曾正陽(yáng) 劉心宇 馬銘駒 安一碩 張益豪 羅 巍* 夏 霖*

1(深圳市工程生物產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心 深圳 518055)

2(深圳啟動(dòng)子科技有限公司 深圳 518055)

3(中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院 深圳合成生物學(xué)創(chuàng)新研究院中國(guó)科學(xué)院定量工程生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣東省合成基因組學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 深圳 518055)

1 引 言

合成生物學(xué)(Synthetic Biology)是一門(mén)結(jié)合了生命科學(xué)觀察分析方法和工程學(xué)設(shè)計(jì)思維的學(xué)科，使人類(lèi)通過(guò)工程方法設(shè)計(jì)、改造甚至從頭合成有特定功能的生物系統(tǒng)[1-2]。DNA 合成和組裝技術(shù)的發(fā)展，以及人們對(duì)生命系統(tǒng)認(rèn)識(shí)的不斷加深，促成了合成生物學(xué)的誕生。從早期對(duì)細(xì)胞天然調(diào)控系統(tǒng)的重現(xiàn)[3]，到各種具有不同動(dòng)力學(xué)性質(zhì)、不同運(yùn)算功能的復(fù)雜基因線(xiàn)路的構(gòu)建[4-5]，再到各類(lèi)工程化改造的生命系統(tǒng)在醫(yī)療、環(huán)境等應(yīng)用領(lǐng)域大放異彩，人們對(duì)生命系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)造能力都在不斷提升。

合成生物學(xué)自 21 世紀(jì)初誕生以來(lái)，其理念和研究范式也在快速發(fā)展變化，越來(lái)越多的生命科學(xué)研究也被攏入合成生物學(xué)的大框架內(nèi)。因此，與其將合成生物學(xué)定義為生命科學(xué)的一個(gè)分支，不如認(rèn)為其是生命科學(xué)技術(shù)發(fā)展的歷史新階段。不同于傳統(tǒng)的基因工程，合成生物學(xué)在引入大量的定量研究方法和新的工程手段的同時(shí)，也吸納了其他工程系統(tǒng)中的抽象化思維方式。隨著機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)在內(nèi)的計(jì)算和大數(shù)據(jù)科學(xué)的不斷發(fā)展進(jìn)步，以及人類(lèi)對(duì)復(fù)雜生命系統(tǒng)設(shè)計(jì)和構(gòu)建能力的進(jìn)一步增強(qiáng)，生命科學(xué)的巨大潛能得以釋放，拓寬了生物產(chǎn)業(yè)的邊界，也隨之撬動(dòng)了巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。麥肯錫全球研究院在 2020 年5 月發(fā)布的一份對(duì)外報(bào)告中提到：全球經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中 60% 的物質(zhì)產(chǎn)品可由生物技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，包括1/3 來(lái)自天然生物的材料和 2/3 非生物來(lái)源的材料；合成生物學(xué)技術(shù)在未來(lái)的 10～20 年中，每年將為全球帶來(lái) 2～4 萬(wàn)億美元的直接經(jīng)濟(jì)效益[6]。

2 合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)及整體投融資概述

近年來(lái)，合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)百花齊發(fā)，全球范圍內(nèi)大量初創(chuàng)公司如雨后春筍般出現(xiàn)，也帶動(dòng)了資本市場(chǎng)對(duì)這一創(chuàng)新浪潮的關(guān)注。據(jù) SynBioBeta統(tǒng)計(jì)，2018 年全球合成生物學(xué)領(lǐng)域公司融資規(guī)模近 40 億美元，2019 年為 31 億美元。2020 年，該數(shù)值達(dá)到了 78 億美元，年增長(zhǎng) 1.5 倍，并有 74 家合成生物學(xué)公司完成上市[7]。而在 2016年，全球合成生物學(xué)概念的投資總額不到 20 億美元[8](圖 1)。

圖1 合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)投融資狀況Fig.1 Financing status of synthetic biology industry

合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)生態(tài)覆蓋面龐大，不同技術(shù)和產(chǎn)業(yè)落地方向多元，且都有相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)規(guī)模?；诖?，可以將整個(gè)合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)分為大致的上、中、下游。其中，上游開(kāi)發(fā)使能技術(shù)，包括DNA/RNA 合成、測(cè)序與組學(xué)，以及數(shù)據(jù)相關(guān)的技術(shù)、產(chǎn)品和服務(wù)；中游是對(duì)生物系統(tǒng)和生物體進(jìn)行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)的技術(shù)平臺(tái)；下游是涉及人類(lèi)衣食住行方方面面的應(yīng)用開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品落地。值得注意的是，合成生物學(xué)公司的技術(shù)和創(chuàng)新通常不會(huì)局限于上述產(chǎn)業(yè)的某一個(gè)層次。特別是對(duì)于著重下游應(yīng)用和產(chǎn)品落地的公司，需要有打通從研發(fā)到產(chǎn)品落地全鏈條的過(guò)硬能力，以降低自身的商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和確保強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，來(lái)自上、中、下游的重大突破和創(chuàng)新也在相互促進(jìn)和加強(qiáng)，如圖 2 所示。

圖2 合成生物學(xué)企業(yè)圖譜Fig.2 A collection of synthetic biology companies

2.1 合成生物使能技術(shù)公司

解析基因組中的信息是現(xiàn)代生物學(xué)研究的基礎(chǔ)。發(fā)起于 1990 年的“人類(lèi)基因組計(jì)劃”歷時(shí) 13 年、耗資約 30 億美元，完成了人類(lèi)基因圖譜的測(cè)繪[9-10]。然而，只有當(dāng) DNA 測(cè)序變得足夠快捷和便宜時(shí)，人類(lèi)所知的各種生物的基因圖譜的潛力才能被充分釋放出來(lái)。自 2003 年人類(lèi)基因組測(cè)通以來(lái)，DNA 測(cè)序成本的下降速率已經(jīng)突破了電子工程中經(jīng)典的“摩爾定律”。2019年，人類(lèi)個(gè)體全基因組測(cè)序的價(jià)格已低于 1 000美元[11]，并且這一價(jià)格有望在未來(lái) 10 年內(nèi)降至100 美元以下。測(cè)序的成本下降和通量提升帶動(dòng)了生物數(shù)據(jù)的大量產(chǎn)生。除基因組信息外，轉(zhuǎn)錄組、代謝組等組學(xué)技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)人們對(duì)細(xì)胞內(nèi)分子和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的深入了解，以及設(shè)計(jì)生物系統(tǒng)的能力提升。

