伴随生物学、生物信息学、计算机、化学等学科的快速发展，合成生物在经济社会中加速应用渗透，逐步用于加工或合成化学品、药品、食品、生物能源等产品，为解决资源短缺、环境污染等问题提供了新的解决方案。根据不同类型企业在合成生物相关产业中的不同作用，可以大致将产业链条分为技术层、平台层、应用层三个层级。
图1 合成生物相关产业图谱
一、技术层
技术层的主要技术是指基因合成、基因编辑、蛋白质设计、细胞设计、高通量筛选等颠覆性使能技术，是支撑和推动合成生物学发展的关键。其中，基因组编辑技术、DNA合成以及基因测序是核心使能技术，此外，计算机辅助技术对合成生物学的推动作用也日益显现。
主要参与者是研发企业、高校院所等，负责开发合成生物学的底层技术并提供应用支持，一般不仅仅是服务于合成生物学领域。这类企业在短期内较难创造大规模营收，但对产业带动作用强，一旦技术突破对行业可能带来颠覆性影响。
二、平台层
平台层主要是指通过打造将软件工程、生化工具、基因工程、自动化平台、机器学习与数据科学、代码库等理论与技术在内的集成化平台，依赖于DBTL循环迭代，实现生物产品从设计到开发以及最终产品落地的过程。
主要参与者是提供平台能力及服务的相关企业、高校院所等。一般来说，平台型企业会自主搭建多维度的合成生物学技术服务平台，为学术界和产业界提供改造菌种、设计和优化底盘细胞、开发生物催化剂、优化发酵生产等多种类型的服务。代表企业有Ginkgo Bioworks（美国）、Zymergen（美国）、恩和生物（杭州）、蓝晶微生物（北京）等。根据生物产品的制造周期，主要有以下几个平台类型：
结合国际合成生物设施联盟（Global Biofoundry Alliance,GBA）成员单位及设施平台布局情况，本文重点梳理了全球8个代表性合成生物自动化设施的建设及运行情况（详见文后）。
三、应用层
合成生物学应用领域广阔，在医药健康上可以用于细胞免疫疗法、RNA药物等，在生物能源上可用于制造燃料乙醇等，在化工材料上可用生物法合成PHA等各类材料，在农业食品上可用于饲料、保健品等。应用层的主要参与者是产品型企业，拥有规模化生产能力和市场化能力。相比传统制造方法，采用合成生物技术方法可以提高生产效率和经济效益，降低对环境的污染，且拥有创造疗效更好的药品、性能优越的化学品或材料等新产品的潜力。目前产品型企业正处于快速发展阶段，各领域都有潜力十足的发展方向，本系列文章后续将对各领域的应用进展和发展态势进行更深度的解析。
图2 合成生物各应用领域
四、总结
目前，业界对合成生物学相关产业并无统一界定，但利用合成生物学促进生物制造等产业发展已成为广泛共识。结合对相关产业链条的初步梳理，提出以下四方面发展建议：
一是促进技术层企业实现自主可控，持续迭代核心能力。精耕于顶层技术的企业应重点围绕基因编辑与检测、基因组合成、生物元器件设计与组装、底盘细胞构建等基础能力构建“护城河”，突破关键工具等的国外专利壁垒，通过自主掌控的核心技术夯实自身发展实力的同时带动国内下游产业快速发展。
二是补齐关键服务平台能力短板，夯实产业创新发展支撑力。完善的行业共性技术服务平台体系建设离不开政府的统筹规划，建议各级政府加强对企业的引导和支持，着眼合成生物从原料到菌种再到产品的全链路平台设计和优化，重点针对人工智能辅助工业软件工具包、生物信息数据库、合成生物规模化制造系统等关键环节补齐短板，为合成生物最终规模化、商业化进程提供支撑。
三是强化应用场景牵引，优化审慎监管制度与路径。合成生物在食品、医药方面的行业监管应加快完善和优化。认真总结和复制母乳寡糖等代表性产品获批经验，推动行业转向包容审慎监管，促进更多领域应用的探索开发。同步基于行业协会、联盟、地方政府等，合力推动建设新产品示范应用场景，助力打造形成闭环的商业生态，促进合成生物制造产业真正落地形成生物经济新增量。
四是促进各层级资源整合，闭环布局创新商业模式。建议资本端、企业端加速合成生物学产业链上下游资源整合，打破层级边界，推动平台型公司自设管线实现全产业链闭环，以市场需求为导向，合理选品开发落地，才能在市场持续站稳一席之地。
附表：部分全球化合成生物自动化设施介绍
注：资料来自国际合成生物设施联盟（Global Biofoundry Alliance,GBA）公开信息。该联盟于2019年5月9日在日本成立，由美国劳伦斯伯克利国家实验室、英国帝国理工学院、中国科学院深圳先进技术研究院等来自全球8个国家的16所顶尖合成生物设施机构联合发起。截止2024年2月，共有35所成员单位，其中中国有5所。
作 者
严一凡，咨询师，长期关注研究生物经济领域。
邓洁， 咨询工程师/中级经济师，在生物与医药领域拥有10余年政策研究及项目申报经验。
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