【西部策略】合成生物：造物致用，赋能未来_新浪财经

为什么我们开始关注合成生物？

1、合成生物/生物制造是颠覆性技术之一；会聚了科学研究的“发现能力”，工程学策略的“建造能力”，以及颠覆性技术的“发明能力”。

2、合成生物是新质生产力的核心赛道之一，和低空经济、商业航天齐肩。

3、合成生物有远期商业价值，符合绿色发展、国家安全的战略背景，也能助力不同领域的企业降本增效。

4、各国都在加大投入生物技术，我们国家在合成生物领域有一定优势。

合成生物学具有以下战略与商业意义：

第一，“负碳”：合成生物的生物路线是绿色、低碳的，符合“碳中和”思路和经济可持续发展下的战略方向。

第二、“安全”。在国际形势复杂化下，粮食、能源资源供应面临的不确定性增加，合成生物提供了不被“卡脖子”的能力，兼顾国计民生需求。

第三，“新质生产力”：合成生物有望建立成本更低、更绿色的新生物技术路线，将有望引领产业技术变革，并扩大中国企业的全球竞争力。

所以从主题催化来看，合成生物叠加了国家安全、碳中和以及新质生产力的概念，且资本市场中有望迎来更多关注。全球都在加快投入生物技术与制造领域，中央经济工作会议&2024政府工作报告均提及发展新质生产力，重点提及了“打造生物制造、商业航天、低空经济等若干战略性新兴产业”。2024年5月23日，北京发布《北京市加快医药健康协同创新行动计划（2024-2026年）》，其中多项内容就涉及合成生物学，后续各地政策有望跟进。此外，AI+合成生物的深度融合赋能“设计-构建-测试-学习”全流程，加速行业发展进程。

合成生物的投资机会更多在下游，近端可验证的机会跨越化工、医药、医美等核心行业。合成生物学产业链包括上游使能技术开发（CRISPR等）、中游平台赋能公司（Gingko Bioworks、诺维信等）与下游产品研发与应用。从商业化发展的路径来看，合成生物近期（5年）的应用成果更多为化学品、食品（替代蛋白）、创新细胞基因疗法/原料药合成，以及重组胶原蛋白等。中期（10年）如农业的共生固氮技术、工程菌疗法等；远期（＞10年）则有望在活体功能材料、生物质燃料等领域实现工业化。根据《中国合成生物产业白皮书2024》中CB Insights和B Capital分析，全球合成生物市场规模预计在2028年将达到近500亿美元（年均增长24%）。

投资建议：合成生物仍在产业化初期，中国企业有望凭借合成生物产品/成本优势，成为具备全球竞争力的企业。关注具备成本领先或产品高附加值/产业化实力强的细分方向，相关标的梳理：凯赛生物（长链二元酸）、华恒生物（丙氨酸）、川宁生物（原料药）、华大智造（基因测序）、金斯瑞（基因合成）、华熙生物（透明质酸钠）、贝瑞基因（基因检测）、蔚蓝生物（酶制剂）、星湖科技（食品添加剂等）、鲁抗医药（增塑剂），以及巨子生物、锦波生物（重组胶原蛋白龙头）等。

风险提示：技术发展与应用不及预期，行业政策监管变化风险。

一、为什么我们关注合成生物？

我们在五一期间发布《合成生物：新质生产力成长赛道》，明确指出“策略视角来看，合成生物想象空间大、政策预期还没打满，市场发酵仍有空间。” Wind合成生物指数在4.22-5.9上涨26%，强势股包括蔚蓝生物股价翻倍，川宁生物涨幅超80%。

为什么我们关注合成生物？

1、合成生物/生物制造是颠覆性技术之一。

2、合成生物是新质生产力的核心赛道之一，和低空经济、商业航天齐肩（后者在资本市场中已有所表现）。

3、合成生物有远期商业价值，符合绿色发展、国家安全的战略背景，也能助力不同领域的企业降本增效。

4、各国都在加大投入生物技术，我们国家在合成生物领域有一定优势。

1.1为什么合成生物具有颠覆性？

合成生物学（Synbio）是一门汇集生物学、基因组学、工程学和信息学等的新型交叉学科；被认为是继DNA双螺旋结构发现和人类基因组计划之后的“第三次生命科学技术革命”。[ 1828年，德国化学家弗里德里希·维勒无意在无机实验中合成了尿素，揭开了人工合成有机物的“合成化学”序幕。2010年，科学家合成约100万碱基的支原体基因组，并将其转入另一种支原体细胞中，获得可正常生长和分裂的“人造生命”。]前者为合成生物的研究奠定了基础，而合成生物突破“格物致知”的传统研究范式，进一步实现了“造物致用”，旨在采用工程化的设计理念，重新设计和构造具有新功能的生物系统。

