合成生物学进入高速发展期，技术进步和多领域需求潜力成为核心增长驱动力

1、政策与技术等多因素驱动全球合成生物学快速发展

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。

从定义来看，狭义合成生物学包括两大方向：一是“自上而下”地将全新功能引入活细胞等生命体或生物——非生物混合系统；二是“自下而上”地在体外合成全新生命系统。而广义的合成生物学边界更为广阔，还涵盖对生命有机体关键要素的各类创新应用，例如酶催化合成、无细胞合成、DNA 存储等领域。

底盘细胞是合成生物学的“硬件”基础，其中常用的模式微生物有大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、巴斯德毕赤酵母等。它们因在生长速率、代谢特性、产物耐受度及操作复杂度等方面各具优劣，常被针对性应用于医药、化工、食品等不同目标产物的合成路径中。

常用模式微生物

资料来源：公开资料整理

合成生物学的发展经历了四个阶段：

（1）创建时期（2000—2003 年）：产生了许多具备领域特征的研究手段和理论，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；

（2）扩张和发展期（2004—2007 年）：这一阶段的特征是领域有扩大趋势，但工程技术进步比较缓慢；

（3）快速创新和应用转化期（2008—2013 年）：这一阶段涌现出的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；

（4）发展新阶段（2014 年后）：技术的工程化平台建设与生物医学大数据的开源应用相结合，全面推动生物技术、生物产业和生物医药“民主化”发展。

根据观研报告网发布的《中国合成生物学行业发展现状分析与投资前景研究报告（2026-2033年）》显示，在政策和技术的双重驱动下，全球合成生物学相关市场行业有望呈现整体爆发式增长。合成生物学被誉为继 DNA 双螺旋结构发现和基因组测序之后的 “第三次生物科学革命”，以生物制造替代传统化学合成，从根本上改变物质生产方式。从技术路径看，合成生物学可通过基因编辑、代谢工程等手段重构生物代谢网络，使微生物成为 “细胞工厂”，将可再生资源（如玉米、秸秆）转化为高附加值产品。截止2025年，全球合成生物学市场规模已经达到244亿美元的规模，预计到2030年市场规模将达到510亿美元。

资料来源：OECD，F&S，观研天下数据中心整理

基于合成生物学在全球科技竞争中的关键地位，各国相继出台了一系列扶持政策。

国外主要国家和地区合成生物学政策

资料来源：公开资料整理

2、合成生物学进入高速发展期，医药等多领域均有需求

我国政府从“十二五”提出对生物制造技术的支持，到“十三五”将合成生物技术纳入构建国际竞争力产业体系的核心技术范畴，再到“十四五”强调规模化应用，国家持续加大合成生物学战略布局，推动其在多领域释放价值，目前北京、上海、深圳、天津等地方政府也陆续将合成生物学列为发展规划的重点关注领域。

我国合成生物学相关政策

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目前合成生物学产业正处在高速发展期，合成生物学产业链环环相扣：上游工具层企业聚焦于使能技术开发，中游平台层企业提供赋能型技术平台，下游应用企业为各垂直行业带来创新产品。

资料来源：观研天下数据中心整理

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合成生物学在医药领域应用主要涉及疾病诊断、疫苗、抗生素、药物、基因治疗、细胞工程等产品。美国合成生物学家JayKeasling设计构建了能够生产抗疟药物青蒿素的人工酵母细胞，堪称合成生物技术的重大应用典范。诺华公司开发的癌症细胞疗法Kymriah将工程活细胞用于医学治疗是第一个经FDA获批的细胞疗法，全球首个脊髓性肌萎缩症基因疗法Zolgensma也获美国FDA批准上市。

在能源环境领域，利用微生物合成高能生物燃料或遗传改造微生物使其能将生物质转化为乙醇、蛋白质等。印度理工学院SanjayKumar团队发现了生物燃料增长最快菌株拉长聚球藻UTEX2973，已知的聚囊藻属PCC6803和长聚藻PCC7942等已成功用于生物燃料生产。以色列魏茨曼科学研究所RonMilo团队创制出可固定二氧化碳的大肠杆菌，使其从异养生物变成自养生物。

在化工领域，系统设计和改造实现生物路线对化学路线的逐步替代包括化学品、材料、工业酶、工业流体和个人护理等产品的市场开发。Genomatica公司将生物基丁二醇的工艺商业化，开发聚酰胺中间体和长链化学品。麻省理工学院ChristopherVoigt团队利用细菌孢子构建的3D弹性生物材料能应对极端应力包括干燥、溶剂、渗透压、pH值、紫外线。中国科学院天津工业生物技术研究所马延和团队在淀粉人工合成方面取得突破性进展，在国际上首次实现二氧化碳到淀粉的从头合成。

在食品领域，涉及人造肉、油、酒、蛋白质、食品添加剂和天然功能成分等。PerfectDay和ClaraFoods公司通过合成生物学技术开发合成蛋白类产品，如牛奶、蛋清奶酪等。Calyxt公司的高油酸大豆油是第一款进入美国食品供应市场的基因编辑大豆油。

在农业领域涉及农作物及畜牧生产环节，包括成本控制、化肥农药减施、生物传感器等。Agrivida公司开发的酵素植酸酶Grain可以提高饲料的消化率，减少动物体内的营养抑制剂。GreenlightBiosciences公司致力于开发创造高性能的RNA农作物，使其精确靶向免疫于特定害虫，不会伤害有益昆虫或在土壤、水中残留。

在“碳中和”的政策背景下，以合成生物学为基础，通过生物化工生产的产品有望得到政策的倾斜，撬动合成生物学的政策杠杆：1）原料端，生物化工主要以可再生资源作为原料，符合可持续发展的理念，并在某些产品领域缩短产业链长度，降低原材料成本占比和产品周期属性；2）工艺端，对于某些特定的化学品，生物法大部分反应步骤均在微生物或酶的作用下进行，反应条件更温和、流程更简单，反应过程中的碳排放也更少；3）后处理端，一方面合成生物学通过改造可以让微生物参与更多的废弃物治理，另一方面生物基材料因热塑性而方便回收利用，减少环境负担。（YM）