合成生物學(xué)注重工程化地設(shè)計(jì)、改造和創(chuàng)造有特定功能的生物系統(tǒng)，而生命活動(dòng)由核酸進(jìn)行編碼和控制。因此，DNA/RNA 的編輯、合成和組裝技術(shù)是合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，科研院所和產(chǎn)業(yè)界所獲得的大量研究數(shù)據(jù)需借由信息載體的合成來(lái)產(chǎn)生實(shí)際的價(jià)值。DNA 讀寫(xiě)領(lǐng)域已形成一定的商業(yè)格局，其突破點(diǎn)來(lái)源于技術(shù)的不斷更新帶來(lái)讀寫(xiě)長(zhǎng)度的增加、保真度的提升和成本的持續(xù)下降。據(jù) BCC Research 統(tǒng)計(jì)，到 2024 年，DNA讀寫(xiě)和編輯應(yīng)用的全球市場(chǎng)將從 2019 年的 170億美元增長(zhǎng)到 431 億美元[12]。DNA 合成領(lǐng)域的明星公司 Twist Bioscience (www.twistbioscience.com/)成立于 2013 年，該公司開(kāi)發(fā)的基于硅芯片的 DNA 合成技術(shù)，不僅大幅度提升了 DNA 合成通量，而且呈數(shù)量級(jí)地縮減了化學(xué)試劑的用量，為客戶(hù)提供包括寡核苷酸文庫(kù)等 DNA/RNA 合成產(chǎn)品。Twist Bioscience 已于 2018 年在納斯達(dá)克上市。另一家美國(guó)公司 Synthego (www.synthego.com/)基于生物信息學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)和自動(dòng)化，開(kāi)發(fā)了一套自動(dòng)化合成 RNA 的系統(tǒng)，用于打造CRISPR 工具包和 sgRNA 文庫(kù)，以服務(wù)制藥行業(yè)的客戶(hù)。Synthego 的核心產(chǎn)品之一是 CRISPR Revolution——在自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)快速、高精準(zhǔn)度的 sgRNA 合成，其成本比常規(guī)的合成方法降低 80%。同時(shí)，借由算法優(yōu)化的 sgRNA可使細(xì)胞內(nèi)基因編輯效率高達(dá) 90%。2020 年 8月，Synthego 獲得了 1 億美元的 D 輪融資。法國(guó)的 DNA Script 公司(dnascript.com)開(kāi)發(fā)了無(wú)模板酶促 DNA 合成技術(shù)，其打造的名為“SYNTAX DNA Printer”臺(tái)式設(shè)備可以在實(shí)驗(yàn)室中快速高效、高保真、高通量地合成生產(chǎn)目標(biāo)寡核苷酸序列。目前，DNA Scirpt 也憑借自己的 DNA 合成技術(shù)與通用電氣合作，研發(fā)針對(duì)新型冠狀病毒肺炎(Corona Virus Disease 2019，COVID-19)的疫苗和療法。2020 年 7 月，DNA Script 宣布完成了 8 900 萬(wàn)美元的 B 輪融資。Molecular Assemblies 于 2021 年 4 月宣布完成 2 400 萬(wàn)美元的 A 輪融資，將用于酶促 DNA 合成的商業(yè)化研發(fā)。其總裁兼首席執(zhí)行官 Michael Kamdar 宣稱(chēng)，該公司在開(kāi)發(fā)酶促 DNA 合成技術(shù)方面取得了重大進(jìn)展。酶促 DNA 合成可以克服傳統(tǒng)化學(xué)合成的巨大局限性。據(jù) SynBioBeta 報(bào)道，Molecular Assemblies 擁有一種兩步酶促 DNA 合成工藝專(zhuān)利，可以按需提供高純度特定序列的 DNA，而無(wú)需使用模板[13]。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的 DNA 合成服務(wù)也呈現(xiàn)迅猛的發(fā)展勢(shì)頭，出現(xiàn)了不少優(yōu)秀的國(guó)產(chǎn) DNA合成芯片公司，逐漸打破 DNA 合成的技術(shù)壁壘。其中，有“國(guó)內(nèi) DNA 制造第一股”之稱(chēng)的蘇州泓迅生物科技股份有限公司(www.synbio-tech.com.cn)自主研發(fā)了 Syno?1.0～Syno?3.0 三個(gè) DNA 合成平臺(tái)，并依托這三個(gè)平臺(tái)開(kāi)發(fā)了進(jìn)一步的生物技術(shù)轉(zhuǎn)化及應(yīng)用平臺(tái)——泓迅“GPS”平臺(tái)，聯(lián)合分析基因型(Genotype)、表型(Phenotype)和人工合成型(Synotype)，從而高效地服務(wù)于人源化抗體庫(kù)構(gòu)建、基因工程疫苗開(kāi)發(fā)、工業(yè)酶優(yōu)化、染色體/基因組的合成、分子輔助育種以及 DNA信息存儲(chǔ)的技術(shù)開(kāi)發(fā)等下游科研需求。泓迅成立于 2013 年，在 2014 年獲得華大基因 1 000 萬(wàn)元的戰(zhàn)略投資，并于 2017 年順利登陸新三板。2020 年 7 月發(fā)布的《2020 年度創(chuàng)業(yè)板非公開(kāi)發(fā)行 A 股股票預(yù)案》顯示，華大基因擬募資 20 億元投向 5 個(gè)項(xiàng)目，其中包括建設(shè) DNA 合成基地，以擴(kuò)大 DNA 合成產(chǎn)能[14]。2018 年成立于上海的迪贏生物科技有限公司(www.dynastygene.com)致力于“新一代 DNA 合成技術(shù)、NGS 的全面解決方案”的創(chuàng)新，研發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 Micropore 高通量 DNA 合成平臺(tái)和 QuarXeq雙鏈 RNA 探針捕獲技術(shù)，并獲得了數(shù)千萬(wàn)元的A 輪融資。

