合成生物学是生物科学在二十一世纪刚刚兴起的一个分支学科，随着生物学不断发展，“合成生物学”一词在学术刊物及互联网上频繁出现。从人造蛋、人造牛肉到玻尿酸、生物基材料等，合成生物学给人类带来了诸多惊喜。

近年来，不少上市公司也押注合成生物赛道，梅花生物、华熙生物等均有布局。万亿央企招商局，近日也拟通过相关举措，间接持有合成生物龙头凯赛生物超5%股份。

事实上，合成生物学近年来在一级市场备受追捧，2018-2022年，中国合成生物学一级市场共完成了1039个投融资事件。如今热度蔓延至二级市场，是否意味着这一赛道机遇将至？想知道这一点，需要从合成生物学的定义、应用方向、产业化前景多个角度分析。

合成生物学是什么？

从定义上讲，合成生物学(Synthetic Biology)是指在工程学思想指导下，对生物体进行有目标的设计、 改造、甚至创建赋予非自然功能的“人造生命”，即生物学的工程化。

这一学科是分子和细胞生物学、进化系统学、生物化学、信息学、数学、计算机和工程学等多学科交叉的产物，其目的在于建立人工生物系统(Artificial Biosystem)，让它们像电路一样运行。

通俗来讲，就是利用生物学的方法来生产。一些从前用化工合成方法制造出来的东西，现在可以用微生物发酵的方法来进行生产。

合成生物主要包括两种途径：

其一，自上而下(Top-Down)。自上而下的合成生物学包括利用代谢和基因工程技术赋予活细胞新的功能。

其二，自下而上(Bottom-Up)。直接创建新的生物元器件，并通过搭建元器件形成更为复杂的生物系统，直至创造人工细胞和人工多细胞生命体。合成过程则类似排列组合搭积木，将设计好的具有特定功能的生物元件，用工程学的的思路，辅以DNA合成、DNA组装、基因编辑、体内定向进化等技术手段，共同完成一套生物体系的定制合成。

有何应用领域？

随着合成生物学在理论和技术上不断取得突破，叠加其绿色环保、能耗少成本低的优势，合成生物学的应用领域不断拓宽。目前已经涉及医疗、农业、食品、新材料、化学及能源等领域。

在生物制药方向：合成生物学目前已经广泛应用于提高药物产量、无细胞蛋白合成、发现新药物以及开发新型基因疗法等领域。例如Amyris公司通过设计构建生产抗疟药物青蒿素的人工酵母细胞，成功使得100立方米工业发酵罐替代了5万亩农业种植的产能，大大降低了成本，提高产量。此外，合成生物学在医疗中的应用还包括医疗预防、诊断和治疗。

在化妆品方向：合成生物学用于化妆品原料的生产，主要是构建细胞工厂。目标有三个方面：一是要快速地实现已知化妆品原料的制造；二是实现生产已经制造但难度较大的化妆品原料；三是挖掘探寻具有新性能的化妆品原料。

在食物和营养方向：合成生物学已广泛应用于类胡萝卜素(如番茄红素、β-胡萝卜素和虾青素)、维生素K2和人乳寡糖(HMO)等功能性食品的生物合成。此外，利用合成生物学策略还能改造益生菌帮助人体对抗致病菌、免疫调节和维持营养物质代谢。

在农业方向：利用合成生物学对植物体内代谢进行改造，可提高光能利用效率，增加农业产量；还能部分替代或大幅度减少化学氮肥的使用。

在能源燃料和环境保护方向：研究者对藻类和蓝细菌进行人工基因组改造，使得它们能进行光合作用，并且产生大量成本低和绿色环保的生物燃料，这些生物燃料的理化性质与石油来源的燃料十分接近。

事实上，合成生物学的未来应用领域远不止于此。国家生化工程技术研究中心(上海)主任庄英萍指出，无论传感器、大数据还是未来的智能化的应用，都必须构建于生物的理论基础之上。

因此，将合成生物学和人工智能结合起来，即可以开发更加卓越的生物学系统和机器，其目标是创建更高效、安全、可靠、环保的生化生产系统。这种系统可以帮助人类应对一系列的生命科学问题。

目前来看，合成生物学具有相当广阔的前景。根据CB Insights预计，到2024年合成生物学市场规模将达到189亿美元，相比2019年，年复合增长率(CAGR)达28.8%。

根据麦肯锡的数据，原则上全球60%的产品可以采用生物法进行生产。其中1/3是原本就从自然界中提取的物质，而合成生物学改变了他们的生产方式。另外2/3来自对传统化学合成法的替代，例如生物基尼龙。预计未来10-20年与材料、化学品和能源相关的合成生物学市场将拥有2000-3000亿美元的空间。

这些A股公司已布局

对于产业而言，合成生物所带来的是“造物革命”，将颠覆传统生产方式，同时降低能耗、减少碳排放。而对于企业而言，这种“造物”方式，有望进一步放大企业成本优势。

经纬创投曾发文指出，合成生物学公司可分为四种：

第一种是平台型公司，核心壁垒是对底盘细胞改造的技术能力，以及基因组数据库是否强大，Ginkgo是这方面的代表。

第二种在作为平台型公司的同时，还向下游延伸做产品。这种选择是高风险高收益，除了技术平台的能力外，还需要有成熟的选品逻辑和工业规模的生产能力。

第三种是利用合成生物学技术，生产大宗化工品，用更低的成本替代原来用化工法生产的产品。

第四种则是盯着消费品市场，用合成生物学的方法生产，乃至成立独立品牌。

目前来看，国外从事合成生物学领域的公司已经近500家，国内有布局的公司也多达数十家。其中，A股也有不少上市公司在这一赛道布局，主要集中在医药、化妆品、食品等领域。相关公司包括华熙生物、梅花生物、金城医药、凯赛生物、利安隆、川宁生物、莱茵生物、华神科技等。

不过，需要指出的是，整体而言，国内合成生物行业还处在起点阶段。从产业来看，第一步是平台建设，第二步是选择，要先建立改造生物合成平台的能力，然后选择最后要以什么产品来落地。目前，国内大部分企业还在早期发展阶段，现阶段解决前端问题依旧是最重要的问题。