现如今，生命科学已经进入了一个重大质变的关口，而合成生物学这门新兴的学科已经开始向医药健康、环境等各个领域有了不同程度的渗透。合成生物学并不是一门纯粹的应用学科，它实际上可以对重大的科学问题、科学难题提供新的研究手段，同时它可以革新和颠覆传统的产业。专家认为，今后的合成生物学“会带动传统的产业向高端产业升级、转型。”

以青蒿素为例，中国科学家屠呦呦因发现青蒿素获得2015年度诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素原来是从黄花蒿里面通过较为传统的人工方法提取的，产量低下，成本也比较高。后来利用合成生物学技术，通过两种酵母来生产青蒿素，大大扩张了产能，极大地补足了靠天然原料远不能满足的全世界抗疟剂的需求。

 

合成生物学技术的广阔前景使得近年来在国内外都掀起了一股创业和投资热潮。国内在合成生物学领域的起步比国际上晚了10多年，但在近10年的时间里，合成生物学领域取得了很大的进展，中国在其中扮演了重要角色。在这之中，我们见证到了一批优秀企业的崛起，也注意到了一批拥有潜力的企业正在成长，而我们的投资机会就孕育在其中。

一、合成生物学领域总体投资趋势

 

2021年12月，合成生物学创新平台（Synbiobeta）发布合成生物学领域2021年第三季度风险投资报告。报告指出，合成生物学初创企业在第三季度投融资金额高达61亿美元，比先前的纪录高出33%。2021年的前三个季度，合成生物学初创公司获得的投资总额已经达到150亿美元。

图表1：合成生物学总体投资趋势（2009-2021Q3）

 

2021年第三季度的交易数量也创下纪录，总共为73笔，平均交易规模同期相比有所下降，为8360万美元。2021年合成生物学领域初创企业投资额或将达到2009-2020年的总和（约215亿美元）。

图表2：合成生物学领域平均交易额度和交易数量（2009-2021Q3）

 

2021年第三季度获得投融资前十的企业包括：Laronde、PivotBio、Solugen、PerfectDay、 Nature'sFynd、CaribouBiosciences、Spiber、SonomaBiotherapeutics、NotCo和Icosavax，获得的投资金额从2.09亿美元到4.4亿美元不等（图3）。

图表3：2021Q1-Q3获得投资金额排名前十企业

 

从合成生物学的应用领域来看，健康和医药领域的增长速度继续大大超过其他所有领域。2021年第三季度，健康和医药领域有28笔交易共获得27亿美元；2021年前三季度，共有64笔交易，总额度为达到67亿美元。食品和营养领域位列第二，在第三季度筹集到12亿美元，2021年前三季度的总额为23亿美元。农业和能源/环境也有很大的发展空间，分别筹集了5.92亿美元和3.93亿美元。

图表4：2021Q1-Q3合成生物学不同领域的投资情况

 

图表5：2021Q1-Q3合成生物学不同领域的交易数量统计

 

二、合成生物学堆栈

 

在前三季度筹集的150亿美元中，应用领域占110多亿美元，在合成生物学“堆栈”框架（SyntheticBiology Stack）中占压倒性优势。应用领域包括医药、食品、化学品等终端产品，在以往的投融资中，这些产品都还未上市，因此该类别也相对较小。目前，在它们进入市场后获得约87%的投资。下面将重点分析除应用领域之外的合成生物学技术和平台方面的投融资情况。

图表6：合成生物学堆栈分类投资

 

2021年7月，CyrusBiotechnology公司（属于生物CAD软件类别）筹集了1590万美元，作为B轮融资的组成部分（截至2021第四季度，该轮融资已扩大至1800万美元）。该公司使用Rosetta分子建模和设计工具进行蛋白质工程与结构预测。

 

在云实验室/自动化和硬件领域，有6家公司筹集了至少2.5亿美元。主要由实验室机器人制造商OpenTrons主导，该公司获得了2亿美元的C轮融资。A-Alpha生物和纳米细胞生物医学公司筹集了2000万美元用于细胞分析，Aromyx's食品科学设备公司获得了1000万美元的融资。此外，Strateos和Indee实验室也在第三季度筹集到一定规模的资金。

图表7：2021Q1-Q3合成生物学堆栈分类投资额度（应用除外）

图表8：2021Q1-Q3合成生物学堆栈分类投资交易数量

 

