【华安证券·医药生物】行业专题：合成生物学行业专题：生物制造大有可为，助力新一波产业革命浪潮

摘要：生物制造是指以工业生物技术为核心，利用酶、微生物细胞，结合化学工程技术进行目标产品的加工过程，包括生物基材料、化学品和生物能源等。合成生物学作为平台技术，在生物制造中发挥着至关重要的作用。全球合成生物学市场仍有望保持较快的增速，2028年有望接近500亿美元。

生物制造前景广阔，助力产业升级

生物制造是指以工业生物技术为核心，利用酶、微生物细胞，结合化学工程技术进行目标产品的加工过程，包括生物基材料、化学品和生物能源等。合成生物学作为平台技术，在生物制造中发挥着至关重要的作用。全球合成生物学市场仍有望保持较快的增速，2028年有望接近500亿美元。同时合成生物学下游市场多元，在医疗健康、食品与农业、化学工业、消费品等众多领域均得以广泛应用。

技术突破叠加政策支持，合成生物学产业迎风起

多方面因素共同推动着合成生物学的持续发展。技术层面，基因合成和基因测序成本的降低、高效的基因编辑技术的发展为合成生物学的快速发展奠定了坚实的底层技术保障。政策端，各国政府都较为重视合成生物学发展，国内同样在近年来也陆续推出一系列支持政策，合成生物学产业化发展有望进一步提速。

合成生物学重塑产业模式，提供更高效、环保的合成方案

合成生物学正在重塑产业生产模式，能够执行传统生物技术难以企及的任务，同时实现了更高效、更环保的生物合成方案。传统的化学合成和天然提取方式往往存在成本高、产量受限、环境污染等问题，而合成生物学通过细胞工厂和人工合成代谢途径的优化，实现了更高效、更环保的生物合成方案。随着基因编辑、酶工程、代谢工程等核心技术的突破，合成生物学不仅降低了药物生产成本，还提升了产能，使大规模工业化生产成为可能。

在当前双碳减排趋势下，发展合成生物学产业具有深远的战略意义。合成生物产业采用生物基材料替代传统化石基材料，以生物技术替代传统化工技术。根据世界自然基金会（WWF）估算，到2030年，工业生物技术每年可减少10亿至25亿吨二氧化碳排放。而统计数据显示，合成生物技术可在多种生物基材料生产中实现超过60%、甚至高达90%的碳减排。

我国生物发酵产业规模全球领先，产业链完备齐全，更具产能和成本优势。根据中国科学院院刊显示，国内发酵产品年产量超过7000万吨，氨基酸、有机酸、维生素等核心产品的产量占全球总量的60%-80%。在合成生物学的推动下，发酵工艺不断优化，提升了生产效率，推动了生物制造的产业化落地。

技术发展风险、产业化进程不及预期风险、环保合规风险、生物安全风险、监管风险、市场推广风险。

行业概览：生物制造前景广阔，助力产业升级

1.1. 精研卫浴二十余年，从配件代工到自建品牌

生物制造是指以工业生物技术为核心，利用酶、微生物细胞，结合化学工程技术进行目标产品的加工过程，包括生物基材料、化学品和生物能源等。合成生物学作为平台技术，在生物制造中发挥着至关重要的作用。

合成生物学是运用跨学科知识和技术，通过人工合成方法重新设计、改造自然生物系统或创造人造生命，以研究生命规律并实现有用目的的设计驱动型科学。可针对特定需求和用途，利用自然界中已有物质的多样性，从工程学角度设计构建具有元器件或模块，对已有生物系统的重新或优化设计、生命过程的集成式解析，或者设计合成全新可控运行的新生物系统

合成生物学设计和构建生物系统的方式主要有自上而下与自下而上两种。1）自上而下，为反向工程，目标是构建“人造生命”，使用代谢和基因工程技术为活细胞赋予新功能，“人工基因组”是其核心内容，大片段基因组操作、改造以及大规模、高精度、低成本DNA合成是关键技术。2）自下而上，为正向工程，通过将“非生命”生物分子成分聚集在一起在体外创建新的生物系统，元件标准化→模块构建→底盘适配的线路以及对生命过程的途径、网络组成及其调控、设计与构建是核心内容，人工线路构建平台是其关键技术。