除了應(yīng)用于科研服務(wù)，也有合成生物學(xué)企業(yè)在探索 DNA 測(cè)序和合成技術(shù)在功能性產(chǎn)品上的應(yīng)用。例如，2016 年在美國(guó)成立的 Hexagon Bio公司(www.hexagonbio.com)致力于從 DNA 序列中發(fā)現(xiàn)和設(shè)計(jì)藥物，通過(guò)對(duì)真菌基因組進(jìn)行測(cè)序和排序，結(jié)合數(shù)據(jù)科學(xué)和生物學(xué)，建立快速高效的真菌基因組篩選平臺(tái)，以期從真菌中找到突破性藥物分子。2020 年 9 月，Hexagon 宣布獲得4 700 萬(wàn)美元的 A 輪融資。

此外，隨著 DNA 讀寫(xiě)技術(shù)的成熟和成本的不斷下降，DNA 存儲(chǔ)成為合成生物學(xué)公司探索的一個(gè)新方向。數(shù)字化時(shí)代帶來(lái)了指數(shù)級(jí)爆炸的信息，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與安全成為維持整個(gè)社會(huì)平穩(wěn)運(yùn)行不可或缺的版塊。四堿基的編碼方式和其易保存、易獲取等特點(diǎn)使得 DNA 成為極有潛力的存儲(chǔ)介質(zhì)[15]。Gartner 報(bào)告估測(cè)，到 2024年，將有 30% 的數(shù)字商業(yè)公司強(qiáng)制進(jìn)行 DNA 存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)，以應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，從而超越現(xiàn)有存儲(chǔ)技術(shù)[16]。基于此，Twist Bioscience、DNA Script、Molecular Assemblies 等 DNA 合成企業(yè)均開(kāi)啟了 DNA 存儲(chǔ)項(xiàng)目。同時(shí)，該領(lǐng)域也出現(xiàn)了不少初創(chuàng)企業(yè)。其中，比較有代表性的是美國(guó)初創(chuàng)公司 Catalog(www.catalogdna.com)。Catalog 成立于 2016 年，專(zhuān)注于建立巨量數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算的 DNA 平臺(tái)，并于 2018年 6 月使用 DNA 存儲(chǔ)了小說(shuō)《銀河系漫游指南》和詩(shī)歌《未走的路》，于 2019 年 6 月完成了 16 GB 的英文維基百科數(shù)據(jù)的 DNA 存儲(chǔ)。2020 年 9 月，Catalog 宣布完成了千萬(wàn)美元的融資[17]。另一家類(lèi)似的企業(yè)是 2015 年成立于愛(ài)爾蘭的 Helixworks Technologies (helix.works)。Helixworks Technologies 推出了開(kāi)源 DNA 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái) MoSS——數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度可達(dá)每平方毫米2.5 PB 字節(jié)，且寫(xiě)入成本低至 0.005 美元/字節(jié)。據(jù)報(bào)道，Helixworks Technologies 已獲得歐盟資助，將進(jìn)一步推進(jìn) DNA 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的研究[18]。此外，2016 年成立于美國(guó)加州的 Iridia 也是 DNA存儲(chǔ)領(lǐng)域的先驅(qū)之一，該公司的技術(shù)有可能將編碼和檢索 DNA 中存儲(chǔ) 1 TB 數(shù)據(jù)的成本從目前的超過(guò) 100 萬(wàn)美元降低到不足 1 美元。2021 年 3月，Iridia 宣布完成了 2 400 萬(wàn)美元的 B 輪融資。

除核酸合成、測(cè)序、組學(xué)外，還有一些公司著重于開(kāi)發(fā)生產(chǎn)力工具和軟件類(lèi)產(chǎn)品。這些公司針對(duì)不同領(lǐng)域的研發(fā)所打造的軟件產(chǎn)品可以幫助科學(xué)家和企業(yè)高效管理 DNA 信息、實(shí)驗(yàn)室硬件和實(shí)驗(yàn)流程等，從而提高研發(fā)效率。其中，較具代表的公司包括美國(guó)的 Benchling (www.benchling.com)和英國(guó)的 Synthace。Benchling 的生命科學(xué)云研發(fā)平臺(tái)在全球已有超過(guò) 30 萬(wàn)名用戶(hù)，并于2021 年 4 月完成了 2 億美元的 E 輪融資。DNA 的合成、測(cè)序和組學(xué)技術(shù)是合成生物學(xué)的底層技術(shù)，其發(fā)展速度制約著整個(gè)學(xué)科的發(fā)展。縱觀國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展情況可以發(fā)現(xiàn)，在技術(shù)領(lǐng)域，整個(gè)行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入低成本競(jìng)價(jià)階段，企業(yè)的發(fā)展取決于其能否不斷進(jìn)行技術(shù)更新從而帶來(lái)成本的持續(xù)降低。在這一領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)的企業(yè)正齊頭趕上，逐漸打破國(guó)際龍頭企業(yè)的技術(shù)壟斷。而在應(yīng)用領(lǐng)域，如基因組學(xué)和 DNA 存儲(chǔ)等方向，國(guó)內(nèi)尚處于早期階段，行業(yè)還未成型。

2.2 合成生物平臺(tái)類(lèi)公司

合成生物學(xué)從生物的基因編輯，到產(chǎn)品和服務(wù)的商業(yè)化落地，這之間存在著超長(zhǎng)的技術(shù)鏈條。將實(shí)驗(yàn)室中能夠用于解決實(shí)際問(wèn)題的研究轉(zhuǎn)化和擴(kuò)大，需要對(duì)多種方向的專(zhuān)業(yè)技術(shù)進(jìn)行密集而深度的整合，建立前所未有的基礎(chǔ)設(shè)施和方法流程。合成生物平臺(tái)類(lèi)公司，扮演了“生物基解決方案”設(shè)計(jì)師和開(kāi)發(fā)者的角色，為傳統(tǒng)企業(yè)開(kāi)拓新的價(jià)值領(lǐng)域。

