飼料養殖行業高質量發展。
預計未來我國的生物制造產業仍有望處于政策紅利期。
8.我國地方層面合成生物產業發展概述
地方層面也高度重視合成生物產業的發展，繼2022年《“十四五”生物經濟發展規劃》多次提及“合成生物”后，除中國臺灣和港澳地區，我國31個省份、自治區和直轄市中，青海和西藏因地處高原地區，并未出臺合成生物相關的政策，其他29個省份、自治區和直轄市都紛紛積極出臺政策支持合成生物產業發展。
下文就各地方合成生物產業發展情況做簡要概述。
8.1.山東省：合成生物制造產業在全國具有較強競爭力
山東省透明質酸研發、生產技術、規模和市場份額全球領先，產品市場份額占全球40%，全國份額70%以上；功能性糖醇國內市場占有率70%，國際市場35%。
8.2.浙江省：杭州發布地級市層面首個合成生物專項政策
8.3.廣東省：深圳是國內合成生物的重要一極
2021年，深圳市光明區推出了全國首個合成生物專項扶持政策，支持合成生物戰略科技力量建設、創新鏈建設、產業鏈建設、生態鏈建設以及合成生物界定等5章25條，企業也可以申請深圳市合成生物重大專項支持計劃以獲得支持。深圳市正通過產業鏈、創新鏈、人才鏈、教育鏈的“四鏈”協同模式，集中集約高效利用資源，推動該市合成生物學研究及合成生物產業走在全國前列、躋身世界一流。
8.4.河北省：全國首個發布生物制造產業發展藍皮書的省份
2021年，河北省發展改革委組織編制、印發了《河北省戰略性新興產業發展“十四五”規劃》，提出加快生物產業創新發展步伐，發展壯大生物醫藥、現代中藥、生物醫學工程、生物農業、生物制造等產業，增強生物安全保障能力。
8.6.江蘇省：依托南京、無錫、常州全速搶灘合成生物產業
2023年11月，江蘇省發布《關于江蘇省政府加快培育發展未來產業的指導意見》，提出加快培育合成生物等10個成長型未來產業等。合成生物領域，加速DNA/RNA底層技術突破驗證和轉化擴容，積極發展基于生物信息學和機器學習的DNA/RNA自動合成系統，超前布局定量合成、蛋白質設計、細胞設計、高通量篩選等前沿技術，推動合成生物技術在農業、食品、材料等領域的顛覆性創新與工程化應用。
8.7.上海市：打造一核兩翼的合成生物產業空間布局
2023年9月25日，為加快推進上海合成生物技術創新與產業化應用，上海發布《上海市加快合成生物創新策源—打造高端生物制造產業集群行動方案（2023－2025年）》，總體目標為到2025年，涌現若干項具有國際影響力的合成生物領域科研成果、一批領先企業和高端人才，構建基礎研發領先、創新轉化活躍、產業主體蓬勃發展和產業生態健全完備的新發展格局。到2030年，建設合成生物全球創新策源高地、國際成果轉化高地和國際高端智造高地，基本建成具有全球影響力的高端生物制造產業集群。
8.8.北京市：依托昌平進軍合成生物產業
昌平區是北京國際科技創新中心建設的重要承載區，依托未來科學城，加速布局合成生物制藥產業。
8.9.天津市：以合成生物為抓手之一推動制造業高質量升級
天津是合成生物學研究的重要前沿陣地，擁有南開大學、天津大學、中科院工業生物技術研究所等一大批高校、科研機構和頭部企業集聚，具有良好的研究基礎和發展前景。
8.10.黑龍江省:依托生物資源，大力發展生物經濟
2016年，《黑龍江省培育和發展新興產業三年實施方案》發布，提出實施生物基材料替代工程。培育引進骨干企業，依托秸稈、生物廢棄物等多種生物質原料資源，實施生物基日用塑料制品、包裝、制造、紡織、農用地膜、醫用等相關領域生物基材料及制品示范項目。
8.11.遼寧省：依托沈陽布局合成生物前沿技術
2020年1月，《遼寧省“十四五”科技創新規劃及中長期2021-2035年科技發展規劃項目指南》印發。劃中提及需圍繞合成生物學等技術做好“十四五”及中長期發展的戰略研究和科技發展規劃。
8.12.內蒙古自治區：依托托克托縣生物發酵先天優勢打造重要生物制造產業基地