从工艺流程看，合成生物学若从实验室研发阶段推进到产业化落地，需经过细胞构建、生产规模放大两大阶段。以植物油、谷物秸秆、二氧化碳等原料为碳源，通过 DBTL（设计-构建-测试-学习）循环过程，实现对底盘细胞的改造，成功构建细胞工厂，再通过生物发酵和酶联反应、分离纯化流程，最终获得目标产品。

1.2.股权结构稳定，治理结构完善

底层细胞构建为合成生物学的硬件基础，DBTL循环优化则为核心策略。此过程包括底盘细胞的选择、DBTL循环、目标细胞的设计与改造等，涉及基因测序、基因编辑、基因合成等使能技术。菌种的性能至关重要，会直接影响到产业化成本和效率。

DBTL（Design-Build-Test-Learn，设计-构建-测试-学习）可循环模拟工程预测性，构建标准生物系统。通过反复的DBTL循环优化基因线路，能够有效筛选和优化所需的生物合成装置和系统功能。

设计（Design）：利用现有的标准化生物元件对基因、代谢通路或基因组进行理性设计，包括宿主选择和修饰、通路选择和修饰。关键技术涵盖生物元件库、计算机辅助设计、代谢通路分析等。

构建（Build）：在生物系统中对目标基因进行操作，构建细胞工厂。相关技术包括DNA合成、大片段拼装和组装以及基因编辑等。

测试（Test）：通过高效、准确和经济的检测，评估构建的细胞工厂的实用性。相关技术包括微流控芯片技术、电学和先进光谱传感器筛选技术、微孔板高通量筛选技术等。

学习（Learn）：利用并学习测试数据，为下一个循环改进设计提供指导。此阶段设计一系列先进技术，如数据收集整合、数据分析、机器学习和建模分析等。

规模化生产是能否成功实现产业化的关键环节。生产环节包括实验室小试、中试、量产。在选定合成目标和合成途径之后，随着产品的研发，扩大生产，会进一步引出工艺优化问题。过程期间涉及菌种培养、筛选、分离等菌种培育技术，及发酵技术、酶工程技术、分离纯化技术等。通过不断优化最终达到提升合成效率、实现大规模生产，同时降低成本、降低资源消耗、降低环境污染等目的，提高目标产物的转化效率，下游产品的应用开发，合成生物学已在化工、医药、能源等多个领域展现出较大潜力。

从产业链各环节来看，1）上游关注底层技术突破以及降本增效。上游为底层技术及开发，基因测序技术、DNA合成技术、基因编辑技术、自动化高通量药物筛选、AI赋能等新兴生命技术的发展为生物制造提供了坚实的底层技术保障。2）中游更强调技术平台的通用性。中游主要是对生物系统及生物体进行设计、改造的技术平台。生物系统的高度复杂性导致人工设计的基因线路难以一步到位，需经历长期且反复的调试。为了突破这一瓶颈，构建工程化研究平台至关重要。自动化设施是工程化平台的核心，旨在缩短生物设计、制造和测试的周期，降低成本，并推动生物元器件和生物制造平台的模块化与标准化设计。3）下游则为应用的具体落地，核心在于产业化、规模化，更强调应用领域的聚焦、大规模生产成本、批次间稳定性、良品率等。

全球合成生物学市场仍有望保持较快的增速，2028年有望接近500亿美元。根据CB Insights，全球合成生物学市场规模从2018年的约53亿美元快速增长至2023年的171亿美元，期间CAGR为27%。预计在2028年全球合成生物学市场规模将达到498亿美元，期间CAGR约24%。

合成生物学下游市场多元，在医疗健康、食品与农业、化学工业、消费品等众多领域均得以广泛应用。根据CB Insights，预计2023年医疗健康、专业科研以及化学工业是全球合成生物学最大的三个细分方向。生物医药是合成生物学影响较大的领域，包括可应用于细胞和基因治疗、部分原料药和中间体生产、医疗耗材、体外检测等诸多方向，未来也有望进一步助力更多疾病的预防、诊断和治疗。