其中，較具代表性的美國(guó)公司 Ginkgo Bioworks (www.ginkgobioworks.com)成立于 2008年，在 2020 年 5 月完成 F 輪融資后，累計(jì)募得約 14 億美元的資金，并于 2021 年 5 月宣布以 175 億美金的價(jià)格通過(guò) SPAC 方式正式上市。Gingko Bioworks 依靠其自動(dòng)化的菌株開(kāi)發(fā)工程、蛋白質(zhì)工程和發(fā)酵工程平臺(tái)，能夠高通量開(kāi)發(fā)和評(píng)估微生物菌株，為客戶(hù)提供基于微生物菌株的解決方案。Gingko Bioworks 的自動(dòng)化平臺(tái)每月可執(zhí)行超過(guò) 15 000 項(xiàng)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)任務(wù)，測(cè)試數(shù)千種微生物設(shè)計(jì)，避免了人工實(shí)驗(yàn)的重復(fù)工作，大大提高了研發(fā)效率。2020 年 6 月，Gingko Bioworks 獲得了由 Illumina 領(lǐng)銜的 7 000萬(wàn)美元投資，打造專(zhuān)注于 COVID-19 檢測(cè)的項(xiàng)目 Concentric，并憑借自己的平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，為美國(guó)的學(xué)校提供核酸檢測(cè)服務(wù)。2021 年 4 月，農(nóng)業(yè)公司 Corteva Agriscience 宣布與 Ginkgo Bioworks合作，利用合成生物學(xué)設(shè)計(jì)創(chuàng)新性的作物保護(hù)技術(shù)。2020 年 12 月，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局宣布與 Ginkgo Bioworks 合作，投入 1 500 萬(wàn)美元開(kāi)發(fā)生物防蚊制劑。目前，國(guó)內(nèi)也有以杭州恩和生物科技有限公司(www.bota.bio)和杭州衍進(jìn)科技有限公司為代表的平臺(tái)型公司。其中，恩和生物側(cè)重開(kāi)發(fā)自動(dòng)化、高通量的工業(yè)生物研發(fā)平臺(tái)，其品類(lèi)涵蓋醫(yī)藥、化工、食品等多個(gè)領(lǐng)域。2020 年 9 月，恩和生物宣布完成了1 500 萬(wàn)美元的 A 輪融資，并在 2021 年 3 月獲得來(lái)自國(guó)際化工巨頭巴斯夫的戰(zhàn)略投資。

然而，僅依靠平臺(tái)為客戶(hù)提供研發(fā)服務(wù)，還不足以支撐平臺(tái)型公司的發(fā)展。因此，有能力打通技術(shù)鏈條的平臺(tái)類(lèi)公司紛紛將自己的平臺(tái)技術(shù)在使用場(chǎng)景中延伸，打造落地產(chǎn)品。其中，平臺(tái)型公司的鼻祖和典型代表 Amyris 公司(amyris.com)由 Jay Keasling 教授與 Vincent Martin、Jack Newman、Neil Renninger、Kinkead Reiling 等人聯(lián)合創(chuàng)辦，成立之初從事抗瘧藥物青蒿素及其他萜類(lèi)化合物生產(chǎn)。Amyris 是合成生物學(xué)領(lǐng)域第一家在納斯達(dá)克上市的企業(yè)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的產(chǎn)業(yè)探索，Amyris 逐漸成長(zhǎng)為在化工和燃料行業(yè)頗有影響力的法尼烯和長(zhǎng)鏈碳?xì)浠衔锷a(chǎn)商。如以人工酵母生產(chǎn)角鯊烯，替代了鯊魚(yú)肝油和高精度橄欖油的提取技術(shù)路線(xiàn)。此外，Amyris 也打造了一系列主打天然成分的美妝品牌。2020 年，Amyris 年銷(xiāo)售額達(dá)到 1.73 億美元[19]。此外，從自有平臺(tái)出發(fā)，打造產(chǎn)品的代表還有美國(guó)的合成生物學(xué)明星公司 Zymergen (www.zymergen.com)。Zymergen 通過(guò)改造微生物來(lái)制造新的生物分子，從而更快、更便宜、更可持續(xù)地制造出更好的產(chǎn)品。Zymergen 的核心競(jìng)爭(zhēng)力是其研發(fā)平臺(tái)，該平臺(tái)的關(guān)鍵組成部分整合了先進(jìn)軟件算法、機(jī)器人技術(shù)、數(shù)據(jù)科學(xué)、實(shí)驗(yàn)測(cè)試和研發(fā)流程，從而可利用自動(dòng)化的高通量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，短時(shí)間內(nèi)構(gòu)造出大量不同基因型的菌株，并通過(guò)測(cè)試產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，用機(jī)器學(xué)習(xí)加以分析，生成新的假設(shè)，再進(jìn)入下一個(gè)實(shí)驗(yàn)循環(huán)。此外，Zymergen 輻射全產(chǎn)業(yè)鏈布局，覆蓋了最上游的生物基因數(shù)據(jù)、合成生物學(xué)研發(fā)自動(dòng)化，到下游的材料科學(xué)以及材料設(shè)計(jì)、改性和加工聚合的各個(gè)環(huán)節(jié)。2021 年 4 月，Zymergen 在納斯達(dá)克上市，其上市的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力是可用于柔性屏制造的自研產(chǎn)品——Hyaline(聚酰亞胺薄膜)。其中，聚酰亞胺是最常見(jiàn)的一種柔性屏材料，被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品中。然而，該材料長(zhǎng)期以來(lái)都面臨著耐折疊性以及耐熱性等問(wèn)題。Zymergen 通過(guò)合成生物學(xué)的方法，利用從海洋微生物中分離的酶，合成了帶有氟原子的二胺單體后，與日本住友化學(xué)株式會(huì)社合作開(kāi)發(fā)聚合工藝，最終生產(chǎn)出Hyaline[20]。

國(guó)內(nèi)由研發(fā)平臺(tái)擴(kuò)展出落地產(chǎn)品的代表是藍(lán)晶微生物(www.bluepha.com)。藍(lán)晶微生物的研發(fā)平臺(tái)覆蓋了分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、微生物菌株開(kāi)發(fā)、小試與中試生產(chǎn)、材料改性加工等實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品定制化開(kāi)發(fā)所必需的全部環(huán)節(jié)。其主打的生物可降解材料產(chǎn)品——PHA (聚羥基脂肪酸酯)已完成了落地。此外，藍(lán)晶微生物依靠自有研發(fā)平臺(tái)，也在推進(jìn)其他管線(xiàn)。如可有效緩解焦慮的功能飲料成分和補(bǔ)償人體常見(jiàn)代謝缺陷的新型功能益生菌等。2021 年 8 月，藍(lán)晶微生物宣布共完成超過(guò) 6億元的 B 輪融資。

