在创新成为国家战略的大背景下，源起基金观察到，许多技术的突破都与产业政策密切相关。相关国家、地方的产业扶持政策陆续出台，该领域投资随即成为高地，行业景气度也随之上升。可以看到，未来的投资领域，仍然是紧紧围绕着国家战略和未来的发展趋势及方向。因此，政策催化剂也成为我们选择行业赛道以及择时的重要指标。源起基金根据国家政策导向，结合行业未来发展的判断及公司投研能力，圈定合成生物学产业链为公司重点布局领域之一。

 

本文节选/改编自《合成生物学行业分析》

——源起基金行业研究组

 

一、合成生物学2020年国家重点研发计划

 

2020年，科技部发布合成生物学、干细胞及转化研究、纳米科技、量子调控与量子信息、大科学装置前沿研究、蛋白质机器与生命过程调控、全球变化及应对等9个国家重点研发计划专项。

 

其中，“合成生物学”重点专项总体目标是针对人工合成生物创建的重大科学问题，围绕物质转化、生态环境保护、医疗水平提高、农业增产等重大需求，突破合成生物学的基本科学问题，构建几个实用性的重大人工生物体系，创新合成生物前沿技术，为促进生物产业创新发展与经济绿色增长等做出重大科技支撑。

 

“合成生物学”专项将围绕以下4个板块进行：

 

1.人工基因组合成与高版本底盘细胞构建：合成基因信息存储，真核生物人工染色体的设计建造与功能研究。

 

2.人工元器件与基因线路：基于合成生物学的多功能模块耦合活疫苗研究，耐药病原菌诊疗的基因回路设计合成，高效生物产氢体系的设计组装，有毒金属感知修复的智能生物体系，高通量新型污染物生物筛选系统构建与环境监测应用，植物高光效回路的设计与系统优化。

 

3.特定功能的合成生物系统：高值化合物合成的生物途径设计构建及优化。

 

多源复合途径天然产物合成的人工细胞创建，植物天然产物的途径创建，特殊酵母底盘细胞的染色体工程，生物活体功能材料的构建及应用。

 

4.使能技术体系与生物安全评估：数字细胞建模与人工模拟，新蛋白质元件人工设计合成及应用，正交化蛋白质元件的人工设计与构建，合成生物学生物安全研究。

 

二、合成生物学技术路线图

 

1.美国：工程生物学研究联盟(EBRC)发布工程生物学发展路线图，于2019年6月19日正式公开。该路线图的四个技术主题构成了工程生物学研究和技术的基础，并阐述了目前能力所处的位置以及在未来20年可能取得的成就。另外，五个应用及影响部分进一步展示了技术进步在实际应用领域的广度和影响，并举例说明了工程生物学工具和产品如何面向和解决社会所面临的复杂问题。这四个技术主题分别是：工程DNA、生物分子工程、宿主工程、数据科学。这五个领域是工业生物技术、健康与医学、食品与农业、环境生物技术、能源。

 

2.英国：英国在若干应用领域都具备实力，以下领域是英国合成生物学的应用重点：药物和医疗、精细和特殊化学品、能源、环境、传感、农业和食品等。需要大力支撑的技术包括：DNA设计、DNA合成、快速测序、生物组件、微流、酶等制造技术，以及bioCAD和ICT工具等。

 

3.中国：目前还未制定合成生物学相关的技术路线图。根据中国生物工程学会、中国科学院天津工业生物技术研究所主办“第三届生物工业投资大会”上所传达的发展方向，与美国侧重在基因测序和生物医药合成等领域布局不同，我国前景颇为看好的合成生物技术主要是精细化学品、材料和天然产物的生物合成领域，这与国内长期以来持续应用研发形成的知识和技术能力基础相关。

 

三、 合成生物学政策

 

1. 全球节能减排促使合成生物学获得更多政策倾向

 

合成生物学是实现“双碳”目标的有效途径，竞争优势明显。“双碳”目标驱动工业转型。2020年9月中国于联合国大会做出承诺，力争2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。目前我国已建立碳中和政策体系雏形，发展绿色制造经济成为重要解决方案之一。“十四五”规划和2035年远景目标纲要中提到我们需要“加强原创性引领性科技攻关(基因组学研究应用，遗传细胞和遗传育种、合成生物、生物药等技术创新)”。双碳经济下的工业转型正在发生。

 

生物法制造化学品是推动节能减排和发展低碳经济的必然选择。根据中科院天津工业生物技术研究所统计，和石化路线相比，目前生物制造产品平均节能减排30％-50％，未来潜力将达到50％-70％，这对化石原料的替代、高能耗物耗和高排放工艺路线的替代以及传统产业的升级将产生重要的推动作用。

 