政策支持叠加技术突破，合成生物产业迎风起

合成生物学是一个快速发展的前沿学科，同时在产业端也备受关注。近年来，多方面因素共同推动着合成生物学的持续发展。技术层面，基因合成和基因测序成本的降低、高效的基因编辑技术的发展为合成生物学的快速发展奠定了坚实的底层技术保障。政策端，各国政府都较为重视合成生物学发展，国内同样在近年来也陆续推出一系列支持政策，合成生物学产业化发展有望进一步提速。

2.1 政策支持：战略规划齐发力，护航合成生物加速起航

合成生物学作为驱动医药产业变革的重要技术方向，受到国内外政策的高度重视。各国政府通过资金与技术投入、法规与标准完善以及人才培养，全面助力这一领域的创新与产业化发展。

全球主要国家政府陆续出台合成生物学相关扶持政策，相继建立合成生物学研究中心，形成了遍布全球的合成生物学研究网络。合成生物学进入全球共识、合作与竞争的快速发展时期，欧盟、美国、中国等国家/地区从学科发展、政策制定和战略布局等多维度促进合成生物学发展。其中进程较快的国家如英国、美国。英国政府于2012年和2016 年相继发布《合成生物学路线图》和《英国合成生物学战略计划》，是首个在国家层面通过路线图方式推动合成生物学发展的国家。2023年英国政府发布《工程生物学国际愿景》，通过20亿英镑的投资计划推动合成生物学在医学疗法、精准治疗等领域的突破性应用。美国同样从多维度相继推动合成生物学的发展。2022年9月，美国总统拜登签署了《促进可持续、安全和安全的美国生物经济的生物技术和生物制造创新》的行政命令。为落实这一战略，美国白宫科技政策办公室（OSTP）联合多部门于2023年发布《生物技术与生物制造宏大目标》，提出未来5-20年内通过生物技术和生物制造促进社会发展目标的具体规划。这些政策为全球合成生物学的医药领域发展提供了强有力的支持。

国内同样重视合成生物学的研究与发展，在顶层战略规划上逐步加强，地方政策密集出台，为合成生物学的研究与应用提供资金和技术支持。2008年香山科学会议首次探讨了合成生物学背景、进展和展望。2022年5月，国家发改委印发《“十四五”生物经济发展规划》，明确指出包括合成生物学在内的生物经济是未来中国经济转型的新动力，并提出发展合成生物学技术。《2024年政府工作报告》就曾提到“积极打造生物制造、商业航天、低空经济等新增长引擎”，最新发布的《2025年政府工作报告》也强调了要“培育生物制造、量子科技、具身智能、6G等未来产业”，生物制造作为新质生产力的战略意义持续得到国家认可。

近年来合成生物学科学研究和产业发展快速前进，现已成立多个研究中心和重点实验室等创新平台。如 2008年中国科学院批准上海生命科学研究院成立合成生物学重点实验室， 2019年科技部支持天津与中国科学院共建国家合成生物技术创新中心等。十余年间已成立多个相关研究中心和重点实验室等创新平台。同时，领域内多个合成生物学重大项目获得资金支持，国家重点基础研究发展计划开设“合成生物学”专题，国家重点研发计划开设“合成生物学”重点专项等。

政策的支持促成法规与标准的逐步完善，为合成生物学在医药领域的快速发展提供规范保障。2021年《生物安全法》从技术研发、实验室管理到成果应用，提出了全面的生物安全要求，确保新技术在规范框架内推进。2022年，国务院办公厅发布《关于加强科技伦理治理的意见》，明确要求在生命科学、医学等领域建立科技伦理规范和审查制度，通过立法落实科技伦理要求，为合成生物学划定伦理和法律边界。同时，2021年的《关于推动原料药产业高质量发展实施方案》与《“十四五”医药工业发展规划》将合成生物技术与绿色低碳生产纳入重点方向，为产业的高效、环保发展提供了清晰的政策指引。国际法规趋势也提供了重要参考，美国和英国的技术规范和伦理审查经验，为我国提升全球竞争力提供了借鉴。合成生物学在多重法规护航下，正在规范、安全的轨道上加速前行。

