新质生产力系列：中国合成生物行业研究报告.pdf

1、12023 LeadL400-072-5588新质生产力系列中国合成生物行业研究报告：从格物致知走向造物致知China Synthetic Biology Industry Overview中国合成生物学業界概要报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系头豹研究院独有的高度机密性文件（在报告中另行标明出处者除外）。未经头豹研究院事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造、传播、出版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，头豹研究院保留采取法律措施，追究相关人员责任的权利。头豹研究院开展的所有商业活动均使用“头豹研究院”或“头豹”的商号、商标，头豹研究

2、院无任何前述名称之外的其他分支机构，也未授权或聘用其他任何第三方代表头豹研究院开展商业活动。报告作者：何婉怡概览标签：基因测序、DNA组装、细胞免疫疗法“设计-构建-测试-学习”循环(DBTL)是合成生物学核心研发模式，可有效地筛选和优化所需的生物合成装置和系统功能。在生物制造领域，DBTL循环四个环节循环反复，不断测试、修改直到获得所需要功能的DNA构建体。合成生物学底层技术主要应用到DNA合成技术、组装技术；基因编辑技术和体内定向进化技术。其中，基因编辑技术在基因研究、基因治疗和遗传改良等方面展示出巨大潜力。基于工程设计原则利用工程可预测性控制复杂系统构建的“设计-构建-测试-学习”循环（

3、DBTL）成为合成生物学的核心策略01 2022年全球合成生物市场规模为139.8亿美元，预计到2027年全球市场规模达387.3亿美元。其中，医疗健康是最大的细分市场，2027年市场规模将达103.0亿美元，占比达26.6%。着眼细分赛道增速，由于现有市场渗透率较低，许多细分领域正以高CAGR水平增长，上升空间广大。食品和饮料及农业预计是未来增速最快的赛道，到2027年市场规模分别为52.8美元和45.8亿美元。随应用场景增多、成本降低及技术的进步，合成生物行业快速扩容。食品和饮料及农业等细分领域增速亮眼02在医疗健康领域，合成生物学的应用涉及创新疗法、体外检测、医疗耗材、药物成分生产和制药

4、用酶等诸多方向，合成生物学在分子层面、细胞层面、生态层面以及器官异种移植层面得到广泛应用，可以通过设计全新的细胞内代谢途径，使医药产品能通过微生物细胞利用廉价糖类等原料合成。且随着合成生物学技术带来的深度融合，将给医疗健康领域带来巨大的想象空间和市场机会。合成生物学在医疗健康领域应用广泛，包括创新治疗疗法、体外检测、医疗耗材、药物成分生产和制药用酶等诸多方向03从“格物致知”走向“造物致知”合成生物学是一门通过合成生物功能元件、装置和系统，对细胞或生命体进行遗传学设计、改造，使其拥有满足人类需求的生物功能的生物系统的学科。它把“自下而上”的“建造”理念与系统生物学“自上而下”的“分析”理念相结

5、合，利用自然界中已有物质的多样性，构建具有可预测和可控制特性的遗传、代谢或信号网络的合成成分在全球气温上升，对于新的生产方式迫切需求的情况下，合成生物制造有望成为最优解。合成生物学在底层技术的进步和成本下降下，已取得了长足的进步，同时政府政策对于产业的鼓励不言而喻，在资本推动下合成生物学行业迎来了高速发展的时机摘要2023 LeadLeo32023 LeadL400-072-5588 中国合成生物行业综述-07定义与原理-08研发模式及应用技术-09发展历程-10市场规模11 中国合成生物行业产业链分析-12产业链图谱-13上游：关键底层技术-14中游：平台型企业-15下游：应用场景-16 中

6、国合成生物行业政策分析-18 中国合成生物行业市场分析-20融资情况-21经济影响-23产品型企业竞争格局分析-24平台型型企业竞争格局分析-25 中国合成生物行业发展趋势-26碳中和催化行业发展-27人工智能加速研发进程-28 中国合成生物行业企业图谱-29凯赛生物-30传奇生物-31华恒生物-32 方法论-33 法律声明-34目录CONTENTS42023 LeadL400-072-5588 China Synthetic Biology Industry Overview-07Definition and Principle-08R&D Models and Applied Techno

7、logies-09History of Development-10Market Size11 Industrial Chain Analysis of China Synthetic Biology Industry-12Industry Chain Mapping-13Upstream:Key Underlying Technologies-14Midstream:Platform-based Companies-15Downstream:Application Scenario-16 Policy Analysis of China Synthetic Biology Industry-

8、18 Market Analysis of China Synthetic Biology Industry-20Financing Status-21Economic Impacts-23Analysis of the Competitive Landscape of Product-based Companies-24Analysis of the Competitive Landscape of Platform-based Companies-25 Trends in China Synthetic Biology Industry-26Carbon Neutral Catalysis

9、 Industry Development-27Artificial Intelligence Accelerates the R&D Process-28 Mapping of Companies in the Synthetic Biology Industry in China-29Cathay Biotech Inc.-30Legend Biotech Inc.-31Anhui Huaheng Biotechnology Co.-32 Methodology-33 Legal Statement-34目录CONTENTS52023 LeadL400-072-5588图表1：合成生物学基

