基础化工：合成生物学：其命维新，引领未来_24页_2mb

基础化工行业研究报告：合成生物学引领未来

核心内容概述

合成生物学作为多学科融合的前沿领域，已在全球范围内引发广泛关注，并在多个产业中展现出广阔的应用前景。它通过基因工程手段对生物体进行改造和调控，实现对化学品、药品、生物能源等产品的定量可控生产，推动绿色化工制造的发展。合成生物学在化工领域的应用，不仅具备生产优势，还面临一定的产业化壁垒，但其未来发展前景被广泛看好。

主要观点与关键信息

1. 合成生物学的定义与特点

• 定义：合成生物学是融合生命科学、工程学与信息科学的跨学科领域，旨在设计、改造和创造生物系统以实现特定功能。
• 特点：
  • 具备“工程化特质”，采用“设计—构建—测试—学习”（DBTL）闭环策略。
  • 以基因编辑、DNA合成等为使能技术，推动生物制造的发展。
  • 可实现对生物合成路径的精准控制，生产更高效、更环保的产品。

2. 合成生物学的发展动因

• 政策推动：美国、英国、法国等国家通过战略投资和政策支持，推动合成生物学的快速发展。
• 基础研究积累：合成生物学在2000年至2020年间经历了从基础研究到应用转化的快速发展。
• 技术突破：DNA合成和基因组编辑技术的突破，极大提升了合成生物学的研发效率和产业化能力。
• 融资增长：合成生物学行业融资额持续增长，2021年成为投资元年，推动技术向市场转化。

3. 合成生物学的产业化优势

• 绿色制造：合成生物学能够利用可再生资源（如糖、淀粉、纤维素、二氧化碳）生产化学品，相较于传统石化路线更节能低碳。
• 成本优势：部分生物法产品（如L-丙氨酸、1,3-丙二醇）具备显著的成本优势。
• 技术先进性：合成生物学在产品品质、生产效率等方面优于传统方法，例如西格列汀的生物合成方法总得率和效率更高。
• 平台效应：通过菌种改造，一个菌种可以生产多种产品，提升生产效率和资源利用率。

4. 合成生物学在化工领域的应用

• 应用领域：

  • 大宗化学品：如氨基酸、有机酸、维生素等。
  • 可再生化学品与聚合材料：如1,3-丙二醇、1,4-丁二醇（BDO）、尼龙54等。
  • 精细与医药化学品：如芳香族化合物、抗生素、甾体激素等。
  • 生物能源：如利用微生物将废气转化为燃料和化学品。
  • 食品与农业：如生物法生产食品添加剂、植物基蛋白、转基因作物等。

• 市场前景：据麦肯锡预测，未来10-20年，合成生物学将在化工领域每年影响1600-2700亿美元的市场规模，推动传统工业生产方式的升级。

5. 合成生物学产业化壁垒

• 规模化生产工艺：实现从实验室成果到商业化落地，关键在于解决规模化生产的工艺问题。
• 菌种改造效率：高性能菌种的构建有助于提升转化率、生产效率和产量。
• 后端工艺放大：高效低成本的分离纯化技术是实现生物制造大规模产业化的重要技术瓶颈。
• 产品选择：选择具有长期市场空间和价值的产品，是推动产业化的关键。

6. 合成生物学在中国的发展现状

• 行业阶段：我国合成生物学产业仍处于早期阶段，但已出现部分具备全球领先优势的企业。
• 企业分布：
  • 基础层：企业多集中在DNA合成、基因编辑等使能技术领域，如博雅辑因、泓迅科技、衍进科技等。
  • 应用层：部分企业在生物制造领域具备技术优势，如凯赛生物（长链二元酸）、华恒生物（小品种氨基酸）等。
• 政策支持：多个省份已出台支持合成生物学发展的政策，如北京、天津、浙江、湖北、广东等。

重点公司推荐

• 华恒生物：全球领先的生物法小品种氨基酸生产企业，具备平台效应。
• 凯赛生物：全球生物法生产长链二元酸的龙头企业，技术领先。

风险提示

• 政策风险：政策执行时间和强度变化可能影响行业发展。
• 生物安全风险：合成生物学可能带来生物安全方面的挑战。
• 核心技术失密风险：技术成果可能面临失密风险。
• 技术瓶颈与应用推广风险：技术突破和下游应用推广仍需时间。

投资评级

• 行业评级：强于大市（维持评级）
• 上次评级：强于大市

数据支持

• 全球合成生物学市场规模在2020年为61亿美元，预计到2024年将增长至189亿美元。
• 2017-2020年行业CAGR为16.15%，2021年融资额达180亿美元，占过去12年融资总额的80%以上。
• 合成生物学在化工领域有望每年影响1600-2700亿美元的市场规模。

图表与数据来源

• 图1：合成生物学的多学科融合与应用领域
• 图2：合成生物学的目标与实现途径
• 图3：合成生物制造环节
• 图4：合成生物学的“工程化特质”
• 图5：合成生物学领域的论文发表、专利申请及企业融资情况
• 图6：合成生物学各领域代表性专利分布
• 图7：合成生物学代表性技术史
• 图8：人均基因组测序成本不断下降
• 图9：DNA合成成本不断下降
• 图10：CRISPR系统在合成生物学中的应用
• 图11：2009-2021年全球合成生物学获VC投资情况
• 图12：2021Q1-Q3合成生物学VC投资领域分布
• 图13：2021Q1-Q3合成生物学VC投资集中在应用领域
• 图14：2016-2019年VC对全球合成生物学的投资领域分布
• 图15：合成生物学企业图谱
• 图16：合成生物学主要应用领域
• 图17：2017-2024E全球合成生物学市场规模
• 图18：2019年合成生物学下游应用市场分布
• 图19：合成生物学对化学品的先进制造生产链条
• 图20：合成生物制造的技术先进性
• 图21：利用大肠杆菌以葡萄糖为原料生物合成多种氨基酸和高级醇
• 图22：2030-2040年合成生物学将在化工领域每年影响1600-2700亿美元的市场规模
• 图23：菌种改造在合成生物制造环节的作用

相关报告与资料来源

• 《基础化工-行业研究周报：国家能源局、发改委印发《“十四五”新型储能发展实施方案》，烧碱、有机硅价格上涨》
• 《基础化工-行业研究周报：国家发改委等12部门发布《关于促进工业经济平稳增长的若干政策》，烧碱、纯碱价格上涨》
• 《基础化工-行业研究周报:发改委发布《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南（2022年版）》，纯碱、蛋氨酸价格上涨》
• 各省份政府官网及天风证券研究所

结论

合成生物学作为新一代生物技术，正通过多学科融合推动化工、医药、能源、食品等多个领域的绿色转型与产业升级。尽管面临产业化壁垒，但随着技术进步和政策支持，其在未来10-20年将对传统工业生产方式带来深远影响，成为推动可持续发展的关键力量。