2024合成生物学行业市场空间、产业链、相关公司及前景展望分析报告（42页）.pdf

1、2023 年深度行业分析研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 目录 目录 一、概述.1 二、技术路径.5 三、驱动因素.9 四、三大优势.14 五、市场空间及规模.17 六、产业链梳理.19 七、挑战与机遇.23 八、相关公司.24 九、前景展望.36 一、概述一、概述 1.定义定义合成生物学是一门基于工程化的设计理念，结合生物学、化学、医学、农学、工程学、计算机与数据科学等交叉学科技术，旨在改造或创造人造生命体系的新兴学科，在科技和产业创新两个层面均具备全面颠覆现有格局的潜力。狭义的合成生物学包括两大方向：“自上而下”地“改造生命”（将全新功能引入活细胞等生命体或生物非生物混合系统）；“自下

2、而上”地“创造生命”（体外合成全新生命系统）。广义的合成生物学还包括任何对生命有机体关键要素的创新应用，如酶催化合成（催化单元）、无细胞合成（转录和翻译系统）、DNA 存储（遗传密码）等。2.研究内容研究内容 合成生物学的研究内容包括元件工程、遗传线路工程、代谢工程及基因组工程。合成生物学的研究内容包括元件工程、遗传线路工程、代谢工程及基因组工程。合成生物学强调生命物质的标准化，对元件所做的优化、改造或重新设计称为“元件工程”；由调节元件及被调节基因构成基因线路的遗传装置，人工基因线路通过遗传线路工程合成；代谢工程主要是利用分子生物学手段如 DNA重组技术对已有代谢途径和调控网络进行合理的设计

3、与改造，以合成新产物、提高已有产物的合成能力或赋予细胞新的功能；基因组工程则是基于基因组测序、基因编辑和基因合成等技术的一项能够从头合成或重新设计基因组的技术。3.収展阶段収展阶段 合成生物学在过去 20 年中大致经历了四个发展阶段：（1）创建时期（创建时期（2000 年年2003 年）年）本阶段产生了许多奠基性的研究手段和理论，特别是基因线路工程的建立及其在代谢工程中的成功运用。2000 年是行业公认的合成生物学元年，两篇 Nature 文章分别设计全球首个基因波动开关和生物振荡器；2003 年，“合成生物学教父”汤姆 奈特（Tom Knight）教授开发 Bio Bricks，使生物组件的

4、标准化装配成为可能。应用开发上，2002 年诞生首例人工合成病毒，且具备侵染能力；2003 年，实现人工合成噬菌体基因组；同年，首次通过引入人工基因改造 E.coli 代谢途径，实现青蒿素前体生产，开启人造细胞工厂生产天然产物的新时代。（2）扩张和収展期（扩张和収展期（2004 年年2007 年）年）2004 年举办“合成生物学 1.0”大会，这是本领域第一个国际性会议；同年，麻省理工学院（MIT）举办首届 iGEM 竞赛，成为迅速推广合成生物学概念和促进生物学、工程学等跨学科协作的强力催化剂。技术突破上，实现了 RNA 调控装置的开发，整个领域的设计范围开始从以转录调控为主，扩大到转录后 和

5、翻译调控；应用开发上，2006 年首次实现利用工程化改造的 E.coli 侵入癌细胞，成为工程化活体疗法的先驱。（3）创新和应用转化期（创新和应用转化期（2008 年年2013 年）年）这一阶段涌现出大量新技术和工程手段，使合成生物学研究与应用领域大为拓展。例如，技术上，2009年、2011 和 2012 年分别开发 MAGE、TALEN、CRISPR/Cas 技术用于基因/基因组编辑，开启基因改造新纪元；细胞工厂开发上，在 E.coli 中先后实现支链醇、生物柴油、1,4-丁二醇和生物汽油等多种产品生产，2013 年 Amyris 公司利用酵母菌株商业化生产青蒿素；合成生命领域，2008 年

6、实现生殖支原体全基因组合成，2010 年制造出可自我繁殖的全球首例人造“人造细胞”（人造支原体 Synthia），2011年美国、中国、英国、新加坡、澳大利亚等国启动“人工合成酵母基因组计划”（Sc2.0Project），旨在重新设计并合成酿酒酵母的全部 16 条染色体。（4）収展新阶段（収展新阶段（2014 年以后）年以后）工程化平台的建设和生物大数据的开源应用相结合，全面推动合成生物学技术创新以及相关应用的开发和商业化。部分代表性技术或应用里程碑包括人工密码子及非天然氨基酸系统的开发、计算/AI 蛋白结构设计及预测、DNA 存储、以二氧化碳为原料人工合成淀粉等。合成生命领域，提出最小基因组