2021年9月，內蒙古自治區人民政府辦公廳關于印發自治區“十四五”科技創新規劃的通知，通知指出要圍繞醫藥、化工、農牧業等產業發展和生物安全的重大科技需求，利用生物技術開展關鍵技術研究與轉化應用，強化生物安全科技創新支撐。
8.13.山西省：合成生物產業生態園區將步入項目投產期，聚集生物基新材料
2020年10月，合成生物龍頭企業上海凱賽生物技術股份有限公司與山西轉型綜合改革示范區簽署項目合作協議：山西合成生物產業生態園區開工建設，一期投資約450億元，二期投資約350億元，預計建成投產后年產值達千億以上。該園區是迄今全球最大的合成生物產業園區。園區規劃圍繞“上游：系列生物基聚酰胺及關鍵單體——中游：民用絲、短纖、工業絲、特種尼龍、連續纖維復合材料——下游：紡織、成衣、復合材料制品加工”等產業鏈條建設。
8.14.四川省：成都打造具有前沿特征“BT+IT”生物經濟創新區
2024年6月，首批11家四川省中試研發平臺組建。其中包括：四川省微生物合成與生物制造中試研發平臺。中試研發平臺是以高校、院所或企業科研平臺為依托，為科技成果進行概念驗證、中間試驗（包括工藝流程優化、工程樣機開發、中小批量試制生產、樣品試驗檢測等）的科研開發實體。
8.15.重慶市：布局食品，農業，能源等生物制造領域
2022年7月9日-10日，生物化工助力“雙碳”目標高峰論壇暨第一屆中國西部合成生物制造國際前沿研討會在重慶舉行。中國工程院院士鄭裕國等來自二十多個國家、400多名專家和業界代表線上線下參會，圍繞生物化工和合成生物學領域顛覆性技術、產業發展現狀和未來趨勢展開深入探討。
8.16.湖南省：常德津市將打造湖南合成生物制造產業高地
2023年10月，湖南省委、省政府出臺《關于加快建設現代化產業體系的指導意見》；12月，印發《湖南省現代化產業體系建設實施方案》，明確提出要“著力發展系統生物學、合成生物學等核心底層技術，重點攻克生物合成前沿技術，促進合成生物技術在農業、化工、醫藥、環保等領域的應用，支持長沙創建國家生物經濟先導區”，近年來，參照上海、浙江等工業經濟先進地區做法，統籌先進制造業高地專項、科技創新專項，通過支持“揭榜掛帥”、重大產業項目等方式，對合成生物有關的研發及產業化項目給予資金支持。
8.17.安徽省：合肥市推進生物制造產業高質量發展行動方案（2024-2026）》發布
2024年5月25日，《合肥市推進生物制造產業高質量發展行動方案（2024-2026）》發布，目標為力爭到2026年，基本建成全鏈條創新平臺體系，打造國內一流生物制造產業園區，培育引進一批具有國際影響力的生物制造領域領先企業，形成初具規模業態完整的生物制造產業集群，構建應用研發領先、創新轉化活躍、產業主體蓬勃發展和產業生態健全完備的發展格局。
8.18.陜西省：西咸新區為合成生物重點布局區域
陜西省目前已形成以創新藥研發、醫藥制造領域為主的高新區，以“航天+生物醫藥”“人工智能+生物醫藥”的航天基地，以基因檢測、細胞治療領域為主的西咸新區等三大產業集群。其中，高新區在生物技術開發領域培育了巨子生物、金磁納米生物等代表性企業；西咸新區則將生物醫藥作為特色產業納入新區“3+7+N”產業布局，聚集了陜西數字醫藥產業園、大健康科技產業園、秦創原陜藥生物制品（疫苗）項目、康龍化成西安生物醫藥研發項目，空軍軍醫大學、大健康產業園等重點項目。
8.19.新疆維吾爾自治區：霍爾果斯經濟開發區培育合成生物產業發展
2011年，伊犁川寧生物技術股份有限公司落地霍爾果斯經濟開發區伊寧園區，是一家主要以玉米和大豆為原料生產抗生素中間體的生物制藥企業，擁有國際最先進、成熟的生物發酵、化學提取、酶解、控制和節能環保技術。同年，新疆蘇源生物工程有限公司落地伊寧，通過玉米淀粉生產L—苯丙氨酸。
8.20.廣西省：將利用氣候、資源優勢打造合成生物產業鏈優勢
