【上海中创产业创新研究院】2023上海合成生物产业发展白皮书_20页_10mb

上海合成生物产业发展白皮书（2023）总结

核心内容概览

《上海合成生物产业发展白皮书（2023）》系统分析了合成生物学的技术趋势、产业发展及应用前景，同时介绍了上海在该领域的产业基础、主要进展及未来布局。该产业被视为继分子生物学和基因组学之后的“第三次生物技术革命”，在医疗健康、化工能源、农业食品、信息技术等多个领域具有广泛的应用前景。

主要观点

技术发展趋势

1. DNA合成/测序

   • 高通量、低成本成为技术迭代关键词。
   • DNA合成技术经历了从柱式合成、芯片合成、超高通量合成到酶促合成的发展阶段，其中超高通量合成技术已成主流，具备成本低、通量高、品质较高等特点。
   • 基因测序技术从第一代发展到第三代，准确率和效率显著提升，成本持续下降，2019年已降至1000美元以下，预计未来十年将降至100美元以下。

2. 基因编辑

   • CRISPR/Cas9技术成为主流，因其高效率、低成本、易操作等优势，逐步替代ZFN和TALEN技术。
   • 技术应用涵盖基因敲除、敲入、抑制、激活、功能筛选等多个领域。

3. 跨学科融合

   • 合成生物学与信息技术的结合成为趋势，如DNA存储、AI辅助设计等。
   • 人工智能在蛋白质折叠预测、基因编辑优化等方面取得突破。

关键信息

全球产业格局

• 美国：合成生物学技术先驱，跨学科布局明显，占全球专利家族数量的59%，是全球最大的区域市场。
• 欧洲：基础创新水平全球领先，应用市场广阔，专利占比约8%。
• 亚太地区：成为全球第三大市场，中国在其中加速崛起。
• 中国：从2008年起布局合成生物学，已形成较为完整的产业链，企业数量和融资规模居国内前列。

上海产业进展

• 合成生物学发源地：上海是国内最早开展合成生物学研究和产业化的城市之一，拥有多项“国内第一”或“首个”。
• 创新策源能力：上海拥有多个顶尖科研机构和实验室，如中科院合成生物学重点实验室、上海交大分子酶学与合成生物学实验室等，多位院士领衔，形成强大的科研力量。
• 优质企业集聚：上海聚集了包括凯赛生物、蓝晶微生物、弈柯莱生物、斯微生物、复星凯特、药明巨诺等在内的优质企业，尤其在医药、食品、化工等领域表现突出。
• “一核两翼”布局：以张江为核心，宝山和金山为两翼，闵行、徐汇、奉贤等区域也积极参与产业布局，形成多点协同发展的格局。
• 产业创新生态：上海通过成立“合成生物学创新战略联盟”和“合成生物创新联合体”，推动产学研协同创新，加速技术转化和产业落地。

产业发展趋势

1. 市场规模快速增长

   • 全球合成生物学市场规模预计在2024年达到189亿美元，2019-2024年复合年均增长率（CAGR）为28.8%。
   • 医疗健康、食品饮料和农业是增长最快的领域，CAGR超过60%。

2. 创投市场持续火热

   • 2021年全球融资总额达180亿美元，创历史新高。
   • 中国在2022年完成54起融资，是医疗板块融资次数最多的细分领域之一。
   • 医疗健康和食品营养是投资热点，预计未来将持续火热。

3. 产业链逐渐完善

   • 上海已形成从上游技术开发（如DNA合成、测序、基因编辑）到中游平台建设（如Amyris、Ginkgo Bioworks等）再到下游应用（如医药、食品、化工等）的完整产业链。
   • 2021年，上海合成生物企业上市融资额居全国第一，有16家上市企业，位居全国第一。

应用发展趋势

1. 医疗健康

   • 合成生物学在RNA药物、基因治疗、细胞免疫疗法、微生物疗法等方面应用广泛。
   • 2022年美国完成全球首例猪心脏基因编辑移植手术，标志着合成生物学在器官移植方面的突破。
   • 麦肯锡预测，未来10-20年，合成生物学将对全球医疗健康领域产生约0.5-1.2万亿美元的经济影响。

2. 化工能源

   • 生物路线逐步替代传统化学路线，应用于生物基材料、精细化工产品、生物能源等领域。
   • 预计未来10-20年，合成生物学将在化工能源领域带来1600-2700亿美元的直接经济影响。

3. 农业食品

   • 合成生物学在作物改良、重组食品、食品添加剂等方面有广阔前景。
   • 需要加强质量监管和成本控制，以实现大规模产业化。

4. 信息技术

   • 合成生物学与信息技术的融合是跨学科应用的成功尝试。
   • DNA存储技术具备高存储密度，未来有望通过工程优化实现商业化应用。

展望与建议

1. 夯实基础研究与创新策源能力

   • 聚焦生物制造等重点领域，推动合成生物学向更深层次发展。

2. 完善产业创新生态

   • 优化产业创新环境，推动技术转化和应用落地。

3. 建立综合治理与科学传播体系

   • 加强监管与科学传播，促进公众认知和行业健康发展。

产业布局与政策支持

• 顶层设计：上海将合成生物学列为重点发展的未来产业之一，制定相关行动方案，推动产业发展。
• 政策支持：《上海市建设具有全球影响力的科创中心“十四五”规划》、《上海市战略性新兴产业和先导产业发展“十四五”规划》等文件均对合成生物学给予重点支持。
• 创新平台：如上海合成生物学创新战略联盟、合成生物创新联合体等，推动协同创新。

企业案例（部分）

总结

上海在合成生物学领域具有显著的产业基础和创新能力，是该领域的“发源地”之一。随着技术进步、政策支持和产业链完善，上海正向世界级合成生物学创新产业集群迈进。未来，合成生物学将在多个领域产生深远影响，成为推动中国生物经济转型的重要力量。