10、本逻辑及重要研究内容-08图表2：合成生物学主要工具及技术-08图表3：合成生物学核心研发模式及DNA/RNA合成主要应用技术-09图表4：合成生物学发展历程-10图表5：全球合成生物学市场规模，2017-2024E-11图表6：合成生物领域产业链图谱-13图表7：基因编辑技术对比-14图表8：合成生物平台型企业业务方向及发展状况-15图表9：合成生物学在医疗领域的应用16图表10：合成生物学终端应用展望-17图表11：中国合成生物学相关政策，-19图表12：全球合成生物学投融资金额，2017-2023Q1-21图表13：全球合成生物学投融资领域分布，2023Q1-21图表14：全球合成生物学

11、交易额前十公司，2023Q1-21图表15：中国合成生物学投融资金额，2017-2023.05-22图表16：中国合成生物学投融资轮次,2017-2023.05-22图表17：中国部分合成生物行业公司投融资情况，截至2023.05-22图表18：合成生物学预计每年直接直接经济影响，2020-2050-23图表19：合成生物学细分领域预计每年直接经济影响，2020-2040-23图表20：医疗领域中值得关注的产品型合成生物企业及竞争格局，2023-24图表21：国内外值得关注的平台型合成生物企业及竞争格局，2023-25图表22：中国碳中和相关政策-27图表目录List of Figures a

12、nd Tables62023 LeadL400-072-5588图表23：合成生物制备技术较传统制备技术在二氧化碳、能耗、成本的降低优势-27图表24：不同研发环节人工智能应用状况-28图表25：人工智能应用于合成生物学的挑战-28图表26：凯赛生物产品矩阵-30图表27：凯赛生物营业收入与净利润，2017-2022-30图表28：传奇生物技术平台-31图表29：传奇生物营业收入与净利润，2017-2022-31图表30：华恒生物产品与应用领域-32图表31：华恒生物营业收入与净利润，2017-2022-32图表目录List of Figures and Tables72023 LeadL40

13、0-072-5588第一部分：合成生物行业综述主要内容：定义与原理 研发模式及应用技术 发展历程 市场规模82023 LeadL400-072-5588中国合成生物行业综述定义与原理 合成生物学可将生物系统定向改造成高效细胞系统，进而进行规模化生产、加工，作为革命性进步技术，合成生物学全过程环境友好，助推于降低各应用领域对不可再生能源的依赖性合成生物学基本逻辑及重要研究内容来源：合生基因，头豹研究院建构组织实体基因逻辑线路组装装置集成装置合成及优化代谢网络生物大分子，如核酸和蛋白质等的合成、改造与模块化各遗传/基因回路的设计构建底盘生物(Chassis)及其基因组的合成、简化与重构细胞工厂和人

14、工多细胞体系工程生物系统计算机模拟和功能预测DNA组装编辑方法(DNA Assembly)：常用连接酶组装法(Ligase Chain Reaction,LCR)和聚合酶组装法(PolymeraseCycling Assembly,PCA)，技术相对成熟基因测序(Gene Sequencing)：包括DNA的一代测序(Sanger测序)、二代测序(Next Generation Sequencing,NGS)、三代测序(Third Generation Sequencing,TGS)和四代测序（纳米孔测序），随技术迭代，成本、长度、速度呈指数级提升细胞内的逻辑门：通过链接细胞内部信号，让细胞实

15、现功能，是合成生物学核心工具之一基因组编辑和修改(Genome Editing)：CRISPR(ClusteredRegularly Interspaced Short Palindromic Repeats)与 Cas9Protein(CRISPR-Associated Protein 9)是强大且简单的基因组编辑工具核糖开关(Riboregulators and Riboswitches)：精准的控制基因的表达，是基因工程里面一个非常重要的构成部分关键发现合成生物学(Synthetic Biology)是一门交叉学科，是指在工程学思想的指导下，对生物进行有目标的设计、改造或创造赋予其非自然

16、功能的“人造生命”，合成生物技术可将生物系统定向改造成高效细胞系统，进而进行规模化生产、加工合成生物学主要工具包括DNA的测序技术、DNA组装技术、细胞内的逻辑门、基因组的编辑修改工具以及核糖开关，可构建两种合成生物学的系统：1.设计、构造新的生物元件、组件和系统；2.对现有的、天然的生物系统进行优化改造作为革命性进步技术，合成生物学全过程环境友好，助推于降低各应用领域对不可再生能源的依赖性123456合成生物学主要工具及技术基本逻辑重要研究内容92023 LeadL400-072-5588中国合成生物行业综述研发模式及应用技术“设计-构建-测试-学习”循环(DBTL)是合成生物学核心研发模式，可有效地筛选和优化所需的生物合成装置和系统功能，上述模式借助于基因编辑技术等主流技术实现，未来技术发展方向也将往低成本、自动化及一体化过渡来源：CNKI，头豹研究院合成生物学核心研发模式及DNA/RNA合成主要应用技术CRISPR，CRISPRi和基础编辑可编程核酸相互作用计算机辅助设计专业DNA零件库加速质粒共享设计学习构建测试低价的合成基因金门克隆工具包池化寡核苷酸合成手稿预印减少支配力实验