基因/基因组合成与测序领域主要是用于研究，Touchlight筹资5000万美元，MolecularAssemblies融资2000万美元，OriCiroGenomics在B轮融资中获得730万美元。Catalog利用合成DNA作为数据储存介质，筹集了3500万美元的B轮融资。

 

工程平台包括了基因组、蛋白质和生物体工程等。细胞疗法开发商CaribouBiosciences在IPO中筹集3.04亿美元，其同行Kytopen在A轮融资中也获得3000万美元。BotaBio在B轮融资中获得1亿美元用于投资高性能工业化学品的生物替代品。蛋白质工程领域的Protera和Allozymes公司分别筹集到1000万美元和500万美元。

三、从应用到影响：再生合成生物学

 

合成生物学初创公司2021年已经取得了令人震惊的融资金额。2021年是合成生物学领域从获益前研究转向医药、食品、材料和能源等有应用前景的领域，未来几年还会有更多的应用。

 

合成生物学在风险投资领域几乎是独一无二的，与游戏和娱乐、金融或广告科技等其他领域不同，绝大多数合成生物公司聚焦人类健康、创造更可持续的食品供应链、研发针对环境的可持续技术等。如果没有这些工具和技术，政治家和企业可能无法实现他们提出的可持续发展目标。因此，首先应该提出的是：“可持续性”到底意味着什么？

 

1、 合成生物学的下一步行动：超越可持续到再生

 

长期以来，可持续性一直是人们谈论的话题，但“可持续性”并不仅仅是一个雄心勃勃的目标，合成生物学正在使可持续生物经济发展到有利可图的生物经济，或者从生态学角度来说，创造一个恢复性、生产性、再生性的生物经济。

 

2、“再生”正在从梦想走向主流

 

从历史上看，工业经济中的大多数生态运动多集中在生态和工业领域，例如，在美国环境保护署，自然资源的“保护”、自然保护区都是常态。政府承诺的可持续性，都限于未来，但这期间排放量还在不断增加。

 

如何才能减少碳排放，并消除已经排放的CO2？政府官员通常对未来和技术的看法模糊不清，因此需要让他们意识到可扩展性的解决方案。例如，农业产业是很好的起点，而且其本身就是全球变暖的重要因素之一。此外，现有技术如生物炭和免耕农业都可以发挥积极作用。

 

Rodale研究所2021年4月发布的一份白皮书指出，“农田土壤碳封存可能会封存目前每年全球温室气体排放量，约为520亿吨CO2当量。如果全球范围内的作物和牧场都实现范例中的封存率，再生农业可以吸收比目前每年CO2排放量更多的CO2。如果所有全球牧场均采用再生模式管理，可能会额外增加71%的碳封存，使全球迅速进入年度负排放的情景。”类似的方法也可以应用在雨林和其他非农业土地。未来或将找到更多利用工业食品生产中的“剩余物质”恢复热带森林的途径，这将是最好的回收利用。

 

当前，国际社会都在关注再生、恢复、仿生、阻止灭绝等等。联合国宣布这是“联合国生态恢复的十年”，旨在防止和扭转生态系统的退化。“不是将自然与工业社会隔离开来，而是使自然成为工业和社会不可分割的一部分”。农业、生态、建筑、能源、工业制造、消费品、服务、城市规划……未来在生物技术的帮助下，每个行业都可以再生。

 

3、 目前的再生设计原则

 

如何将再生从一个吸引人的想法转化为现实的实践？下面将介绍采用可持续方案的可再生设计从“不那么糟糕”转变为“创造美好”的实例。

• 可再生材料→营养物质

• 能源中性→产生、储存和重新分配能源

• 不破坏环境→恢复比以前更好的环境

• 对工人公平→工人成长的机会

此外，虽然并非所有的设计解决方案都是技术性的，但在某些情况下，技术可能是唯一的解决方案。例如，合成生物学公司正在创造的解决方案。

 

例1：不仅减少CO2，还将其转化为有用的材料。

 