2.3 合成生物產(chǎn)品/應(yīng)用類(lèi)公司

2020 年，COVID-19 在全球大流行似乎讓公眾更意識(shí)到生命科學(xué)的重要性，也加速了生物學(xué)從實(shí)驗(yàn)室真實(shí)地走進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)生活的進(jìn)程。現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了 3 個(gè)浪潮：以 1982 年重組人胰島素上市為標(biāo)志的醫(yī)藥生物技術(shù)發(fā)展浪潮，以 1996 年轉(zhuǎn)基因大豆、玉米、油菜相繼上市為代表的農(nóng)業(yè)生物技術(shù)浪潮，以及目前正在經(jīng)歷的工業(yè)生物技術(shù)浪潮。與前兩次浪潮相比，綜合了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、數(shù)據(jù)科學(xué)等交叉學(xué)科的生物科學(xué)帶來(lái)的新一輪創(chuàng)新浪潮，不再只是影響人類(lèi)最基本的生存需求，而是正改變著包括健康、農(nóng)業(yè)、消費(fèi)產(chǎn)品、能源和材料等人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)所有領(lǐng)域的格局。作為一門(mén)整合科學(xué)，合成生物學(xué)便可賦能這其中的方方面面。

2.3.1 健康和保健

合成生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用于健康產(chǎn)業(yè)主要有兩種思路：一種是對(duì)微生物進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造，使微生物可以生產(chǎn)某種藥物分子，或其本身作為活性藥物，實(shí)現(xiàn)治療疾病的功能；另外一種是基于合成生物學(xué)的工程化思維和設(shè)計(jì)理念，對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行改造，使其具備相應(yīng)的功能，如用于器官移植、細(xì)胞治療和疫苗生產(chǎn)等。

利用合成生物學(xué)技術(shù)生產(chǎn)微生物藥物的代表——美國(guó)上市公司 Synlogic,Inc.(www.synlogictx.com)通過(guò)合成生物學(xué)技術(shù)改造益生菌，從而開(kāi)發(fā)新型的活性藥物 Synthetic BioticTM。Synlogic 主要關(guān)注機(jī)能失調(diào)以及其他因素引起的疾病，同時(shí)也與羅氏、Ginkgo Bioworks等公司合作，開(kāi)發(fā)罕見(jiàn)疾病、代謝疾病、自身免疫和炎性疾病以及癌癥等疾病的合成生物藥物。據(jù)官方消息，Synlogic 預(yù)計(jì) 2021 年將在多個(gè)研發(fā)管線(xiàn)中取得臨床進(jìn)展：代謝工程項(xiàng)目中治療苯丙酮尿癥的 SYNB1618 預(yù)期達(dá)到 II 期臨床試驗(yàn)階段，治療腸高草酸尿癥的 SYNB8802 預(yù)期達(dá)到I 期臨床試驗(yàn)階段；免疫調(diào)節(jié)項(xiàng)目中用于聯(lián)合細(xì)胞程序性死亡-配體 1(PDL1)檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)合給藥的 SYNB1891 預(yù)期達(dá)到 I 期臨床試驗(yàn)階段。

基于合成生物學(xué)技術(shù)改造哺乳動(dòng)物細(xì)胞用于治療疾病的企業(yè)中，較具代表性的有 2015 年創(chuàng)立的異種器官移植公司 eGenesis。2021 年 3 月，eGenesis 完成了 1.25 億美元的 C 輪融資，用于其主導(dǎo)項(xiàng)目——利用 CRISPR 技術(shù)將豬開(kāi)發(fā)為可行的人類(lèi)器官移植來(lái)源。目前，eGenesis 正在將改造的基因工程豬的器官移植到非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物(如猴子)身上，進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)一年的跟蹤觀察，并計(jì)劃于 2022 年底申請(qǐng)新藥臨床試驗(yàn)(IND)許可[21]。eGenesis 的姊妹公司啟函生物(www.qihanbio.com)于 2017 年在杭州創(chuàng)立，并于 2021 年 3 月完成了 6 700 萬(wàn)美元的 A++輪融資，用以推進(jìn)新型細(xì)胞治療的研發(fā)?；谄淇蒲袌F(tuán)隊(duì)在異種器官移植動(dòng)物模型中積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，啟函生物在未來(lái)將致力于尋找人體細(xì)胞中影響免疫排斥反應(yīng)的基因，并通過(guò)編輯這些基因來(lái)提高細(xì)胞的免疫兼容性，實(shí)現(xiàn)低風(fēng)險(xiǎn)的同種異體細(xì)胞治療。目前，啟函生物正在應(yīng)用這一方法，基于臨床級(jí) GMP 干細(xì)胞，研發(fā)用于臨床試驗(yàn)的細(xì)胞治療產(chǎn)品。此外，同類(lèi)型的企業(yè)還有上海的 DelonixBioworks，其于 2021 年 3 月完成 1 400 萬(wàn)美元的種子輪融資，用于加速合成生物學(xué)疫苗平臺(tái)的建設(shè)，并將合成生物疫苗推向臨床試驗(yàn)階段。2021 年 1 月，美國(guó)基因編輯醫(yī)療初創(chuàng)企業(yè) Verve Therapeutics 獲得 9 400 萬(wàn)美元的 B 輪融資，旨在推進(jìn)用于心血管疾病的基因編輯藥物的開(kāi)發(fā)[22]。

2.3.2 農(nóng)業(yè)和食品

由于城市不斷擴(kuò)張，城鄉(xiāng)比例愈發(fā)失衡，加之近年來(lái)全球自然災(zāi)害和社會(huì)危機(jī)的頻發(fā)，現(xiàn)存的食品供給系統(tǒng)越來(lái)越無(wú)法滿(mǎn)足人類(lèi)增長(zhǎng)的食品需求，且會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。因此，如何利用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)和食品領(lǐng)域的突破變得尤為重要。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，世界 500 強(qiáng)企業(yè)拜耳集團(tuán)(Bayer)尤為重視利用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)創(chuàng)新，以建立一個(gè)更具韌性的可持續(xù)糧食系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，拜耳與 Ginkgo Bioworks 于 2017 年成立了合資公司 Joyn Bio (joynbio.com)，并提供 1 億美元的 A 輪融資。Joyn Bio 的主要項(xiàng)目是利用合成生物技術(shù)增強(qiáng)微生物為糧食作物提供氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力，以減少化肥的使用。除了固氮領(lǐng)域之外，Joyn Bio 也在探索合成生物學(xué)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的更多機(jī)會(huì)。另一家農(nóng)業(yè)合成生物技術(shù)公司 Pivot Bio (www.pivotbio.com)也一直深耕于固氮領(lǐng)域，自 2010 年在美國(guó)加州成立以來(lái)，融資總額達(dá)到6 億美元。Pivot Bio 是第一家在商業(yè)領(lǐng)域采用微生物固氮的公司——利用合成生物學(xué)技術(shù)，開(kāi)啟微生物中固氮基因的表達(dá)，從而減少農(nóng)業(yè)氮肥的使用。2020 年，Pivot Bio 開(kāi)發(fā)的用于玉米種植的生物氮肥 PROVEN 被Nature子刊評(píng)選為 6 種正在改變世界的合成生物學(xué)產(chǎn)品之一[23]。