廣西省是我國產糖量最大的省，為微生物發酵提供成本競爭優勢。由于廣西省常年溫度適宜，發酵過程中液體起始溫度較高，節省了能源成本。
2020年，位于廣西南寧的漢和生物正式建立合成生物學產業技術研究院，2022年4月，公司榮獲南寧市發展和改革委員會認定的“合成生物工程研究中心。
8.21.其他省份合成生物產業處于發展初級階段
甘肅省
2021年10月，甘肅省人民政府辦公廳發布關于印發《甘肅省“十四五”科技創新規劃的通知》。通知指出，要堅持需求導向和前沿引領相結合，形成基礎研究和應用基礎研究融合發展的局面。在合成生物學研究的重點方向上，要進行抗病育種新技術的開發與應用，多肽和蛋白質類新藥等生物醫藥制品的研發和產業化，基因組編輯，復雜基因賄賂和代謝通路的設計。
海南省
2021年6月，海南省人民政府辦公廳發布關于印發《海南省“十四五”科技創新規劃》的通知，提出加快合成生物前沿技術的研發。在現代生物治療技術領域，提出加大免疫細胞基因工程修飾技術等產品研發及臨床轉化關鍵技術研究。在重大生物制品研制上提出，加強工程細胞構建等關鍵技術和瓶頸技術研究。
云南省
2022年3月，云南省政府印發《“十四五”生物醫藥產業創新發展規劃的通知》，規劃指出，加快構建合成生物技術創新體系，支持開展基因組設計合成研究，為新型生物學治療方法、疫苗、材料、疾病控制等方面的基礎性研究提供技術支撐。
寧夏回族自治區
2021年9月，印發《寧夏回族自治區科技創新“十四五”規劃》。規劃指出，要持續開展有毒有害原料替代、生物合成和生物催化、無溶劑分離等生物化學原料藥、制劑及醫藥中間體的清潔生產工藝研發；開發高端和特色的生物化學原料藥新產品。引進轉化生物法制備新型燃料等生物基化學品的綠色生物制造技術。
福建省
2021年7月，福建省政府印發《福建省“十四五”制造業高質量發展專項規劃》。規劃指出，要發揮福建師范大學工業微生物發酵技術國家地方聯合工程研究中心、福建省植物功能生物學與綠色農業重點實驗室等平臺作用，加快合成生物學、酶工程、發酵工程等生物工程技術研究及其產品開發，提高微生物制造技術水平。支持利用微生物細胞轉化或酶催化技術將淀粉和生物質轉化為生產所需的生物材料，發展生物基綠色化學品、生物基高分子材料、維生素、輔酶和氨基酸等產品。
吉林省
2023年12月發布關于打造吉林省生物醫藥與高端醫療器械產業新賽道實施方案的通知，提出要聚焦產業高端，如合成生物等領域。
江西省
2022年4月，贛州出臺《贛州市扶持醫藥健康產業發展若干政策措施（試行）》，明確支持醫藥健康項目建設、支持區域性醫療康養中心建設、支持產業創新升級、強化金融支持、強化產醫研用支持等促進生物醫藥產業發展的政策措施。
貴州省
2017年2月16日，貴陽中醫學院與中國科學院合成生物學重點實驗室合作框架協議簽訂。
9.我國合成生物產業市場規模及展望
9.1.我國合成生物產業市場規模
前瞻網發布的報告顯示，根據Research and Markets的數據，在全球市場持續擴張的情況下，中國也成為發展潛力最大的市場之一，2023年中國合成生物學市場規模約11.5億美元，預計未來將以23%的增長率增長，綜合以上數據，預計2029年中國合成生物學市場規模將達到40億美元。
目前合成生物學底層技術與關鍵核心技術研發不斷取得突破，正處于邁向快速產業化的關鍵時期。隨著各省市自治區政策的持續落地，加之我國在微生物發酵方面的產業優勢，全球性的合成生物產業集群有望在我國崛起。
10.河南省合成生物產業發展現狀
10.1著力構建“一核、五基地”為主體的生物經濟發展布局
10.1.1鄭州：全面推進鄭州航空港區國家高技術生物產業基地（核心區）建設