2.2 技术突破：产业链技术升级，供给端迎来新发展

基因测序、基因编辑、基因合成等技术的快速发展及成本降低，支撑合成生物学由概念逐步落地于产业。合成生物使能技术包括基因测序、基因合成、基因编辑、蛋白质设计工程、基因线路与细胞工程等。基因编辑、合成和组装将注重方法的开发和改进，目标是实现染色体DNA的合成和整个基因组的编辑。得益于基因测序、基因编辑、基因合成三个合成生物学底层技术成本的降低，越来越多的初创企业不断出现。

基因测序技术的快速发展使生命信息的获取变得更加精准、经济和高效。自第一代 Sanger测序技术问世以来，测序技术经历了四次重大革新，从毛细管电泳到高通量测序，再到纳米孔测序技术，使DNA测序的速度提升了数百万倍，测序读长增加数倍，而成本大幅下降。2001年平均每兆数据量基因测序成本超过5000美元，单个人类基因组测序成本近一亿美元，而2006年新一代测序技术推出后，成本下降近10倍。到2020年平均每兆数据量基因测序成本仅需0.007美元，单个人类基因组测序成本只有645美元。

近年来，全球基因测序市场迎来了高速发展，为产业链的上游奠定了坚实的基础。2024年全球基因测序市场规模接近150亿美元，预计在未来十年内会保持20%以上的增速，在2030年超500亿美元，2034年超过1000亿美元。

基因编辑技术的突破，极大降低了基因改造的技术门槛，加速了菌种优化、合成路径设计等领域的进步。转基因技术诞生于20世纪70年代，即利用DNA重组，对来自不同基因组的DNA进行组合或将外源DNA导入受体基因组，该技术第一次实现了动物物种之间的遗传信息的交换和重组，但尚不能精准控制相关插入位置和数量。20世纪80年代，ES打靶技术兴起，其原理是运用胚胎干细胞同源重组技术，筛选获得带有特定突变的胚胎干细胞，然后利用胚胎干细胞的发育全能性，可将突变传给子代，最终获得的可以稳定遗传的动物模型。ES打靶技术实现了对基因的精准编辑，但也存在耗时长、效率低、成本高的问题。20世纪90年代，出现了锌指蛋白核酸酶技术、转录激活样因子核酸酶技术等新的基因定点编辑技术，理论上可以实现对基因序列的编辑，但其打靶准确率仅约30%，且设计复杂，用于ZFN编辑的锌指蛋白的成本约5000美元，成本高昂限制了其广泛应用。2010年后新一代基因编辑技术CRISPR-Cas9问世，成本约为30美元，降低了近200倍，其高通量且多样化的优势使基因编辑变得更加普及。

基因编辑技术的市场增长迅速，也展现出基因工程广阔的前景。2021年，全球基因编辑市场规模为48.11亿美元，到2022年增长至54.12亿美元，同比增速达到12.49%。此外，基因编辑相关的专利技术也在近年来飞速增长，2010至2014年间CAGR高达41%，且其中许多技术已经从学术研究转向商业化应用并得以迅速推广。

基因合成技术的革新，推动DNA制造向更长、更快、更低成本发展。自20世纪80年代以来，DNA合成技术经历了多次革新，从最早基于亚磷酰胺的化学合成法发展至如今的高通量芯片合成技术。芯片合成及超高通量芯片合成大幅提升了寡核苷酸的合成效率，使得单次合成规模可达10万条，同时将成本压缩至传统柱合成技术的1/10000至1/100。尽管技术不断进步，但寡核苷酸的化学合成仍存在诸多限制，如合成长度受限、拼装过程费时费力、工艺要求严格、成本居高不下，并且在合成过程中会产生大量污染性有机化学废弃物。随着合成生物学的发展，对基因合成的需求持续提升，这些瓶颈问题亟待突破。

酶促DNA合成技术的出现能够有效解决化学合成法的众多问题。酶促反应作用条件温和，DNA可以在水相环境中合成，对DNA损伤较小同时避免了有毒化学试剂的使用。由于减少试剂种类，成本降低1-2个数量级，使合成更加环保可持续。此外，酶促DNA合成单步准确率达到99.5%，单步反应时间低至30分钟，并凭借易于整合的特点，使得一站式基因合成成为可能。