在食品方面，肉類(lèi)替代品的開(kāi)發(fā)被認(rèn)為是解決傳統(tǒng)畜牧業(yè)造成的環(huán)境問(wèn)題的熱門(mén)解決方案。目前，全球約有 60 家初創(chuàng)企業(yè)正在開(kāi)發(fā)和改善人造肉的生產(chǎn)工藝，以生產(chǎn)不同的肉類(lèi)和海鮮。2020 年，人造肉相關(guān)企業(yè)籌集到的資金超過(guò) 10 億美元，且投資者對(duì)該行業(yè)的追捧沒(méi)有放緩的跡象[24]。目前，市面上可購(gòu)買(mǎi)的人造肉多為“植物肉”——對(duì)動(dòng)物肉的成分進(jìn)行分解，并從其他來(lái)源如植物、微生物中進(jìn)行生產(chǎn)，隨后按成分比例組裝成人造肉。隨著美國(guó)對(duì)新型食品原料規(guī)定的細(xì)化，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局規(guī)定“植物肉產(chǎn)品”以植物蛋白、氨基酸等為制造原料，使得基于合成生物學(xué)的生物發(fā)酵成為了生產(chǎn)人造肉原料的技術(shù)載體。在這一領(lǐng)域具有代表性的企業(yè) Beyond Meat(BYND.NASDAQ)(www.beyondmeat.com/)總部位于美國(guó)，并于2019 年上市。另一家頭部企業(yè) Impossible Foods(impossiblefoods.com)于 2011 年創(chuàng)立，截至 2020年 8 月，已完成累計(jì)高達(dá) 15 億美元的融資，估值 100 億美元，并有望在 1 年內(nèi)進(jìn)行首次公開(kāi)募股。這兩家企業(yè)生產(chǎn)的人造肉均以植物為蛋白來(lái)源，此外添加了通過(guò)合成生物學(xué)技術(shù)改造的酵母生產(chǎn)的血紅素，從而使人造肉的口感近似動(dòng)物肉。目前，Beyond Meat 和 Impossible Foods 均已有人造肉產(chǎn)品面世，為肯德基、漢堡王、星巴克等品牌進(jìn)行供應(yīng)。除了“植物肉”之外，另一種主流的人造肉是通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，直接從動(dòng)物干細(xì)胞中培育出人造肉。荷蘭的食品科技公司Mosa Meat (mosameat.com)在 2013 年通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，從牛細(xì)胞中培育出世界上第一個(gè)人造牛肉漢堡。2021 年 2 月，該團(tuán)隊(duì)完成 8 500 萬(wàn)美元的 B 輪投資。美國(guó)公司 New Age Meats (www.newagemeats.com)成立于 2018 年，旨在通過(guò)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)豬肉，現(xiàn)有產(chǎn)品是人造豬肉香腸和餃子。2020 年 8 月，該公司宣布在 A 輪融資前又獲 200 萬(wàn)美元種子輪增資。以色列細(xì)胞培育肉初創(chuàng)企業(yè) Future Meat (future-meat.com)于2021 年 2 月宣布將每塊人造雞胸肉的成本降低至10 美元以下，并計(jì)劃在未來(lái) 18 個(gè)月內(nèi)，通過(guò)餐廳及零售渠道上市這款新品。

人造肉領(lǐng)域還有許多同類(lèi)型的企業(yè)在快速發(fā)展中。例如，2018 年成立于美國(guó)加州的食品初創(chuàng)公司 BlueNalu (www.bluenalu.com)完成 6 000 萬(wàn)美元的融資，旨在利用魚(yú)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)人造海鮮產(chǎn)品；2015 年成立的 New Wave Foods 公司(https://www.newwavefoods.com) A 輪融資 1 800萬(wàn)美元，用于植物基海鮮產(chǎn)品開(kāi)發(fā)；2019 年成立的 Air Protein 公司(www.airprotein.com)完成了3 200 萬(wàn)美元的 A 輪融資，用于改造益生菌，以開(kāi)發(fā)由稀薄空氣制成的富含二氧化碳的蛋白質(zhì)食品。

除了肉類(lèi)替代品之外，合成生物學(xué)技術(shù)企業(yè)也在探索更多新型食品的可能性?？萍脊綨ature’s Fynd (www.naturesfynd.com)正在基于自研的發(fā)酵技術(shù)，利用從黃石國(guó)家公園野外發(fā)現(xiàn)的真菌培育各種食品，包括奶油、奶酪和肉餅等，并于 2021 年 2 月正式開(kāi)放了菌類(lèi)食品的預(yù)售。2021 年 7 月，Nature’s Fynd 宣布完成 3.5 億美元的 C 輪融資，總資產(chǎn)已逾 5 億美元。CRISPR 食品技術(shù)公司 Pairwise (pairwise.com)在 B 輪融資中籌集到 9 000 萬(wàn)美元，用于利用 CRISPR 技術(shù)來(lái)改進(jìn)不同類(lèi)型的農(nóng)產(chǎn)品，包括芥菜、漿果和櫻桃等，并計(jì)劃于 2022 年推出第一款基因編輯作物產(chǎn)品。2021 年 1 月，以色列食品技術(shù)初創(chuàng)公司Ukko 宣布獲得了 4 000 萬(wàn)美元的 B 輪融資，旨在利用人工智能驅(qū)動(dòng)平臺(tái)，建立一個(gè)全面的過(guò)敏物的分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)，并基于此數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)不會(huì)引發(fā)免疫反應(yīng)的蛋白質(zhì)替代食物原有的過(guò)敏原，同時(shí)保留食物的營(yíng)養(yǎng)功能和口味[25]。