2022年6月，《鄭州市“十四五”戰略性新興產業發展總體規劃(2021—2025年)》提出，到2025年，力爭全市生物醫藥產業規模達到1500億元以上。構建高能高質高優“153N”戰略性新興產業體系，其中，“5”是提質發展新能源汽車、生物、新材料、高端裝備制造、節能環保等五大特色優勢產業；提出“一核引領、多點支撐”總體產業空間布局。“一核”，即全面推進鄭州航空港區國家高技術生物產業基地（核心區）建設。“多點”，即在全市范圍內打造若干個生物產業基地作為全市生物產業重要支撐。
10.1.2洛陽：未來打造國內最大生物酶數據庫平臺
洛陽本地優勢生物經濟相關產業，主要以生物制品、動物疫苗、診斷試劑與儀器、預防及治療藥品四大重點領域為主。
10.1.3濮陽：成功培育全國唯一一條完整的生物基可降解材料產業鏈條
2014年10月28日，國家發改委、財政部批復濮陽南樂縣生物基材料產業集群，為全國兩家之一、全省唯一重點扶持的生物基材料示范性產業集群。產業集群發展至2023年10月，南樂縣已成功培育出全國唯一一條完整的生物基可降解材料產業鏈條。
10.1.4南陽：聚焦豆粕減量替代
南陽將把生物農業、生物質能源等產業作為南陽發展生物經濟的特色產業，加強科技創新，推動南陽生物經濟規模化、集群化、高端化跨越式發展。
10.1.5商丘：已形成較為完整的生物醫藥產業鏈，合成生物仍處于初級階段
在生物藥品制品方面，依托牛津大學（蘇州）高等研究院商丘分院、南京大學（商丘）生命健康研究院等，柔性引進國內外頂級科學家，突破創新型生物治療產品制備及創制關鍵核心技術，開發核酸、抗體、疫苗等新型生物藥物，重點引進培育高質量的長效重組蛋白及多肽類藥物項目，向終端藥品、先進藥品以及保健藥品拓展，加快新藥創制和產業化。
10.1.6周口：鄲城打造全國重要生物基可降解材料基地
周口在合成生物領域的定位是：發揮生物醫藥、生物制造產業優勢，加快發展新型生物藥品、新型化學藥制劑等產業，完善生物發酵聚乳酸全產業鏈，建設全國重要的原料藥和生物基可降解材料產業基地。
10.1.7其他河南地區
?鶴壁
2023年，河南生物產業集團有限公司在鶴壁正式揭牌成立。河南生物產業集團注冊資本為30億元，管理新拓洋生物工程有限公司、河南飛天生物科技股份有限公司、鄭州拓洋實業有限公司、河南成果轉化生物科技有限公司、河南駿業科技發展有限公司、河南騏業科技發展有限公司等企業。截至2023年12月，河南生物產業集團管理資產35億元，凈資產16億元。
?開封
2023年4月22—23日，由省部共建作物逆境適應與改良國家重點實驗室王學路教授主持的國家重點研發計劃“合成生物學”重點專項“以碳增氮高效生物固氮回路設計與系統優化”項目啟動會在河南開封召開。
新鄉
2024年1月4日，河南省科技廳頒發了關于2023年度擬認定河南省工程技術研究中心名單的公示，位于新鄉的河南科技學院生命科學學院申報的“河南省藥物合成生物學工程技術研究中心”（下稱中心）成功獲批立項建設。河南省工程技術研究中心是國家創新體系的技術創新基地，是加速科研成果工程化應用，推動產業核心競爭能力提升的省級創新平臺，該中心凝聚天然藥物開發、生物技術制藥和基于AI的藥物設計與改造3個研究方向，以微生物和植物源性天然藥物、蛋白藥物、核酸藥物為主要研究內容，通過綜合利用產學研合作體系，致力于建設成為省內領先、國內先進的藥物合成生物學技術研究基地和服務平臺。
10.3河南省合成生物產業發展前景
河南是全國第二大產糧大省，人口排名全國第三，是全國重要的綜合交通樞紐，在發展合成生物學方面具備先天優勢，但相比于山東，浙江，廣東，江蘇，上海發展還相對落后，存在合成生物產業產品附加值低，技術研發能力不足等問題。合成生物產業的發展需要政府、產業、高校、研究院所、下游應用全鏈條打通。下文就河南省合成生物產業發展提出一些不成熟的建議。