从科学内涵来说，合成生物有“非线性”的发展特征。合成生物学会聚了科学研究的“发现能力”，工程学策略的“建造能力”，以及颠覆性技术的“发明能力”[ ZHAO GP. Synthetic biology: from "build-for-use" to commercialization. Chinese Journal of Biotechnology, 2022, 38(11): 4001-4011.]，进而带动了全社会的“创新能力”（新质生产力）。基因组革命与基因编辑技术CRISPR使得我们可以体内精确编辑 DNA。通过有目的的工程化设计和改造，合成生物打开了从非生命物质向生命物质转化的大门，并实现“造物致用”。

从投资内涵来说，合成生物将科技赋能传统产业，符合新质生产力的特征。合成生物的“工程学”本质使得其可以应用于医疗健康、食品农业、化学工业、消费品等行业，在改善人类健康，解决资源、能源、环境等重大问题上提供绿色、高效的解决方案。比如番茄红素是人类合成的第一种类胡萝卜素，1000m2车间番茄红素的合成能力相当于4×107 m2的农业种植。对番茄红素、天麻素、红景天苷等物质的合成颠覆了传统的植物药物、营养品原料获取模式，并实现了规模化生产。

1.2我们试图在解决什么问题？

西部策略团队认为，合成生物学具有以下战略与商业意义：

第一，“负碳”：合成生物的生物路线是绿色、低碳的，符合“碳中和”思路和经济可持续发展下的战略方向。5月29日，国务院印发《2024-2025年节能降碳行动方案》，要求尽最大努力完成“十四五"节能降碳约束性指标。生物制造本身具有原料可再生、过程清洁高效等特征，降低了传统制造业高度依赖化石原料和高污染的加工模式。我们观察到的几个思路：

1、生物能源，通过生物质生产生物乙醇、生物柴油、生物航煤等生物燃料，实现高污染化石原料的替代。比如以生物制氢使用生物质为原料，替代了化石燃料制氢、工业副产物制氢等传统制氢方式。此外，生物光伏（BPV）利用光合微生物（如蓝藻）捕捉太阳能来生产电能（尚处实验室开发阶段）。《2024-2025年节能降碳行动方案》提出合理调控石油消费，推广先进生物液体燃料、可持续航空燃料……因地制宜发展生物质能，统筹推进氢能发展。

2、采用非粮、非化石原料或者可再生原料，打造绿色工业经济。比如国投生物采用秸秆生产糖，再用糖生产乙醇，替代通过粮食-糖-乙醇的传统方式。《“十四五”生物经济发展规划》预计未来十年，石油化工、煤化工产品的35%可被生物制造产品替代。《2024合成生物白皮书》表示如酶制剂的生物制造产品相比石化路线能够实现平均节能减排30%-50%，未来潜力将达到50%-70%。

3、减碳方面，合成生物学在人工固碳、利用二氧化碳方面取得进展，比如将二氧化碳转化为生物燃料和高价值化合物。

4、环境治理方面，“微生物固氮”技术，或者微生物去除难降解的有机污染物。

第二、“安全”。在国际形势复杂化下，粮食、能源资源供应面临的不确定性增加，合成生物提供了不被“卡脖子”的能力，兼顾国计民生需求。

1、能源安全，我国是油气进口第一大国，石油对外依存度70%以上。为了降低能源对外依存度，保障我国的能源安全，我国《“十四五”现代能源体系规划》要求推动生物质能的多元化应用，因地制宜地发展生物质能。生物能源目前发展还在初期阶段，合成生物在能源、电力领域的潜在应用场景如无人机、微生物燃料电池等，且有潜力通过材料的可持续性和循环利用解决太阳能、风能间歇性的问题。

2、粮食安全，生物制造将在粮食安全、农业生产等领域发挥重要作用。一方面，工程化设计可以重塑植物的光合、抗逆、生长等特征，帮助提高粮食产量并帮助农作物培育和研发，保障粮食供给；人造肉、人造蛋白和人造油脂等食品制造也能形成新的生产模式。