雖然資本市場(chǎng)對(duì)于人造肉的熱情不減，但是這一領(lǐng)域想要持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，仍然存在隱患，其中最為關(guān)鍵的是人造肉的產(chǎn)能問(wèn)題。盡管新冠疫情對(duì)肉類(lèi)供應(yīng)鏈造成了不小的打擊，但人類(lèi)對(duì)于肉類(lèi)的整體需求仍在增加。CB Insights 的行業(yè)分析師估計(jì)，到 2040 年，全球肉類(lèi)市場(chǎng)的價(jià)值可能高達(dá) 2.7 萬(wàn)億美元[24]。如何在保證質(zhì)量穩(wěn)定的情況下，能夠以低成本滿(mǎn)足如此巨大的消耗量，是人造肉企業(yè)需要通過(guò)技術(shù)上的不斷探索和突破去攻堅(jiān)的問(wèn)題。

2.3.3 生物基產(chǎn)品

全球范圍內(nèi)，以石油和化學(xué)為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)正面臨著倒退，與之相對(duì)應(yīng)的是人們對(duì)天然來(lái)源和可持續(xù)產(chǎn)品的愈發(fā)重視。在這樣的環(huán)境下，盡管石油價(jià)格不停下跌，但資本和市場(chǎng)對(duì)于生物基產(chǎn)品的需求卻保持旺盛。合成生物學(xué)技術(shù)能夠最大限度地開(kāi)發(fā)和利用經(jīng)歷億萬(wàn)年進(jìn)化的生物系統(tǒng)的制造能力，利用生物碳源代替不可再生的化石碳源，開(kāi)創(chuàng)真正可再生、可持續(xù)、對(duì)環(huán)境友好的物質(zhì)生產(chǎn)模式。合成生物學(xué)技術(shù)可應(yīng)用的制造范圍涵蓋了材料、能源和其他消費(fèi)品所需的功能分子等各個(gè)方面。除了生物來(lái)源的化合物和分子，對(duì)于許多傳統(tǒng)石油基化合物，合成生物學(xué)也可提供更具經(jīng)濟(jì)性和競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案?？梢哉f(shuō)，應(yīng)用合成生物學(xué)研發(fā)和生產(chǎn)生物基產(chǎn)品，或許會(huì)成為多數(shù)合成生物學(xué)企業(yè)最終的落腳點(diǎn)。前文所述平臺(tái)類(lèi)合成生物學(xué)企業(yè)在打造自有的研發(fā)平臺(tái)之后，便思考可應(yīng)用的產(chǎn)品并進(jìn)行落地，如 Amyris的角鯊烯、Zymergen 的 Hyaline 和藍(lán)晶微生物的PHA 等。此外，主打產(chǎn)品生產(chǎn)的合成生物學(xué)企業(yè)也陸陸續(xù)續(xù)推出了較為成熟的生物基產(chǎn)品。例如：Conagen (conagen.com)是一家位于美國(guó)波士頓的合成生物科技公司，致力于通過(guò)代謝和發(fā)酵工程，以分子精度和定制化方式制造天然產(chǎn)物。Conagen 應(yīng)用生物技術(shù)研究可以使嬰兒配方奶粉接近母乳的成分，并先后發(fā)布了 3 種成分——母乳寡聚糖 HMO、乳鐵蛋白和丁酸鹽。2021 年4 月，Conagen 與同為美國(guó)生物基產(chǎn)品生產(chǎn)公司的 DMC 簽訂了一項(xiàng)制造協(xié)議，用于 DMC 的首款產(chǎn)品 L-丙氨酸的研發(fā)和生產(chǎn)。同期，Conagen獲得日本住友化學(xué)株式會(huì)社的一筆戰(zhàn)略投資，用于加快其合成生物技術(shù)研發(fā)，以創(chuàng)造更多可持續(xù)的化工原料。在嬰兒配方奶粉方面，國(guó)內(nèi)專(zhuān)注于腸道微生物領(lǐng)域的南京一兮生物科技有限公司于2020 年 8 月宣布，成功用其自研的基因修飾菌株平臺(tái)合成了母乳寡聚糖 HMO 中的 2′-巖藻糖基乳糖，并已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化落地階段。一兮生物于2019 年在南京成立，成立之初便獲得了千萬(wàn)元的天使輪融資。同樣受到矚目的生物基產(chǎn)品還有2020 年丹麥生物技術(shù)公司 Biosyntia 推出的天然發(fā)酵生物素 BIO-B7，美國(guó)合成生物學(xué)企業(yè) Lygos推出的丙二酸、蘋(píng)果酸等工業(yè)用生物酸等。在國(guó)內(nèi)，生物基產(chǎn)品領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊?yàn)椤皣?guó)內(nèi)合成生物學(xué)第一股”凱賽生物(www.cathaybiotech.com)。凱賽生物于 2020 年登陸科創(chuàng)版，預(yù)計(jì)市值 470億元。其開(kāi)發(fā)的長(zhǎng)鏈二元酸和生物基尼龍等專(zhuān)利產(chǎn)品，均為非常基礎(chǔ)的工業(yè)原料，已應(yīng)用到紡織、醫(yī)藥、電子電器、汽車(chē)、建筑材料、日用消費(fèi)品等領(lǐng)域，并與多家世界 500 強(qiáng)企業(yè)和行業(yè)巨頭建立了合作關(guān)系。

生物基產(chǎn)品來(lái)勢(shì)之洶，使得傳統(tǒng)行業(yè)的企業(yè)備感危機(jī)，紛紛以并購(gòu)、注資等方式展開(kāi)合成生物領(lǐng)域的布局。除了上文所述拜爾與 Ginkgo Bioworks 的合作以及日本住友化學(xué)柱式會(huì)社向Conagen 的投資之外，美國(guó)的寶潔、杜邦，日本的三井、日本化藥公司和三菱，韓國(guó)的 LG 化工，以及荷蘭的 DSM 等傳統(tǒng)化工公司，均已展開(kāi)合成生物學(xué)的研究布局。