1）政府在鼓勵產業發展過程中，要避免陷入過于求新的誤區。傳統產業的升級也是新質生產力重要的發力方向。傳統產業利用新技術，前沿技術，特別是顛覆性技術進行產業的升級改造也能夠有效形成新質生產力。通過政策引導鼓勵高校與傳統發酵產業合作溝通，加強生物制造相關底層技術（如工業菌種優化等）、產業關鍵核心技術（如生產放大工藝等）、生物制造基礎應用技術等研究，解決傳統發酵企業原創性差的痛點。優化相關政策法規以促進技術創新和產業發展。與國內外知名高校合作，在省內院校設置合成生物學專業。
2）打造公共服務平臺體系。合成生物學最大的難點是從實驗室到產業化的中間工藝放大環節。通過和國內頭部企業進行中試平臺建設，產業基金出資配備先進儀器設備和吸引高水平人才入駐，加速合成生物成果轉化。對于初創生物企業研發周期長，投入高，資金不足等問題，可參照成都的“創新券”模式，成都天府國際城自2021年起正式對區域內企業發布向公共技術服務平臺購買科學研究、檢驗檢測、中試熟化、臨床試驗等服務而發放的配額憑證“創新券”。
通過創新券的使用可以用來抵扣與第三方平臺的服務費用，既減輕了企業的資金壓力，又為生物城完善上下游產業鏈提供了契機。
3）打造辨識度高的產業集群。通過管理制度，人才政策，產業基金，金融服務等政策傾斜，加強龍頭企業以及高附加值技術成果引進，優先支持建設3-5個省級合成生物學重點項目，發揮示范引領作用，結合各地市產業特點支撐合成生物產業集聚發展。
4）從終端應用驗證角度看，根據河南本地下游的優勢產業，建議合成生物學產業在應用端重點聚焦農業，化工，新材料，食品（人和動物），醫藥等細分領域的發展機遇。
5）進一步優化政務服務，打造良好的企業生態體系。在合成生物產業園區，通過線上線下融合服務，快速解決企業問題；推廣工商注冊綠色通道，縮短企業注冊時間；聯動市場監管局、知識產權保護中心，為園區建立知識產權快審通道等，強化資源供給保障。
6）合成生物經濟的監管體制、決策機制和政策體系改進，包括環保和安全生產監管；在涉及倫理和安全問題的前沿技術領域（如基因編輯、干細胞治療和克隆等）需建立專家評估和決策機制，以有序規范推進技術的研發和產業化，確保合成生物產業得到適當監管和管理。
H.E.L致力于工藝篩選優化、反應量熱和絕熱加速量熱
在反應過程安全和反應放大中的解決方案
過程安全與反應風險｜電池絕熱量熱儀
化學合成與高壓催化｜生物反應器系統
H.E.L——Hazard Evaluation Laboratories成立于1987年，總部設在倫敦，在中國、美國、德國、意大利、印度擁有分公司。全資的赫伊爾商貿（北京）有限公司于2020年在北京設立。
關于綠綿科技
2001年成立的北京綠綿科技有限公司(簡稱：綠綿科技)以體現客戶服務價值為宗旨，以專業精神和技能為廣大實驗室分析工作者提供樣品前處理、樣品制備及分析、實驗數據精確分析和管理的全面解決方案，致力于協助客戶提高分析檢測的效率和水平。
主要代理產品：GC/MS/MS,LC/MS/MS新機租賃業務/LUMTECH循環制備液相/靜音型雙頻超聲清洗/Knauer研發，中試和生產脂質納米顆粒（LNP)碰撞噴射混合器系統/冰點滲透壓儀、液相/超高壓液相色譜儀、在線SPE液相色譜儀/法國F-DGSi氮氣，超高純氫氣氣體發生器，液氮發生器/Cytiva生命科學設備/LabOS實驗室運營系統/MassWorks準確質量數測定及分子式識別系統/MsMetrix氣質香精香料分析軟件/Sin-QuEChERS農殘凈化柱/制藥企業質量回顧性報告系統（QRS)/英國赫伊爾生物反應器，電池絕熱量熱、催化劑合成。
關于綠綿科技
北京綠綿科技有限公司(簡稱：綠綿科技)以體現客戶服務價值為宗旨，以專業精神和技能為廣大實驗室分析工作者提供樣品前處理、樣品制備及分析、實驗數據精確分析和管理的全面解決方案，致力于協助客戶提高分析檢測的效率和水平。主要代理產品聯系電話：010-82676061/2/3/4/5/6/7/8
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