从全流程角度看，生物法制造化学品也有诸多优势。以异戊二烯为例，它是生产合成橡胶的重要单体，已广泛应用于医药、农药、食品等领域，同时可生产樟醇、柠檬醛、角鲨烯等多种精细化工产品。传统的化学产品多基于石油基路线，异戊二烯传统生产工艺也主要依赖石油基产品。石油脑及其他裂解原料制备工业乙烯过程中可产生副产物C5馏分，利用溶剂萃取蒸馏和共沸精馏可分离C5馏分中的异戊二烯，是目前工业上生产异戊二烯的主要方法。对比传统石化路线，合成生物学方法生产异戊二烯具备以下优势：(1)能耗更低、反应条件温和且环保。化学法生产异戊二烯基于C5馏分精馏，加热分离的工艺消耗大量能量，同时其化学合成过程产生大量的工业废水。而生物合成方法基于酶法路线，对比化学催化剂，酶具有效率高、专一性强、反应条件温和等特点，可大幅降低反应的活化能，进而节约反应所需能耗。(2)产品纯度更高。化学法分离出的异戊二烯为混合物，纯度相对较低且进一步提纯的流程复杂、经济性较低。而生物合成方法是从头开始设计合成，发酵生产后的杂质分离简单、可得的化学品纯度高。此外，化学法生产难以分离手性化合物，例如1,4-丁二醇、L-丙氨酸等的化学法生产多为手型混合物，给后续分离带来较大难度。而从头设计光学手性化合物的生物法生产，具有更好的特异性，可避免分离过程。(3)可极大地降低安全隐患。化学法生产过程中需要大量加热设备，同时涉及较多易燃易爆化学品，而生物合成方法的反应条件较温和，发酵过程通常为常温常压，同时废弃的工业菌种也已经过减毒灭活处理，极大地降低了工业生产过程中的安全隐患。

2. 国际上各国家/经济体关于合成生物学的政策与项目

 

全球各主要国家/经济体都高度重视合成生物学的发展以及对社会经济发展带来的影响。强调推动合成生物学的发展，制定战略规划、建立研究中心、加强培训、投入经费、鼓励产业界参与、重视知识产权、关注社会影响和伦理问题、加强与公众的沟通交流等。在研究方面，注重多学科的合作与交叉，重视基础研究，强调研究中的标准化问题等。

 

北美市场占据了全球合成生物学市场的最大份额，其次是欧洲和亚太地区。政策鼓励下的大量研发支出是北美学术、研究机构以及医疗保健公司对合成生物学工具和技术需求不断增长的关键因素之一。北美市场的巨大份额归因于美国和加拿大成熟的合成生物学公司和研究机构数量的增加、大量正在进行的研究和全球范围内卫生保健部门的增长等。

3. 国内关于合成生物学的政策与项目

 

国内对于合成生物学产业的支持力度不断加大。2020年国家发改委在《关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长点增长极的指导意见》中提出支持合成生物学技术创新中心建设，北京、江苏、深圳、上海、天津等多地政府陆续出台支持合成生物学产业发展的落地政策。国内各省政府管理部门积极指定战略规划，促进合成生物学的基础研究、应用研究与成果转化，颁布鼓励和支持合成生物学行业的政策，加强顶层设计，助推行业更快发展。

 

“十四五”规划和2035年远景目标纲要中提到“加强原创性引领性科技攻关（基因组学研究应用，遗传细胞和遗传育种、合成生物、生物药等技术创新）”。在全国各个地区的十四五规划中提及“合成生物学”高达40余次。

 

《“十三五”生物技术创新专项规划》《“十四五”规划》及各地方人民政府均将合成生物学和生物创新产业作为关键研究领域重点推进，并自2010年起围绕合成生物领域的重大科学问题启动了一批专项和重点项目。各省市积极推进合成生物学“政-产-学-研-用”一体化发展，目前已有广东、湖北、北京、上海、江苏、天津、浙江、广西、河北、海南等省(直辖市)发布了科技创新“十四五”规划并明确提到有关合成生物学的规划和意见。虽然侧重点各有不同，但强调合成生物学技术创新，并以其引导产业提升甚至产业革命的核心理念基本一致。2020年2月，教育部审批通过天津大学新增本科专业“合成生物学”，在人才培养上再次明确了合成生物学领域研究重要性。在《广东省科技创新“十四五”规划》中，广东省政府提出将合成生物学领域作为“前沿技术和颠覆性技术研究”实施研发专项，同时还在行动计划中明确要“提升合成生物系统的定量可预测设计能力”“推动合成生物技术在工业生物智造、疾病诊疗、环境安全、能源安全与国家安全等领域的颠覆性前沿技术创新与工程化应用”。深圳市光明区政府则率先将合成生物创新产业链扶持政策充分落地，给予企业充足的财政补贴及支持。 

 

1997年，我国重点基础研究发展计划启动(“973计划”)，主要支持国家重大需求驱动的基础研究和重大新兴交叉科学前沿领域。2010年启动部署“合成生物学”专题研究，其中安排了10个研发项目，为我国合成生物学发展奠定了重要基础。2018年，在前期发展计划(“973计划”)的基础上，科技部启动国家重点研发计划“合成生物学”重点专项，专项中重点部署“人工基因组合成与高版本底盘细胞”“人工元器件与基因线路”“人工细胞合成代谢与复杂生物系统”以及“使能技术体系与生物安全评估”等4项主要任务，涵盖了11个任务模块、47个研究方向。

 

（1）国家各部委关于合成生物学的政策

 

（2）各省市关于合成生物学的政策

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