此外随着互联网时代的到来以及AI技术的持续突破，生物制造的效率和精准度得到提高，也让此前难以实现的生物合成成为可能。过去，研究人员对细胞代谢的认知是零散的，而如今，随着互联网时代的到来，大规模的酶和代谢数据库正在推动菌种优化。例如，KEGG、MetaCyc、Brenda等数据库提供了细胞代谢网络与酶功能的系统性数据，使研究人员能够快速分析目标菌株的代谢通路。此外，HMDB、SGD、GMD等专门针对特定生物体的数据库，也使得针对不同物种的菌种优化更加精准。借助这些数据，科学家可以更快地优化细胞工厂的代谢途径，提高目标产物的合成效率。

酶工程的另一难点是精准预测蛋白质结构。近年来，AlphaFold等AI技术的突破，使得蛋白质结构预测的准确性大幅提升。这意味着研究人员可以更高效地设计和优化催化特定反应的酶，缩短实验周期，加速菌株改造。基于AlphaFold的结构预测，可以更精准地改造代谢酶，提高目标化学品的合成速率，减少副产物的生成。

由于天然酶的种类有限，往往无法满足复杂的化学合成需求，人工酶也至关重要。近年来，人工酶设计技术取得了突破，能够创造全新的催化能力。例如，Rosetta软件被用于从头设计能够催化自然界不存在的化学反应的酶，如Kemp消除反应、逆醛缩反应等。这些人工酶的出现，让合成生物学突破了自然界的限制，为生物制造开辟了更多可能性。

合成生物学正在重塑产业生产模式，为高附加值化合物的制造带来颠覆性变革，合成生物学技术能够执行传统生物技术难以企及的任务。传统的化学合成和天然提取方式往往存在成本高、产量受限、环境污染等问题，而合成生物学通过细胞工厂和人工合成代谢途径的优化，实现了更高效、更环保的生物合成方案。随着基因编辑、酶工程、代谢工程等核心技术的突破，合成生物学不仅降低了药物生产成本，还提升了产能，使大规模工业化生产成为可能。

2020年，麦肯锡发布的报告中提到，全球约60%的产品可以采用合成生物学进行生产，预计在2030-2040年，合成生物学产品每年可以带来约2-4万亿美元的直接经济影响。

合成生物学技术通过精准改造菌株结构、优化代谢途径等方式，能够大幅提高生产效率，降低单位生产成本。以丙氨酸生产为例，其生产工艺经历了多次技术变革，从天然提取法到化学合成法，再到酶法和发酵法，不断朝着更低成本、更高效、更环保的方向发展。早期的天然提取法和化学合成法虽然能够实现规模化生产，但存在成本高、生产路线复杂、环保污染严重等问题，难以满足现代产业的可持续发展需求。随着合成生物学的发展，通过对菌株的精准改造和优化代谢途径，发酵法的生产效率大幅提高，单位成本显著下降，使得生物法逐渐成为行业主流。

以华恒生物的生产实践为例，其L-丙氨酸产品主要采用传统酶法和合成生物学方法两种生产路线。合成生物学方法的生产成本较低，但由于其光学纯度不及酶法产物，售价也相对较低。然而，尽管售价较低，合成生物学方法依然具备更高的毛利率，显示出其在成本控制上的显著优势。酶法产物的单位生产成本已经接近发酵法产物的市场售价，进一步凸显了合成生物学方法在降低成本方面的潜力。

合成生物学技术可通过更简单易获取原料合成目标产物，在保障原材料稳定可控的同时显著降低成本。2018年中国科学院天津工业生物技术研究所通过L-丙氨酸的最优合成途径设计、代谢路径重构和细胞工厂优化，实现了葡萄糖高效转化为L-丙氨酸，并在国际上率先实现发酵法L-丙氨酸的产业化。原材料葡萄糖属于可再生生物质资源，主要通过玉米淀粉制得，甚至可以从木质纤维素中提炼，有很大的价格优势，又能长期维持成本的稳定。据计算，该技术使生产成本相比传统方法降低了52%。随着菌株改造和工艺优化的进一步推进，生物法生产丙氨酸的经济效益将更加突出，为行业带来更具竞争力的解决方案。