3、国家安全，合成生物学在国防领域的应用前景受到高度关注，这包括新装甲材料、疫苗与药品、军用新能源/火箭燃料、生物传感器等。

4、生命安全，合成生物帮助人类破解了疾病的难题。青蒿素已经成为一种重要的抗疟疾药物。

5、供应链安全，在某一些领域赋予了反“卡脖子”的能力，比如我国在长链二元酸合成技术的突破使得我国从依赖进口转向主要供应国。

第三，“新质生产力”：合成生物有望建立成本更低、更绿色的新生物技术路线，将有望引领产业技术变革，并扩大中国企业的全球竞争力。据麦肯锡全球研究院的报告估计，到2030-2040年，生物应用每年将对全球经济产生2-4万亿美元的直接影响。《“十四五”生物经济发展规划》指出到2025年，生物经济总量有望达到22万亿元，其中核心产业总量超过7.5万亿元，从而使生物经济成为推动我国经济高质量发展的强劲动力。例如大宗化学品可以通过合成生物学实现20-40%的降本，并从而快速占据市场份额。比如Amyris垄断了全球法尼烯，国内方面比如华恒生物是全球首家实现发酵法生产丙氨酸，打破了传统路线对石油基原料的依赖，全球市场占有率超过50%。凯赛生物以生物法生产长链二元酸全面替代化石基尼龙材料，长链二元酸的全球供给超过80%。

二、合成生物主题为何有望在市场脱颖而出？

从主题催化来看，合成生物叠加了国家安全、碳中和以及新质生产力的概念，且资本市场中有望迎来更多关注。

一方面，合成生物技术和应用实现里程碑式的发展。2000年Nature杂志报道了人工合成基因线路研究成果以来，合成生物学已经步入了第三个十年。近些年工程手段的进步拓展了合成生物学的应用领域，DNA测序、合成和筛选的成本大幅度降低，基因编辑技术、AI技术也实现了非线性的发展。中国科学家屠呦呦发现的对抗疟疾的青蒿素，如今我们可以通过发酵生产青蒿素，100立方的发酵罐产生的青蒿素近5万亩种植产量。2021年我国在淀粉人工合成方面取得重大突破性进展，国际上首次实现了从二氧化碳到淀粉的全合成。2022年我国建立了一种全新的蛋白质从头设计路线并发表于Nature。

与此同时，AI和合成生物关联正在加深。AI将在合成生物得到应用，尽管可能应用局限在数据挖掘和建模方面，比如在代谢工程中，人工神经网络已被应用于预测翻译起始位点(TIS)、注释蛋白质功能、预测合成途径、优化多个异源基因的表达水平……预测 CRISPR 指导功效等领域[ Eslami M, Adler A, Caceres RS, et al. Artificial intelligence for synthetic biology. Commun ACM, 2022, 65(5): 88-97. DOI:10.1145/3500922]。2024年5月，AI制药公司Profluent推出了OpenCRISPRTM计划，并发布了全球首个开源的AI生成的基因编辑器。AI+合成生物的深度融合赋能“设计-构建-测试-学习”全流程。

另一方面，全球都在加快投入生物技术与制造领域。

美国2023年发布了《美国生物技术和生物制造的明确目标》报告，针对五大领域的具体目标，包括：气候、食品农业、供应链、大健康、基因生物跨领域，推动美国生物技术和生物制造的发展。

英国2016年发布了《合成生物学战略规划》，目标是在2030年前促进英国合成生物学市场规模扩大至100亿英磅；2021年，BIS发布《英国生命科学战略：构建生命科学生态系统》力图在世界范围建立基因组学、数据和研究方面的优势。

欧盟委员会在2024年3月发布系列措施，旨在推动欧盟生物技术和生物制造业发展。

我国促进合成生物多领域发展，大力发展生物经济。在《国家创新驱动发展战略纲要》《“十三五”国家科技创新规划》《“十三五”生物产业发展规划》《国家生物技术战略发展纲要》，以及《“十四五”生物经济发展规划》中，均对合成生物学的技术创新和产业发展进行了战略布局和规划。《“十四五”生物经济发展规划》要求到2025年，生物经济成为推动高质量发展的强劲动力，总量规模迈上新台阶，产业融合发展实现新跨越；要求到2035年，我国生物经济综合实力稳居国际前列，基本形成技术领先、产业完整、应用广泛、制度完备的发展新局面。2018年我国启动首个国家重点研发计划“合成生物学”重点专项。中央经济工作会议&2024政府工作报告提出“以科技创新引领现代化产业体系建设”为首要任务，即发展新质生产力，其中重点提及了“打造生物制造、商业航天、低空经济等若干战略性新兴产业，开辟量子、生命科学等未来产业新赛道”。《关于推动未来产业创新发展的实施意见》明确提出加快细胞和基因技术、合成生物、生物育种等前沿技术产业化，推动5G/6G、元宇宙、人工智能等技术赋能新型医疗服务，研发融合数字孪生、脑机交互等先进技术的高端医疗装备和健康用品。2024年5月23日，北京发布《北京市加快医药健康协同创新行动计划（2024-2026年）》，其中多项内容就涉及合成生物学，后续各地政策有望跟进。

