摘要：合成生物学是一门融合了生物学、工程学和信息技术的交叉学科，旨在通过理性设计和构建新的生物部件、装置和系统，实现对生命过程的精准控制和优化。这一领域的发展经历了多个阶段，逐渐从理论探索走向实际应用。

合成生物学是一门融合了生物学、工程学和信息技术的交叉学科，旨在通过理性设计和构建新的生物部件、装置和系统，实现对生命过程的精准控制和优化。这一领域的发展经历了多个阶段，逐渐从理论探索走向实际应用。

（一）早期探索阶段（20世纪50年代至2000年）：

合成生物学的起源可以追溯到20世纪50年代，随着DNA双螺旋结构的发现、遗传密码的破译、限制性内切酶的发现以及PCR技术的发明等一系列重大分子生物学成就，催生了基因工程技术。这些技术奠定了合成生物学的基础，使其得以在基因层面进行“施工”。德国学者Hobom曾指出，“基因手术正在开启合成生物学的大门”。

（二）创建与摸索完善阶段（2000年至2007年）：

2000年至2003年，合成生物学进入创建时期，这一时期产生了许多具备领域特征的研究手段和理论，特别是基因线路工程的建立及其在代谢工程中的成功运用。随后的2004年至2007年，虽然领域有扩大趋势，但工程技术进步比较缓慢，处于摸索完善阶段。

（三）快速创新和应用转化阶段（2008年至2013年）：

从2008年开始，合成生物学进入了快速创新和应用转化时期。这一时期涌现出了大量新技术和新工程手段，特别是人工合成基因组能力的提升以及基因组编辑技术的突破，使得合成生物学的研究与应用领域大为拓展。青蒿素前体在大肠杆菌中的合成就是这一时期的典型成果之一。

（四）飞速发展新时期（2014年至今）：

2014年以来，合成生物学进入了飞速发展新时期。该时期研究成果全面提升，特别是在酵母染色体的人工合成等领域取得了突破性成果，为人类实现“能力提升”的宏伟目标奠定了重要基础。同时，随着“设计—构建—测试”循环的扩展至“设计—构建—测试—学习”，以及“半导体合成生物学”、“工程生物学”等理念或学科的提出，生物技术与信息技术融合发展的特点愈加明显。

合成生物学的发展受到多种因素的驱动，包括技术进步、政策支持、市场需求和资本投入等。

（一）技术进步

技术进步是推动合成生物学发展的核心动力。基因测序、基因编辑和基因合成是合成生物学的三大基础使能技术。随着基因测序成本的急剧下降、第三代基因编辑技术CRISPR/Cas9的普及以及基因合成技术的不断提升，人们开始逐步具备对全基因组进行从头设计与合成的能力。此外，自动化合成生物技术的出现，不仅可以快速积累大批优质基因功能模块，建立标准化的合成生命工艺流程，还可以获得高质量的海量实验数据，从而采用数据驱动的方式开发并优化对合成生命进行系统设计和功能预测的计算模型。

（二）政策支持

全球多个国家和地区都出台了推动合成生物技术成果落地的政策。美国早在2006年便成立了合成生物学工程研究中心，并连续发布了多个合成生物学相关领域的研究路线图。中国也将合成生物学写入“十四五”规划，并出台了一系列支持政策，旨在推动合成生物学技术创新，突破生物制造菌种计算设计、高通量筛选、高效表达、精准调控等关键技术，有序推动在新药开发、疾病治疗、农业生产、物质合成、环境保护、能源供应和新材料开发等领域应用。

（三）市场需求

市场需求是合成生物学发展的另一大驱动力。随着全球疾病负担的日益加重，合成生物学在医疗保健中的应用广泛增加。同时，在食品、农业、能源和材料等领域，合成生物学也展现出巨大的应用潜力。例如，通过合成生物学技术可以开发人造肉、油、酒、蛋白质、食品添加剂和天然功能成分等食品；在农业领域，可以开发高性能的RNA农作物，提高饲料的消化率，减少化肥农药的使用等。

（四）资本投入

资本的推动也加速了合成生物学的发展。在政策的推动和创新的驱动下，合成生物学的投融资近年来呈现高速增长的态势。全球范围内，合成生物学领域的公司数量不断增加，投融资规模也在不断扩大。资本的涌入为合成生物学的研究和应用提供了充足的资金支持，推动了行业的快速发展。

合成生物学市场规模的增长速度十分惊人，展现出巨大的发展潜力。

（一）全球市场规模

根据中投顾问产业大脑的调研数据，2024年全球合成生物学市场规模将达160亿美元，预计到2032年将增至1380亿美元。该市场细分为寡核苷酸、酶、合成细胞、克隆技术试剂盒、异种核酸和底盘生物等多个领域。其中，寡核苷酸占据43.6%的市场份额，能够通过多种方法调节和调整基因表达，包括RNAi、通过剪接调控靶标降解、RNaseH介导的裂解、基因激活、非编码RNA抑制和程序化基因编辑等。

