本文來自格隆匯專欄：阿基米德Biotech

鄭筱萸時代，中成藥新藥迎來大繁榮。

中藥無害成分+西藥有效成分即可量產新藥，治療皮膚病的中成藥加入大量地塞米松，鎮靜催眠類中成藥添加利眠寧、舒樂安定，治療癲癇的中成藥里加入苯巴比妥或苯妥英納。

華蟾素是當時獲批的另一種中成藥，提取幹蟾皮中的脂溶性成分製成，屬於抗腫瘤天然藥物。

而打破天然與非天然界限是生命科學的方向，合成生物學，一個屬於未來的嶄新賽道，全球上市公司不超過10家。

合成生物學立足於基因編輯技術，創建生物部件與細胞底盤，拼裝成全新的人工生命系統，完成設定的各種任務，相當於通過計算機編程，按照人類的意願來生產物質。

正如Netflix一部科幻劇所言，合成生物學讓我們從造物，變成造物主，這不光是醫學的未來，還是人類的未來。

神奇的合成生物學

合成生物學一個初步應用是人造肉，把編譯血紅蛋白的基因植入酵母菌中，產生泡沫狀的紅色植物血，也就是豆科血紅蛋白，使漢堡素肉餅聞起來有濃郁的肉香，並且提供營養素，解決貧血問題。還有一個應用是護膚品保濕劑角鯊烯，傳統上來自鯊魚肝油，合成生物學已通過改造酵母菌實現了角鯊烯的發酵生產。

我們可通過植物血生產步驟，對合成生物學項目有一個具象理解。

第一步，研發人員在實驗室裏對多種豆科植物進行測序讀取基因組。

第二步，生物學家鑑定出在各種豆類中產生豆血紅蛋白的特定基因。

第三步，特定基因被插入到畢赤酵母 (Pichia pastoris) 中。

第四步，發酵，用葡萄糖餵養帶有血紅素生產編碼的酵母，並在精確控制的條件下生長，畢赤酵母在實驗室規模的發酵罐中就會產生泡沫狀的紅色植物血。

第五步，層析純化豆血紅蛋白，進入商業化應用。

製造活的生命體尚有待時日，合成生物學現階段的使命是對傳統石化宇宙的瓦解，助力碳中和，70%石油化學品都能夠採用生物法進行生產。預計未來 10-20 年與材料、化學品和能源相關的合成生物學市場將擁有 2000-3000 億美元的空間。

與石化宇宙相比，合成生物學具有降維打擊優勢。

傳統化學合成的原料主要來自石油和煤炭，而合成生物學所用的原材料以生物質為主，有可再生性，生產過程通常在常温常壓下進行，生物技術的應用可降低工業過程能耗15-80%，原料消耗35%-75%，減少空氣污染50%-90%，水污染33%-80%。據世界自然基金會（WWF）預估，到2030年工業生物技術每年將可降低10億至25億噸二氧化碳排放。

合成生物學仍面臨兩個卡脖子問題。

工藝和技術放大難。在實驗室小型培養環境中，對微生物的改造較容易，但大規模工業化生產，則會遇到技術能力、成本控制難題。

與糧食安全為敵。採用的原料是以玉米為主的糧食作物，但隨着產業化的發展，糧食耗用量也會成倍增加，成為制約大規模生產的阻礙。採用以秸稈為主的非糧食作物為原料是突破方向。

全球主要有5家合成生物學上市公司。

Ginkgo Bioworks

合成生物學平台型公司，用編程過的細胞作原料，製造食物、材料、新藥、香料。今年在紐交所上市，現有市值105億美元，2021年Q3總收入1.65億美元，合作公司有CRONOS group（大麻）；羅氏、渤健（生物製藥）；Givaudan、Robertet（香精香料）；Genomatica、Synlogic（合成生物學產品公司）；住友化學（化工巨頭）。遭遇做空機構175頁報吿質疑，股價大跌。

Zymergen

涉及電子領域、消費者護理領域和農業領域，旨在生產傳統化學法生產困難或無法生產的高性能生物製造產品，核心產品 Hyaline是一種聚酰亞胺薄膜，主要用於可摺疊顯示器和觸摸傳感器面板，但產業化過程出現延遲，股價重挫。

Amyris

為全球提供石油、植物和動物產品的生物法替代品，角鯊烷+疫苗佐劑+生物燃油+代糖+大麻素。通過生物法將法尼烯轉化為角鯊烷，性能優於常規來源的角鯊烷而且成本更低。生產無糖甜味劑、營養品（如維生素）和食品成分。進入疫苗領域，與IDRI達成合作協議生產 COVID-19疫苗，有望在冰箱（非深度冷藏環境）中保存長達一年半，並且能在室温中保存8個月。去年4月，化工原料巨頭帝斯曼DSM收購Amyris的香精和香水業務，交易價格為1.5億美元，包括了7款生物基中間物產品。

