基础化工行业合成生物学：其命维新，引领未来-20220302-天风证券-24页_2mb

基础化工行业研究报告：合成生物学引领未来

核心内容

合成生物学是一门多学科交叉融合的前沿技术，融合了生命科学、工程学与信息科学，广泛应用于天然产物合成、化学工业、生物能源和生物医药等领域。它通过基因工程手段对菌种进行改造与合成路径的精确调控，实现对产物的定量可控。合成生物学在化工制造中展现出三大优势：更温和节能低碳的反应过程、显著的成本优势以及技术先进性带来的产品品质提升。

主要观点

• 合成生物学通过“设计—构建—测试—学习”（DBTL）的闭环策略，推动生物制造流程的工程化。
• 合成生物学的发展受到政策支持、基础研究积累和关键使能技术突破的共同推动，全球行业进入应用转化期。
• 合成生物学的产业化主要依赖于前端菌种改造效率和后端工艺放大效果，解决规模化生产问题成为关键。
• 合成生物学在绿色化工制造中具有巨大潜力，预计未来10-20年将对化学品和能源领域带来超过1600-2700亿美元的经济影响。
• 我国合成生物学企业多集中在基础层，部分技术具备全球领先优势，但整体处于早期发展阶段。

关键信息

合成生物学的产业链环节

1. 菌种改造：通过基因编辑与合成技术改造底盘细胞，提高转化率和生产效率。
2. 代谢调控：优化生物体内的代谢通路，实现高产高效的目标。
3. 分离纯化：开发高效低成本的分离纯化技术，是实现生物制造大规模产业化的重要环节。
4. 聚合工艺：提升产品的聚合性能，满足不同应用场景需求。
5. 应用开发：将合成生物学成果应用于医疗、工业化学品、生物燃料等领域。

合成生物学的生产优势

1. 更温和节能低碳：生物制造反应条件温和，相比传统石化路线可减少30%~50%的碳排放，未来有望达到50%~70%。
2. 成本优势：部分生物法产品成本显著低于化学法，如L-丙氨酸生产成本比酶法降低50%。
3. 技术先进性：合成生物学技术可提升产品品质，如西格列汀的生物合成得率和效率优于化学合成。

合成生物学的产业化挑战

• 规模化生产瓶颈：实现规模化生产依赖于高效的菌种改造和工艺放大。
• 技术壁垒：需突破前端菌种设计与后端工艺优化，以提高生产效率和降低成本。
• 市场选择：选择具有长期市场空间的产品是产业化成功的关键。

全球与我国的合成生物学发展对比

• 全球发展：美国、英国、法国等国在政策、资金和技术创新方面领先，合成生物学市场发展迅速。
• 我国发展：合成生物学企业多集中在基础层，如DNA合成、基因编辑平台等，部分技术具备全球领先优势。重点企业包括华恒生物（生物法小品种氨基酸）、凯赛生物（生物法长链二元酸）等。

重点公司推荐

• 华恒生物：全球领先的生物法小品种氨基酸生产企业，具备平台效应。
• 凯赛生物：全球生物法生产长链二元酸的龙头企业，技术领先。

风险提示

• 政策变化：政策执行时间和强度可能影响行业发展。
• 生物安全风险：合成生物学涉及基因改造，存在生物安全风险。
• 核心技术失密：技术泄露可能影响企业竞争力。
• 技术突破瓶颈：技术发展可能遇到瓶颈，影响产业化进程。
• 下游应用推广：技术需与市场结合，下游应用推广可能受限。

行业发展趋势

• 市场规模增长：预计到2024年，全球合成生物学市场规模将增长至189亿美元，年复合增长率（CAGR）约为16.15%。
• 应用领域拓展：医疗健康和工业化学品是当前主要应用领域，预计未来食品饮料和农业领域将快速增长。
• 技术平台化：平台型企业具备全链条生产能力，有助于推动行业发展。

图表与数据支持

• 图1：合成生物学的多学科融合与应用领域
• 图2：合成生物学的目标与实现途径
• 图3：合成生物制造环节
• 图4：合成生物学的“工程化特质”
• 图5：合成生物学的论文发表、专利申请及企业融资情况
• 图6：合成生物学各领域代表性专利分布
• 图7：合成生物学代表性技术史
• 图8：人均基因组测序成本不断下降
• 图9：DNA合成成本不断下降
• 图10：CRISPR系统在合成生物学中的应用
• 图11：2009-2021年全球合成生物学获VC投资情况
• 图12：2021Q1-Q3合成生物学VC投资领域分布
• 图13：2021Q1-Q3合成生物学VC投资集中在应用领域
• 图14：2016-2019年VC对全球合成生物学的投资领域分布
• 图15：合成生物学企业图谱
• 图16：合成生物学主要应用领域
• 图17：2017-2024E全球合成生物学市场规模
• 图18：2019年合成生物学下游应用市场分布
• 图19：合成生物学对化学品的先进制造生产链条
• 图20：合成生物制造的技术先进性
• 图21：利用大肠杆菌以葡萄糖为原料生物合成多种氨基酸和高级醇
• 图22：2030-2040年合成生物学将在化工领域每年影响1600-2700亿美元的市场规模
• 图23：菌种改造在合成生物制造环节的作用

相关报告与资料来源

• 《基础化工-行业研究周报：国家能源局、发改委印发《“十四五”新型储能发展实施方案》，烧碱、有机硅价格上涨》
• 《基础化工-行业研究周报：国家发改委等12部门发布《关于促进工业经济平稳增长的若干政策》，烧碱、纯碱价格上涨》
• 《基础化工-行业研究周报:发改委发布《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南（2022年版）》，纯碱、蛋氨酸价格上涨》
• 各省份政府官网与天风证券研究所的资料

作者信息

• 唐婕，分析师，SAC执业证书编号：S1110519070001，tjie@tfzq.com
• 张峰，分析师，SAC执业证书编号：S1110518080008，zhangfeng@tfzq.com
• 郭建奇，联系人，guojianqi@tfzq.com