从市场细分领域来看，医疗保健是合成生物学的最大应用领域。2024年医疗保健领域市场份额占比达82.3%，由于全球疾病负担日益加重，合成生物学在医疗保健中的应用广泛增加。其中，生物技术和制药公司占据54.2%的市场份额，生命科学领域日益增多的研发活动推动了整个合成生物学市场需求增加。

（二）地区市场规模

从地区市场来看，美国是全球合成生物学的最大市场，2024年以21.1%的市场份额占据全球主导地位。美国拥有最多的制药和生物制药公司，工业化程度的提高和对研发的日益重视是助推该市场增长的主要因素之一。德国占据欧洲市场40.2%的市场份额，由于目前合成生物学程序在癌症治疗中的应用不断发展，随着该地区癌症患者人数的增加，需求也在不断增长。中国约占亚太市场17.1%的份额，由于合成生物学是一个新兴领域，未来将极大地改善生物经济，因此中国在合成生物学研发方面的巨大战略投资加速了合成生物学市场的增长。

（三）行业细分领域市场规模

根据CB insights的数据，2021年全球合成生物市场规模达到736.93亿美元，较2020年增长767.5%。从细分赛道来看，医疗是占比最大的领域，2021年市场规模达到687.24亿美元，占比超过93%。另外，根据BCC Research的预测，医疗领域合成生物学2024年市场规模将达到50.22亿美元，复合增长率18.9%；在各领域中增长最快的是食品和农业领域，2019-2024年期间年复合增长率在64%左右。

在中国市场，合成生物学市场规模也持续增长。2022年中国合成生物学市场规模约为67.63亿美元，2023年市场规模约为86.26亿美元，预计到2025年市场规模将达到143亿美元。政府支持、技术突破和市场需求是推动中国合成生物学市场快速增长的主要因素。

合成生物学行业的竞争格局呈现出高度专业化和细分领域聚焦的特点。行业内企业类型多样，包括产品研发型、技术服务型等，进一步细分为生物医药公司、农业生物技术公司、环境生物技术公司、人工肉和替代蛋白公司等。

（一）生物医药公司

生物医药公司是合成生物学行业的最大细分领域之一。这些公司通常运用合成生物学技术高度聚焦主业领域，并实现全产业链的整合。例如，蓝晶微生物是国内率先进入产业化的合成生物学公司之一，已经实现了从菌种筛选、培养、优化到产品开发、生产、销售的全产业链布局，致力于设计、开发、制造和销售新型生物基分子和材料。凯赛生物在合成生物学领域已形成从基因工程到菌种培养、生物发酵、分离纯化和化学合成以及应用开发的全产业链布局，目前商业化产品主要聚焦聚酰胺产业链。

（二）农业生物技术公司

农业生物技术公司也是合成生物学行业的重要参与者之一。这些公司通常运用合成生物学技术改善农作物和畜牧生产的效率和质量。例如，Agrivida公司开发的酵素植酸酶Grain可以提高饲料的消化率，减少动物体内的营养抑制剂。Greenlight Biosciences公司致力于开发创造高性能的RNA农作物，使其精确靶向免疫于特定害虫，不会伤害有益昆虫或在土壤、水中残留。

（三）环境生物技术公司

环境生物技术公司利用合成生物学技术解决环境污染和生态修复等问题。这些公司通常开发具有高效降解污染物能力的微生物或酶制剂，用于废水处理、土壤修复等领域。随着全球对环境保护和可持续发展的重视加深，环境生物技术公司的市场前景十分广阔。

（四）人工肉和替代蛋白公司

人工肉和替代蛋白公司是合成生物学行业的新兴细分领域之一。这些公司利用合成生物学技术开发人造肉、油、蛋白质等食品替代品，以满足消费者对健康、环保和可持续食品的需求。例如，Perfect Day和Clara Foods公司通过合成生物学技术开发合成蛋白类产品，如牛奶、蛋清奶酪等。这些产品的出现不仅丰富了市场选择，也促进了循环经济和绿色经济的发展。

中投顾问产业研究院认为，全球合成生物学行业正处于快速发展阶段，市场规模持续增长，竞争格局高度专业化和细分领域聚焦。技术进步、政策支持、市场需求和资本投入是推动行业发展的主要动力。未来，随着技术的不断突破和应用的不断拓展，合成生物学行业将迎来更加广阔的发展前景。

来源：中投顾问一点号