3 總結(jié)與展望

2020 年 12 月發(fā)表在Nature《自然》雜志上的一項(xiàng)研究估計(jì)，在 2020 年前后 6 年的區(qū)間內(nèi)，人類(lèi)活動(dòng)制造的物質(zhì)總質(zhì)量將超過(guò)全球自然生物質(zhì)量的總和[26]。因此，人類(lèi)已經(jīng)成為影響地球面貌的主導(dǎo)力量。傳統(tǒng)的制造行業(yè)，在為人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)快速發(fā)展的同時(shí)，也對(duì)自然環(huán)境造成了巨大的影響：化石燃料的燃燒帶來(lái)了空氣污染和溫室效應(yīng)，塑料等不可降解的人造材料威脅著自然物種的生存，傳統(tǒng)的種植業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)模式需要消耗大量的土地、水源等自然資源。目前，各國(guó)對(duì)環(huán)境問(wèn)題、氣候變暖問(wèn)題均愈發(fā)重視，我國(guó)也明確提出于 2060 年實(shí)現(xiàn)碳中和的發(fā)展目標(biāo)。人類(lèi)社會(huì)不能停滯發(fā)展，但發(fā)展不應(yīng)以對(duì)環(huán)境的不可逆破壞和對(duì)自然資源的無(wú)限制索取為代價(jià)，我們需要從底層不斷變革和創(chuàng)新生產(chǎn)方式，幫助人類(lèi)社會(huì)健康和可持續(xù)地發(fā)展。

合成生物學(xué)在 DNA 合成、測(cè)序、定量觀測(cè)技術(shù)、系統(tǒng)生物學(xué)理論等領(lǐng)域取得長(zhǎng)足進(jìn)展的基礎(chǔ)上興起，顛覆了生物學(xué)以發(fā)現(xiàn)、描述、定性為主的傳統(tǒng)研究范式，開(kāi)啟了可定量、可計(jì)算、可預(yù)測(cè)及工程化的新時(shí)代。多學(xué)科交叉、多要素整合的合成生物學(xué)在醫(yī)藥、環(huán)境、能源和材料等領(lǐng)域已展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái)，無(wú)論是在上游研究還是下游產(chǎn)業(yè)，生物能源代替化石能源，可降解塑料代替?zhèn)鹘y(tǒng)塑料，噬菌體療法代替抗生素，人造肉代替?zhèn)鹘y(tǒng)畜牧業(yè)肉類(lèi)等，均成為大熱領(lǐng)域。

然而，相比于底層技術(shù)的逐漸成熟，合成生物產(chǎn)業(yè)還處于一個(gè)非常“年輕”的階段。國(guó)際上，典型的合成生物學(xué)企業(yè)多為平臺(tái)類(lèi)公司，包括已上市的 Amyris、Zymergen 和 Gingko Bioworks。在國(guó)內(nèi)，合成生物產(chǎn)業(yè)處于更加早期的階段。綜合來(lái)看，國(guó)內(nèi)的合成生物學(xué)企業(yè)主要分為兩大類(lèi)：一類(lèi)借鑒國(guó)外的模式，通過(guò)整合科研院所以及社會(huì)各界的學(xué)術(shù)資源，通過(guò)自動(dòng)化、機(jī)器學(xué)習(xí)以及大量生物數(shù)據(jù)的會(huì)聚來(lái)提高研究的發(fā)現(xiàn)、通量和產(chǎn)量，從而構(gòu)建技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，為下游企業(yè)提供基于合成生物學(xué)的解決方案；另一類(lèi)則專(zhuān)注于產(chǎn)品，在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中采用先進(jìn)的生物工程技術(shù)，探索高效的生物合成方法。然而，對(duì)于平臺(tái)類(lèi)公司來(lái)說(shuō)，目前國(guó)內(nèi)并沒(méi)有足夠的下游客戶(hù)和需求來(lái)支持企業(yè)的穩(wěn)定持續(xù)增長(zhǎng)，公司必須自己能夠生產(chǎn)可以落地的產(chǎn)品。而由于生物基產(chǎn)品的研發(fā)周期長(zhǎng)，如何找到一個(gè)有長(zhǎng)期市場(chǎng)空間和價(jià)值的產(chǎn)品并成功落地以持續(xù)支持公司的創(chuàng)新和研發(fā)，是平臺(tái)類(lèi)公司發(fā)展的難點(diǎn)。對(duì)于產(chǎn)品類(lèi)公司來(lái)說(shuō)，一個(gè)產(chǎn)品從研發(fā)到落地的技術(shù)鏈條長(zhǎng)且復(fù)雜，需要公司在每個(gè)環(huán)節(jié)都有研發(fā)能力，而目前國(guó)內(nèi)具有復(fù)合背景的專(zhuān)業(yè)人才稀缺，導(dǎo)致打通全鏈條難度大。綜合來(lái)看，不管對(duì)于哪種類(lèi)型的合成生物企業(yè)，如何通過(guò)調(diào)整商業(yè)模式、整合各方資源來(lái)實(shí)現(xiàn)商業(yè)閉環(huán)，是除了建立技術(shù)上的壁壘之外需要著重考慮的問(wèn)題。

生物合成屬于制造業(yè)中的新興輕工業(yè)，而我國(guó)在制造業(yè)上具有良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和配套的工業(yè)體系，在下游的工業(yè)生產(chǎn)方面具備顯著優(yōu)勢(shì)，這是我國(guó)在發(fā)展合成生物學(xué)企業(yè)上的優(yōu)勢(shì)。而劣勢(shì)在于，我國(guó)正處于合成生物學(xué)蓬勃發(fā)展的早期，商業(yè)模式和技術(shù)模式還處于摸索階段，導(dǎo)致資本市場(chǎng)持續(xù)性高投入的信心不足。此外，合成生物學(xué)帶來(lái)的是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的改變，需要上、下游鏈條的高度配合，因此等待產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)的適應(yīng)需要一定的時(shí)間。

雖然存在一系列的問(wèn)題，但是隨著社會(huì)對(duì)生物制造的不斷重視，以及技術(shù)和人才的大量涌入，合成生物產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展勢(shì)不可擋。在可預(yù)期的未來(lái)，必將有越來(lái)越多的合成生物學(xué)企業(yè)涌現(xiàn)，新一輪的“產(chǎn)業(yè)革命”將在攻克未來(lái)人口與健康、資源與環(huán)境、能源與材料等重大難關(guān)時(shí)發(fā)揮作用。人類(lèi)掌握了生命的再創(chuàng)和再造，也就掌握了未來(lái)世界的更多可能。