三、合成生物：市场前景广阔，多应用领域开花

3.1 合成生物应用空间广阔

合成生物学产业链包括上游使能技术开发（CRISPR等）、中游平台赋能公司（Gingko Bioworks、诺维信等）与下游产品研发与应用。

上游聚焦使能技术的开发；中游是对生物系统及生物体进行设计、改造的技术平台，潜在具备CRO属性。根据《中国合成生物学产业白皮书2024》，中国的合成生物技术还有较大的成长空间，我们落后海外的环节主要在上游的数据库搭建、测试和算法；中游平台仅在工业酶开发上差距较小，而海外已经有Gingko Bioworks这样成熟的平台型公司；同步或技术加快追赶的环节在上游构建（DNA拼接、DNA合成、基因编辑）、中游的酶制剂（例如蔚蓝生物、溢多利）。

下游则涉及到生物医药、农业、食品消费、材料、化学品与生物能源等领域的产品研发，重点在于产品的应用及商业化放量。根据《中国合成生物学产业白皮书2024》中CB Insights和B Capital分析，全球合成生物市场规模从2018年的53亿美元增长至2023年的170亿美元，预计在2028年将达到近500亿美元（年均增长24%）。具体来看：

1)医疗健康领域2028年市场规模预计达到133亿美元，预计23-28年年均增长为15%，占比约26.7%，主要应用前景包括原料药/中间体生产、细菌工程化改造、人工病毒与可控细胞、细胞与基因治疗（CGT）等；

2)食品农业领域2028年市场规模预计达到127亿美元，预计23-28年年均增长为44%，占比约25.5%，主要应用前景包含生物育种、化肥农药、替代蛋白、食品添加剂等；

3)化学工业领域2028年市场规模预计达到99亿美元，预计23-28年年均增长24%，占比约19.9%，主要应用前景包括新型聚合材料、高性能蛋白、传统化工替代，工艺效能提升等；

4)消费品领域2028年市场规模预计达到36亿美元，预计23-28年年均增长37%，占比约7.2%，主要应用前景包括环境友好型家具、耐用生物皮革、化妆品（功能性蛋白与多肽、功能性小分子产品）等；

5)专业科研领域2028年市场规模预计达到105亿美元，预计23-28年年均增长19%，占比约21.1%。

3.2 投资建议：关注成本领先，高附加值/产业实力强的方向

新质生产力的核心在于创新，以创新药、合成生物、脑机接口等为代表的生物科技与制造是重点布局方向之一。从商业化发展的路径来看，合成生物近期（5年）的应用成果更多为化学品、食品（替代蛋白）、创新细胞基因疗法/原料药合成，以及重组胶原蛋白等。中期（10年）如农业的共生固氮技术、工程菌疗法等；远期（＞10年）则有望在活体功能材料、生物质燃料等领域实现工业化。从政策支持方向来看，“十四五”生物经济发展规划指出的重点发展领域包括医疗健康（药品、疫苗、先进诊疗）、生物农业（生物育种等）、绿色低碳（生物质替代应用）、生物安全（传染病防控）等，也提及“加快生物技术广泛赋能健康、农业、能源、环保等产业”。

关注具备成本领先或产品高附加值/产业化实力强的细分方向。在投资合成生物的时候，我们认为需要考虑到1）技术的复杂性，以及到推广（产生颠覆性作用）所需的成本时间；2）合成生物产品的经济替代可能性，以及产能限制；3）政策与专利等因素。作为早期概念性的主题投资机会，我们一方面看好高壁垒的技术路径，如基因编辑与治疗；从全球一级市场投融资来看，健康医药是资本关注较多的板块，例如AbCellera（上市，AI制药）、ElevateBio（C轮5.25亿美元、基因疗法）、Verve Therapeutics（上市、基因编辑）等公司近年获得大额融资，反映出可观的商业前景，但这在二级市场中更偏向于概念。另一方面，我们认为应关注产业化落地能力强的赛道，尤其是在海内外商业模式已经跑通的龙头公司，Amyris龙头破产等海外经验也印证了商业模式的重要性。

合成生物仍在产业化初期，中国企业有望凭借合成生物产品/成本优势，成为具备全球竞争力的企业。相关标的梳理：凯赛生物（长链二元酸）、华恒生物（丙氨酸）、川宁生物（原料药）、华大智造（基因测序）、金斯瑞（基因合成）、华熙生物（透明质酸钠）、贝瑞基因（基因检测）、蔚蓝生物（酶制剂）、星湖科技（食品添加剂等）、鲁抗医药（增塑剂），以及巨子生物、锦波生物（重组胶原蛋白龙头）等。

四、风险提示

技术发展与应用不及预期，行业政策监管变化风险。

证券研究报告：《风口洞察·未来生命系列（二）——合成生物：造物致用，赋能未来》

对外发布日期：2024年6月6日报告发布机构：西部证券研究发展中心

慈薇薇（S0800523050004）ciweiwei@research.xbmail.com.cn

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