源起基金前瞻發展重點布局，聚焦合成生物學行業分析研究
在創新成為國家戰略的大背景下，源起基金觀察到，許多技術的突破都與產業政策密切相關。相關國家、地方的產業扶持政策陸續出臺，該領域投資隨即成為高地，行業景氣度也隨之上升。可以看到，未來的投資領域，仍然是緊緊圍繞著國家戰略和未來的發展趨勢及方向。因此，政策催化劑也成為我們選擇行業賽道以及擇時的重要指標。源起基金根據國家政策導向，結合行業未來發展的判斷及公司投研能力，圈定合成生物學產業鏈為公司重點布局領域之一。
本文節選/改編自《合成生物學行業分析》
——源起基金行業研究組
一、合成生物學2020年國家重點研發計劃
2020年，科技部發布合成生物學、干細胞及轉化研究、納米科技、量子調控與量子信息、大科學裝置前沿研究、蛋白質機器與生命過程調控、全球變化及應對等9個國家重點研發計劃專項。
其中，“合成生物學”重點專項總體目標是針對人工合成生物創建的重大科學問題，圍繞物質轉化、生態環境保護、醫療水平提高、農業增產等重大需求，突破合成生物學的基本科學問題，構建幾個實用性的重大人工生物體系，創新合成生物前沿技術，為促進生物產業創新發展與經濟綠色增長等做出重大科技支撐。
“合成生物學”專項將圍繞以下4個板塊進行：
1.人工基因組合成與高版本底盤細胞構建：合成基因信息存儲，真核生物人工染色體的設計建造與功能研究。
2.人工元器件與基因線路：基于合成生物學的多功能模塊耦合活疫苗研究，耐藥病原菌診療的基因回路設計合成，高效生物產氫體系的設計組裝，有毒金屬感知修復的智能生物體系，高通量新型污染物生物篩選系統構建與環境監測應用，植物高光效回路的設計與系統優化。
3.特定功能的合成生物系統：高值化合物合成的生物途徑設計構建及優化。
多源復合途徑天然產物合成的人工細胞創建，植物天然產物的途徑創建，特殊酵母底盤細胞的染色體工程，生物活體功能材料的構建及應用。
4.使能技術體系與生物安全評估：數字細胞建模與人工模擬，新蛋白質元件人工設計合成及應用，正交化蛋白質元件的人工設計與構建，合成生物學生物安全研究。
二、合成生物學技術路線圖
1.美國：工程生物學研究聯盟(EBRC)發布工程生物學發展路線圖，于2019年6月19日正式公開。該路線圖的四個技術主題構成了工程生物學研究和技術的基礎，并闡述了目前能力所處的位置以及在未來20年可能取得的成就。另外，五個應用及影響部分進一步展示了技術進步在實際應用領域的廣度和影響，并舉例說明了工程生物學工具和產品如何面向和解決社會所面臨的復雜問題。這四個技術主題分別是：工程DNA、生物分子工程、宿主工程、數據科學。這五個領域是工業生物技術、健康與醫學、食品與農業、環境生物技術、能源。
2.英國：英國在若干應用領域都具備實力，以下領域是英國合成生物學的應用重點：藥物和醫療、精細和特殊化學品、能源、環境、傳感、農業和食品等。需要大力支撐的技術包括：DNA設計、DNA合成、快速測序、生物組件、微流、酶等制造技術，以及bioCAD和ICT工具等。
3.中國：目前還未制定合成生物學相關的技術路線圖。根據中國生物工程學會、中國科學院天津工業生物技術研究所主辦“第三屆生物工業投資大會”上所傳達的發展方向，與美國側重在基因測序和生物醫藥合成等領域布局不同，我國前景頗為看好的合成生物技術主要是精細化學品、材料和天然產物的生物合成領域，這與國內長期以來持續應用研發形成的知識和技術能力基礎相關。
三、 合成生物學政策
1. 全球節能減排促使合成生物學獲得更多政策傾向
合成生物學是實現“雙碳”目標的有效途徑，競爭優勢明顯。“雙碳”目標驅動工業轉型。2020年9月中國于聯合國大會做出承諾，力爭2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和。目前我國已建立碳中和政策體系雛形，發展綠色制造經濟成為重要解決方案之一。“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要中提到我們需要“加強原創性引領性科技攻關(基因組學研究應用，遺傳細胞和遺傳育種、合成生物、生物藥等技術創新)”。雙碳經濟下的工業轉型正在發生。
生物法制造化學品是推動節能減排和發展低碳經濟的必然選擇。根據中科院天津工業生物技術研究所統計，和石化路線相比，目前生物制造產品平均節能減排30％-50％，未來潛力將達到50％-70％，這對化石原料的替代、高能耗物耗和高排放工藝路線的替代以及傳統產業的升級將產生重要的推動作用。
