伴隨著生物科學(xué)基礎(chǔ)研究和生物技術(shù)應(yīng)用的迅猛發(fā)展，合成生物學(xué)作為以“建構(gòu)”為核心的新型交叉技術(shù)學(xué)科，被認(rèn)為是認(rèn)識生命的鑰匙和改變未來的顛覆性技術(shù)。目前，合成生物學(xué)已應(yīng)用于醫(yī)療健康、化工、能源、材料、食品消費、美妝護(hù)膚、農(nóng)業(yè)等眾多細(xì)分領(lǐng)域，業(yè)內(nèi)推測，未來60%的產(chǎn)品都可通過合成生物生產(chǎn)制造，一門前沿學(xué)科正在發(fā)展成為一個方興未艾的朝陽產(chǎn)業(yè)。
也是在此大趨勢下，全國多地均在加速合成生物市場投入。近日，長三角合成生物產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新園開園，20個重點項目完成集中簽約，致力打造合成生物產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新策源地，建設(shè)長三角“合成生物港”。而在上海，《浦東新區(qū)加快培育高端生物制造產(chǎn)業(yè)集群行動方案》（以下簡稱《行動方案》）發(fā)布，為加快企業(yè)在合成生物學(xué)領(lǐng)域的戰(zhàn)略布局提供了政策支持。此外，深圳已成為中國合成生物學(xué)代表力量及全球合成生物學(xué)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的核心節(jié)點，正在圍繞以創(chuàng)新鏈布局產(chǎn)業(yè)鏈、以人才鏈匯聚產(chǎn)業(yè)第一資源等“四鏈”協(xié)同模式，加快打造未來產(chǎn)業(yè)體系。
產(chǎn)業(yè)的生機(jī)勃發(fā)隨之帶來了市場的無限想象力，根據(jù)CB Insights分析數(shù)據(jù)，2019年全球合成生物學(xué)市場規(guī)模為53億美元，預(yù)計到2024年，全球合成生物學(xué)市場規(guī)模將達(dá)到189億美元，年復(fù)合增長率（CAGR）達(dá)28.8%。其中，中國作為全球合成生物學(xué)的重要市場之一，預(yù)計2025年合成生物學(xué)市場規(guī)模有望突破70億美元。
有券商醫(yī)藥行業(yè)分析師對21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者表示，合成生物學(xué)是一個非常有發(fā)展前景的研究領(lǐng)域，其正在掀起第三次生物技術(shù)革命，科學(xué)成果將為所有人帶來巨大的價值。加之生物科技領(lǐng)域現(xiàn)有研究正面臨多項挑戰(zhàn)，而合成生物學(xué)技術(shù)將發(fā)揮重大作用。
“但是，也需要發(fā)現(xiàn)，合成生物學(xué)誕生至今有二十多年，但它還是一個非常年輕的學(xué)科，正處于初期的發(fā)展階段，市場需要以動態(tài)視角看合成生物學(xué)這一學(xué)科的發(fā)展。”上述分析師說。
中信證券研報指出，目前，東麗、DSM、索維爾、奇華頓、雀巢等各行業(yè)全球龍頭公司均在合成生物學(xué)領(lǐng)域有所布局。傳統(tǒng)領(lǐng)域巨頭的積極探索有助于加快合成生物學(xué)作為新興技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度和對各行業(yè)的變革，看好擁有先發(fā)優(yōu)勢、豐富產(chǎn)品管線和工程化能力的相關(guān)合成生物學(xué)龍頭企業(yè)。
“造物”新時代
天然化合物被譽(yù)為醫(yī)藥、農(nóng)藥、日化、護(hù)膚和保健品等領(lǐng)域的“天然寶庫”，有著多種重要的用途，例如廣為人知的抗瘧藥青蒿素、抗腫瘤藥紫杉醇、心腦血管疾病藥物丹參酮以及鎮(zhèn)痛藥嗎啡等，但這類天然化合物在植物中含量低，提取分離困難，同時，其由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，化學(xué)合成難度較大，成為了制約產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。
中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所研究員、副所長劉文此前在行業(yè)論壇上表示，生物合成在天然化合物獲取中發(fā)揮了獨到的作用，構(gòu)建生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)多樣的天然產(chǎn)物，重建了天然化合物的生產(chǎn)方式，雖然合成生物學(xué)并不能解決所有的痛點，但對于擴(kuò)展藥物的天然產(chǎn)物庫以滿足結(jié)構(gòu)多樣性需求和實現(xiàn)藥物的高效制備將發(fā)揮舉足輕重的作用。
除了天然化合物領(lǐng)域，合成生物學(xué)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也備受關(guān)注，比如食品，據(jù)BCC Research預(yù)測，食品會成為合成生物學(xué)應(yīng)用中增長最快的領(lǐng)域，在該領(lǐng)域，從原料的開發(fā)到細(xì)胞培養(yǎng)肉再到替代蛋白，合成生物學(xué)正在不斷拓展傳統(tǒng)食物的邊界。
合成生物學(xué)正在賦能多個產(chǎn)業(yè)，反之，其的快速發(fā)展也離不開底層關(guān)鍵技術(shù)和工具的應(yīng)用，比如基因編輯技術(shù)、酶的分子設(shè)計等，也正是這些技術(shù)和工具的一次次更新迭代，助推了合成生物學(xué)的更好更快發(fā)展。
基于合成生物應(yīng)用市場廣闊，頭豹聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO楊曉騁表示，從全球來看合成生物學(xué)已經(jīng)進(jìn)入了高速增長的階段，2017年的市場規(guī)模在40億美元左右，我們預(yù)計到2027年，將實現(xiàn)十倍的增長，即達(dá)到400億美元左右。
亟待打破的行業(yè)壁壘
