1、2022-2024年深度行业分析研究报告 p3 目录目录 1.1.合成生物学:加速绿色生物制造,开启新造物时代合成生物学:加速绿色生物制造,开启新造物时代 2.2.整合生物技术,元件工程化,系统集成化整合生物技术,元件工程化,系统集成化 3.3.多领域应用,产业格局正逐步变化多领域应用,产业格局正逐步变化 4.4.投资新热点,关注突破超越时点投资新热点,关注突破超越时点 p4 合成生物学:自上而下,人造生命合成生物学:自上而下,人造生命 资料来源:转化子,东兴证券研究所 合成生物学是对生物体进行有目标的设计、改造乃至重新合成,甚至创建赋予非自然功能的“人造生命”。基因 基因组 细胞工厂 图1:
2、基因、基因组和细胞工厂图示 p5 合成生物学:生命科学在工程学上的发展合成生物学:生命科学在工程学上的发展 合成生物学从脱氧核苷酸出发,经DNA小片段到DNA大片段乃至到整个基因组,从单一零散的元器件到功能模块再到整个生命系统网络,“自下而上自下而上”地逐级构筑生命活动,实现从非生命物质到生命实现从非生命物质到生命体系的跨越体系的跨越。图2:合成生物学对生命科学的发展 资料来源:BCC,东兴证券研究所 p6 合成生物学:生命科学的第三次革命合成生物学:生命科学的第三次革命 从以DNA双螺旋结构的发现和“遗传中心法则”的提出为代表的生物学第一次革命,到以测序技术的发明和“人类基因组”计划的诞生为
3、标志的生物学第二次革命。合成生物学实现了生命科学由理解生命到创造生命的革新,而生命科学从读取自然生命信息发展到写出人工生命信息的时代。资料来源:化学品绿色制造核心技术合成生物学(著作权属于肖文海、王颖、元英进),东兴证券研究所 图3:合成生物学对生命科学发展的影响 p7 合成生物学:以合成生命实现绿色制造合成生物学:以合成生命实现绿色制造 合成生物学是绿色制造的核心,通过底盘细胞的构建,实现上游原料来源的绿色多样,可循环,可再生,实现整个生产过程的低耗能,低污染,实现最终产物满足质量需求,低成本量产。图4 合成生物学中的绿色制造过程 资料来源:化学品绿色制造核心技术合成生物学(著作权属于肖文海
4、、王颖、元英进),东兴证券研究所 p8 合成生物学:替代传统化学合成合成生物学:替代传统化学合成 随着合成生物学走向应用,更多化合物实现规模化生产,更经济,更环保的绿色生物制造正 替代传统化学合成。表1:合成生物学和传统化学合成优势比较 资料来源:synbio深波,东兴证券研究所 合成生物学 化工合成 发展阶段 未大规模普及,在特定领域的生产中得到应用。进入成熟阶段,主要是对现有工艺的优化。核心技术 基因测序与合成,菌种培育和筛选,产品分离纯化。催化,偶联等。原材料 萄糖等生物质原料,化石原料。化石原料为主。碳排放 碳排放较化工合成降低30-50%。高 反应条件 较温和。涉及高温高压等特殊条件
5、。成本 部分产品成本低于化工合成。目前产品成本相对固定,未来下降空间不大。p9 合成生物学:革新传统的发酵工程合成生物学:革新传统的发酵工程 合成生物学并非传统的生物发酵,其菌种来自在上而下的工程化设计优化的细胞工厂,而非不可控制的非理性诱变。合成生物学也并非独立于发酵,其最终目标产物也需要经过发酵和分离才实现产业化,可以说合成生物学是发酵工程整合现代生物技术发展而来。图5:合成生物学对发酵产业的技术更新 资料来源:微生物细胞工厂的设计构建:从诱变育种到全基因组定制化创制(著作权属于袁姚梦,邢新会,张翀),东兴证券研究所 p10 合成生物学:多工具和多技术整合合成生物学:多工具和多技术整合 合
6、成生物学以构建细胞工厂为目标,是系统工程的集合,其操控基因涉及代谢路径上的多个基因,也集合使用了基因测序,基因合成,基因编辑等多项技术。资料来源:BCC,东兴证券研究所(注:NGS:Next-generationsequencing.;PCR:Polymerase chainreaction.)表2:合成生物学与基因工程比较 Characteristic Genetic Engineering Synthetic Biology Number of nucleotides or genes involved Naturally occurring Naturally occurring,mod