從全流程角度看，生物法制造化學品也有諸多優勢。以異戊二烯為例，它是生產合成橡膠的重要單體，已廣泛應用于醫藥、農藥、食品等領域，同時可生產樟醇、檸檬醛、角鯊烯等多種精細化工產品。傳統的化學產品多基于石油基路線，異戊二烯傳統生產工藝也主要依賴石油基產品。石油腦及其他裂解原料制備工業乙烯過程中可產生副產物C5餾分，利用溶劑萃取蒸餾和共沸精餾可分離C5餾分中的異戊二烯，是目前工業上生產異戊二烯的主要方法。對比傳統石化路線，合成生物學方法生產異戊二烯具備以下優勢：(1)能耗更低、反應條件溫和且環保。化學法生產異戊二烯基于C5餾分精餾，加熱分離的工藝消耗大量能量，同時其化學合成過程產生大量的工業廢水。而生物合成方法基于酶法路線，對比化學催化劑，酶具有效率高、專一性強、反應條件溫和等特點，可大幅降低反應的活化能，進而節約反應所需能耗。(2)產品純度更高。化學法分離出的異戊二烯為混合物，純度相對較低且進一步提純的流程復雜、經濟性較低。而生物合成方法是從頭開始設計合成，發酵生產后的雜質分離簡單、可得的化學品純度高。此外，化學法生產難以分離手性化合物，例如1,4-丁二醇、L-丙氨酸等的化學法生產多為手型混合物，給后續分離帶來較大難度。而從頭設計光學手性化合物的生物法生產，具有更好的特異性，可避免分離過程。(3)可極大地降低安全隱患。化學法生產過程中需要大量加熱設備，同時涉及較多易燃易爆化學品，而生物合成方法的反應條件較溫和，發酵過程通常為常溫常壓，同時廢棄的工業菌種也已經過減毒滅活處理，極大地降低了工業生產過程中的安全隱患。
2. 國際上各國家/經濟體關于合成生物學的政策與項目
全球各主要國家/經濟體都高度重視合成生物學的發展以及對社會經濟發展帶來的影響。強調推動合成生物學的發展，制定戰略規劃、建立研究中心、加強培訓、投入經費、鼓勵產業界參與、重視知識產權、關注社會影響和倫理問題、加強與公眾的溝通交流等。在研究方面，注重多學科的合作與交叉，重視基礎研究，強調研究中的標準化問題等。
北美市場占據了全球合成生物學市場的最大份額，其次是歐洲和亞太地區。政策鼓勵下的大量研發支出是北美學術、研究機構以及醫療保健公司對合成生物學工具和技術需求不斷增長的關鍵因素之一。北美市場的巨大份額歸因于美國和加拿大成熟的合成生物學公司和研究機構數量的增加、大量正在進行的研究和全球范圍內衛生保健部門的增長等。
3. 國內關于合成生物學的政策與項目
國內對于合成生物學產業的支持力度不斷加大。2020年國家發改委在《關于擴大戰略性新興產業投資培育壯大新增長點增長極的指導意見》中提出支持合成生物學技術創新中心建設，北京、江蘇、深圳、上海、天津等多地政府陸續出臺支持合成生物學產業發展的落地政策。國內各省政府管理部門積極指定戰略規劃，促進合成生物學的基礎研究、應用研究與成果轉化，頒布鼓勵和支持合成生物學行業的政策，加強頂層設計，助推行業更快發展。
“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要中提到“加強原創性引領性科技攻關（基因組學研究應用，遺傳細胞和遺傳育種、合成生物、生物藥等技術創新）”。在全國各個地區的十四五規劃中提及“合成生物學”高達40余次。
《“十三五”生物技術創新專項規劃》《“十四五”規劃》及各地方人民政府均將合成生物學和生物創新產業作為關鍵研究領域重點推進，并自2010年起圍繞合成生物領域的重大科學問題啟動了一批專項和重點項目。各省市積極推進合成生物學“政-產-學-研-用”一體化發展，目前已有廣東、湖北、北京、上海、江蘇、天津、浙江、廣西、河北、海南等省(直轄市)發布了科技創新“十四五”規劃并明確提到有關合成生物學的規劃和意見。雖然側重點各有不同，但強調合成生物學技術創新，并以其引導產業提升甚至產業革命的核心理念基本一致。2020年2月，教育部審批通過天津大學新增本科專業“合成生物學”，在人才培養上再次明確了合成生物學領域研究重要性。在《廣東省科技創新“十四五”規劃》中，廣東省政府提出將合成生物學領域作為“前沿技術和顛覆性技術研究”實施研發專項，同時還在行動計劃中明確要“提升合成生物系統的定量可預測設計能力”“推動合成生物技術在工業生物智造、疾病診療、環境安全、能源安全與國家安全等領域的顛覆性前沿技術創新與工程化應用”。深圳市光明區政府則率先將合成生物創新產業鏈扶持政策充分落地，給予企業充足的財政補貼及支持。
1997年，我國重點基礎研究發展計劃啟動(“973計劃”)，主要支持國家重大需求驅動的基礎研究和重大新興交叉科學前沿領域。2010年啟動部署“合成生物學”專題研究，其中安排了10個研發項目，為我國合成生物學發展奠定了重要基礎。2018年，在前期發展計劃(“973計劃”)的基礎上，科技部啟動國家重點研發計劃“合成生物學”重點專項，專項中重點部署“人工基因組合成與高版本底盤細胞”“人工元器件與基因線路”“人工細胞合成代謝與復雜生物系統”以及“使能技術體系與生物安全評估”等4項主要任務，涵蓋了11個任務模塊、47個研究方向。
（1）國家各部委關于合成生物學的政策
（2）各省市關于合成生物學的政策
源起基金立足于國家戰略，把握機遇，布局先導產業，憑借前瞻視野，聚焦價值成長，積極賦能，與研究院校緊密合作，深度交流。未來，還將不斷攜手業界領先機構，共同構建產業鏈生態圈。