華恆生物

以合成生物技術為核心，專注於氨基酸及其衍生物，主要產品包括丙氨酸系列產品（L-丙氨酸、DL-丙氨酸、β-丙氨酸）、D-泛酸鈣和α-熊果苷，可應用於日化、醫藥及保健品、食品添加劑、飼料。現已成為全球領先的通過生物製造方式規模化生產小品種氨基酸產品的企業之一，其中丙氨酸系列產品生產規模位居國際前列。拓展應用場景，推進包括纈氨酸（IPO募集資金項目）、β-丙氨酸衍生物（安徽華恆7000噸）、巴彥淖爾1.6萬噸三支鏈氨基酸項目建設，成立華恆香料，覆蓋檀香、玫瑰精油，成立禮合生物，主營生物基產品。

凱賽生物

生物基長鏈二元酸與尼龍全球引領者，是全球唯一可以生產DC18（長鏈二元酸）的企業。今年前三季度營收16.33億元，同比增長41.70%，淨利潤4.90億元，同比增長52.50%。

DC18 產品與諾和諾德合作，助力其研發生產新一代降糖藥物索瑪魯肽。索馬魯肽已經在全球43個國家上市，是為數不多的長效GLP-1抑制劑，降糖和減重效果優於西格列汀、甘精胰島素U100、度拉糖肽，在減肥方面優於同門藥物利拉魯肽，並可使心血管獲益。索馬魯肽的長效機制得益於使用了凱賽生產的DC18的修飾，增加側鏈穩定性。據EvaluatePharma預測，2024年索馬魯肽注射劑和口服劑全球銷售額預計將達到85億美元。作為全球唯一一家生產DC18的企業，凱賽將充分受益。

生物基聚酰胺下游應用場景覆蓋民用絲領域，例如運動服飾、內衣、襪類、與棉麻絲毛混紡的面料、箱包、地毯；工業絲領域，例如輪胎簾子布、箱包、氣囊絲、脱模布等；無紡布領域，例如面膜、衞生用品；工程塑料領域，例如汽車部件、電子電器、紮帶、隔熱條；玻纖增強複合材料和碳纖維增強複合材料用於輕量化領域，例如新能源汽車、風電葉片、管材、建築材料；尼龍彈性體領域，例如面料、鞋材。

凱賽生物正處於產能釋放階段，今年中烏蘇工廠烏蘇10萬噸聚酰胺、5萬噸戊二胺投產投產，Q3開始貢獻收入，規劃產能中4萬噸癸二酸及2萬噸長鏈生物基尼龍預計2022年下半年投產。公司還有50萬噸戊二胺以及90萬噸基於戊二胺的尼龍產能正在規劃中。

我國秸稈年產量穩定在8億噸左右，其中可利用的秸稈6.7億噸左右，是數量龐大的生物質資源。秸稈利用或成為第二次頁巖氣革命，凱賽有望實現產業化，在山西的秸稈制乳酸的示範項目進展順利，在政策推動以及秸稈收儲體系逐步建立的情況下，有望迎來快速發展期。

國內未上市合成生物學公司前程遠大。

藍晶微生物：國內領先的合成生物學公司，PHA可降解塑料的規模化生產有明顯進展，1月10日完成累計15億元B系列融資。1月1日，首個產品管線——生物可降解材料PHA的年產25,000噸超級工廠在江蘇省鹽城市開建。在菌株研發、生物轉化、分離純化、材料改性的PHA相關技術鏈的各個環節均有佈局。正在圍繞再生醫學材料、美粧新功能成分、新型食品添加劑、工程益生菌的應用方向開發新品。

恩和生物：工業合成生物技術公司，去年7月完成超1億美元的B輪融資。自動化技術平台BotaFreeway，可高效完成合成生物學的設計-建造-測試-學習循環，縮短50%的迭代週期，並進一步覆蓋下游工藝開發和非傳統工程微生物菌株改造。正在通過加速生物基產品的設計與規模化生產的流程，使用可持續原料進行生物合成的生產方式，取代基於化石燃料的、能源密集的、不可持續的產品和生產工藝。

弈柯萊生物：建成先進的包含20,000+種酶的酶庫；同時建成了酶的高效設計與改造平台，能夠根據催化反應需求利用機器學習預測和篩選酶，並通過高通量篩選與測試對酶的進行快速人工進化。在合成途徑與細胞工廠的構建上，弈柯萊生物已經建成了包含20+種模式菌株的完備底盤細胞庫和包含50,000+種元件的基因元件庫，儲備了大量優質生物工程資源，實現了在細胞內直接進行生物合成途徑組裝，利用基因元件驅動合成目標分子的“智能細胞工廠”構建。

迪贏生物：通過自主創新掌握超高通量新一代DNA合成技術，拓展出高通量寡核苷酸池合成、高通量NGS探針合成、高通量全基因序列合成平台、全合成抗體庫與抗體優化四條產線。

瑞德林生物：將固定化酶催化技術應用於多肽、多糖、非天然氨基酸領域產品的開發。