最早是2005年成立于新西兰的LanzaTech，该公司通过细菌发酵将废弃的CO2转化为乙醇、可持续航空燃料或聚乙烯等工业产品，并与联合利华、欧莱雅和科蒂合作，关注包装、香水、洗衣粉和家用清洁剂领域；公司还以CO2为原料为服装品公司Zara制作“黑色（碳）小礼服”。该公司的融资超过3.1亿美元，投资者包括钢铁制造商ArcelorMittal、工业集团三井、石油生产商中石化，以及制药创新者诺和诺德。

 

Solugen于2021年刚获得3.5亿美元C轮融资。公司将生物催化和金属催化相结合，将（植物通过捕获空气中的CO2而产生的）植物糖转化为工业化学品。在催化剂作用下，制造过程不会像石化过程那样污染空气或水，并且需要的能源更少。该公司表示每年有望提取10亿吨CO2。

 

AirProtein在2021年第一季度的A轮融资中获得3200万美元。AirProtein与另一家公司Kiverdi一起，正在开发吸收CO2，并将其转化为鱼饲料、土壤浓缩物、“反向塑料”和其他通常从自然界中提取的物品。

 

例2：不仅要保护物种和生态系统，还要把濒危或灭绝的物种恢复回来。

 

未来的生态系统除了需要支持不断增长的人口，同时还需要保护已经濒临灭绝（甚至已经灭绝）的野生动物。合成生物初创公司正在引领该方向的新发展：

 

数千年前，由于人类的过度捕杀，长毛猛犸象已经灭绝。Reviveand Restore是生物科学孵化器，旨在利用合成生物学，通过赋予物种抗病、抗气候变化和抗逆基因等方式进行物种保护并恢复遗传多样性的丧失。其最引人注目的项目是通过修补从西伯利亚冻土带标本中提取的猛犸象DNA，创造第一代胚胎，再由象妈妈进行生育。恢复的猛犸象群将生活在俄罗斯的更新世公园，它们的足迹或可恢复永久冻土，扭转土壤中的温室气体甲烷泄漏并上升的趋势。

 

犀牛和大象同样也到濒临灭绝的地步。Pembient一直在试图利用合成生物学重建相同的生物材料，将有望取代从活体动物身上获取材料的市场（犀牛角或者象牙等）。这家公司是创业孵化器IndieBio首批产品的组成部分。GinkgoBioworks与气味研究人员和艺术家合作，重现了南非、北美和夏威夷地区已灭绝的植物的气味。

图表9：拯救珊瑚礁的基因工具包

 

珊瑚礁在平衡海岸线生态系统方面发挥着关键作用，并为成千上万的生物提供栖息地。珊瑚礁需要1万年才能形成，大型珊瑚礁或环礁的形成甚至需要10万-3000万年，失去后再修复比重新种植一片森林都要困难。合成生物学正在开发耐寒的珊瑚品种，这些品种可以适应环境变化、污染和旅游业，在温度更高或酸性更强的水域存活。“蓝色生物技术”方法可以为其他初创公司带来倍增效应，如CoralVita、Blue Oasis、PharmaMar、Sirenas等，其中Sirenas是一家致力于在珊瑚礁中发掘药物的计算代谢组学的公司。

 

四、结语

 

尽管行业火热，合成生物学产业发展并非一片坦途。合成生物学是一条完整的产业链、一个庞大的体系，并非攻克了某一个环节就可以搞定所有的事情。举例而言，从一开始的基因编辑，到培育、发酵、分离、纯化等，再后面到开发应用，这是一条具有高技术壁垒的完整的系统工程。所以一家优秀的合成生物学企业不仅比拼前端基因工程、生物技术方面的能力，同时也比拼后端的工艺流程。谁可以真正做到低污染、低成本、大规模量产，才是“赢家”。因此，仅仅得到融资追捧还不够，作为一种“使能技术”，合成生物学必须要在市场上有产品、能够为国计民生解决重大问题。

 

源起基金团队认为，从合成生物学领域的投资角度来讲，我们要拥有跨学科思维，敏锐察觉技术可能有横向拓展应用的其他领域，聚焦于有潜力开发出拥有巨大商业应用价值的新兴产品的企业；另外，我们也在不断地去靠近科研端与产业端，沿着技术路径与产业发展路径向前端、深层去走，去建立紧密的联系，探讨研发进展以及发现投资机会，以期为我们的基金组合、为我们的投资人带来依托于优质资产洞察能力和专业投资分析能力的可观投资回报。

 

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