盡管目前市場前景可觀，但不得不說，國內(nèi)合成生物學(xué)企業(yè)的融資階段偏向于早期，多數(shù)公司的產(chǎn)品仍保持在研發(fā)階段。這也是由于，這一領(lǐng)域仍存在諸多痛點和難點亟待打破。
華東理工大學(xué)教授許建和針對工業(yè)生產(chǎn)制造中的痛點指出，他需要創(chuàng)制出高效的生物催化劑來滿足綠色生物制造的產(chǎn)業(yè)化需求，目前工業(yè)上仍有許多傳統(tǒng)的化學(xué)合成工藝亟待開發(fā)新的酶催化劑進(jìn)行替代，實現(xiàn)工藝優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
此外，國內(nèi)外在合成生物學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展差異巨大且難以形成合力，還有技術(shù)層面的難題亟待解決。此前，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院副院長、深圳合成生物學(xué)創(chuàng)新研究院院長劉陳立對21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者表示，以基因編輯技術(shù)為例，一項底層技術(shù)帶來的應(yīng)用是多樣的，比如在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都可以用到基因編輯，所以是源自科學(xué)目標(biāo)的驅(qū)動，帶來了系列技術(shù)的開發(fā)，然后帶來產(chǎn)業(yè)的集群化和發(fā)展，這是線性的關(guān)系。
“但當(dāng)聚焦糧食、能源等問題，因為其以產(chǎn)業(yè)為出發(fā)點，所以建立國際合作是不容易的，且當(dāng)前食品產(chǎn)業(yè)、能源產(chǎn)業(yè)等受各自國家保護(hù)，因此很難形成全球的合力。”劉陳立說。
上述分析師也指出，當(dāng)前國內(nèi)在合成生物學(xué)市場由于涉及高通量的分析測試，主要面臨兩大技術(shù)層面的難點，一個是標(biāo)準(zhǔn)化，一個是自動化。
“關(guān)于合成生物學(xué)的應(yīng)用，國外可能在醫(yī)藥行業(yè)會有比較多的突破，而國內(nèi)更多體現(xiàn)在化工領(lǐng)域。但實際上，中國醫(yī)藥領(lǐng)域的一些頭部企業(yè)也在加快對合成生物學(xué)層面的探索，合成生物學(xué)對其來說已經(jīng)成為剛需。考慮到政策環(huán)境、能源的要求等，這些企業(yè)面臨著更大的壓力，因此在技術(shù)層面實現(xiàn)突破十分必要。同時，面臨降本增效的壓力，以及環(huán)境友好的挑戰(zhàn)，食品行業(yè)企業(yè)同時也在研究如何實現(xiàn)技術(shù)探索和突破，代替產(chǎn)量低且影響環(huán)境的微生物發(fā)酵的方式。”前述分析師強(qiáng)調(diào)。
多維度助力產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新孵化
從產(chǎn)業(yè)集聚度來看，目前，國內(nèi)合成生物學(xué)的技術(shù)源頭和產(chǎn)業(yè)聚集地主要集中在京津冀、長三角和粵港澳大灣區(qū)三大地區(qū)。其中，在粵港澳大灣區(qū)，深圳正在加大對合成生物學(xué)領(lǐng)域的投入，今年上半年，深圳正式成立了合成生物產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟，并發(fā)布了“合成生物星聚300”計劃。
另外，據(jù)公開文件信息，深圳市發(fā)改委核定的項目投資總概算為7.222億元。該項目落地光明科學(xué)城，建筑面積約33966平方米，建設(shè)周期為60個月，重點建設(shè)內(nèi)容包括設(shè)計學(xué)習(xí)平臺、合成測試平臺、用戶檢測平臺三大平臺。
上海也在不斷發(fā)力。上海是合成生物學(xué)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的“發(fā)源地”，曾誕生了該領(lǐng)域多項“首個”或“第一”，具備了良好的合成生物學(xué)發(fā)展基礎(chǔ)，擁有全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)優(yōu)勢。
目前，上海還繪制了合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)圖譜，提出合成生物學(xué)“1+3+1”發(fā)展戰(zhàn)略，即搭建“1個網(wǎng)絡(luò)”，將高峰人才、重大基礎(chǔ)設(shè)施、重點實驗室有機(jī)整合為一張合成生物學(xué)創(chuàng)新資源網(wǎng)；瞄準(zhǔn)“3大領(lǐng)域”，重點推進(jìn)合成生物學(xué)在生物醫(yī)藥、先進(jìn)材料和能源環(huán)保、消費品三大領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用；打造“1個目標(biāo)”，全面推進(jìn)上海打造成為基礎(chǔ)研發(fā)領(lǐng)先、創(chuàng)新轉(zhuǎn)化活躍、產(chǎn)業(yè)主體蓬勃發(fā)展、產(chǎn)業(yè)生態(tài)健全完善的世界級合成生物學(xué)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)集群。
用新的范式觸發(fā)產(chǎn)業(yè)變革“新風(fēng)口”，目前，全國多地正在探索合成生物創(chuàng)新中心為新的基點，聯(lián)動傳統(tǒng)與新興力量、跨越科研與產(chǎn)業(yè)鴻溝、融合技術(shù)與應(yīng)用邊界，助推國內(nèi)合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)“彎道超車”。這一目標(biāo)如何加速實現(xiàn)？仍需時間驗證。
來源：21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道 季媛媛
責(zé)任編輯：李賽男
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