在生产效率方面，合成生物学技术通过优化代谢路径和发酵工艺，显著提升了生产能力。以L-丙氨酸生产为例，相较于传统化学合成和酶法受限于高成本、发酵周期长、生产强度低等问题，改造后的工程菌株使L-丙氨酸的产量提升至127.2 g/L，转化率提高至0.83 g/g，生产强度达到3.53 g/L/h，较优化前均提高了60%左右。这一突破源于对代谢工程的深入改造，研究人员通过增强前体供给、优化基因表达、提升外运能力等手段，使菌株能更高效地积累L-丙氨酸，并结合优化的发酵策略，实现更短周期、更高效的生物制造。该技术的成熟，不仅降低了生产成本，也为L-丙氨酸的规模化应用提供了更具竞争力的解决方案。

以抗生素为例，合成生物学同样显著提高了单批次产量，同时在规模化生产中保持较高稳定性。川宁生物通过自主研发，在传统发酵基础上通过研发新的发酵工艺，进一步提升中间体产品生产提取效率。这一突破显著提高了单批次产量，使得工业发酵从传统的小规模生产迈向超大规模制造阶段，展现出强劲的产能优势。以头孢菌素C生产为例，川宁生物通过改进发酵工艺，在最佳工艺参数下，其发酵水平提升了8.28%，单次发酵的抗生素产量显著提高。相比传统发酵方式，该技术不仅优化了菌种代谢能力，还在规模化生产中保持了高效稳定性，为生物制造行业提供了更强的产能支撑。

合成生物产业采用生物基材料替代传统化石基材料，以生物技术替代传统化工技术。在当前双碳减排趋势下，发展合成生物学产业具有深远的战略意义。根据世界自然基金会（WWF）估算，到2030年，工业生物技术每年可减少10亿至25亿吨二氧化碳排放。而统计数据显示，合成生物技术可在多种生物基材料生产中实现超过60%、甚至高达90%的碳减排。相较于传统的石化路线，合成生物学能够利用可再生资源作为原料，通过代谢工程改造微生物，实现更加节能、低碳的制造方式。根据中科院天工所统计，目前合成生物制造产品的节能减排能力已达30%-50%，未来可进一步提升至50%-70%。这一创新路径不仅降低了对不可再生资源的依赖，还在碳捕捉、碳回收等方面展现出较大潜力，助力工业绿色转型。

以华恒生物的厌氧发酵技术为例，公司突破了传统好氧发酵能耗高、糖酸转化率低的技术瓶颈，建立了以可再生葡萄糖为原料的L-丙氨酸厌氧发酵生产体系。这一技术的关键优势在于无需通氧，从而显著降低能源消耗。根据中国轻工业联合会的鉴定意见，该工艺已达到国际领先水平，并满足了巴斯夫等国际客户对绿色原材料的生态标签要求。此外，华恒生物还创新性地利用酶催化技术，以L-天冬氨酸或丙烯酸为原料生产β-丙氨酸，避免了有机溶剂及废盐的环境污染，进一步推动了生物制造技术的绿色升级。

我国生物发酵产业规模全球领先，产业链完备齐全，更具产能和成本优势。根据中国科学院院刊显示，国内各类发酵产品产量超过7000万吨，氨基酸、有机酸、维生素等核心产品的产量占全球总量的60%-80%。在合成生物学的推动下，发酵工艺不断优化，提升了生产效率，推动了生物制造的产业化落地。

生物发酵产业链的上游技术创新正在驱动整个合成生物学生产端的发展，其中，生物发酵设备的技术突破是核心推动力。设备的升级不仅提升了发酵效率和产品质量，也加速了合成生物学的产业化进程。中国生物发酵设备行业已形成完整产业链，从原材料供应到设备制造和产品研发均实现了快速发展，市场规模近年来稳定增长，2023年上半年超过200亿元。国内企业具备生产多种规格发酵罐的能力，技术水平不断提高，市场认可度逐步提升。随着行业竞争加剧，企业通过加大研发投入和技术创新来提升产品性能，推动设备向智能化、高效化发展。尽管市场增长率有所放缓，但行业正在经历技术内卷，高密度发酵工艺、智能监控系统等新技术的应用，使得合成生物学生产端更具成本优势和产业化潜力。未来，随着设备进一步升级，生物制造产业将迈向更高端、更自动化的发展阶段。

此外，中国在生物发酵原材料供应上也具有全球领先的优势。发酵原材料主要包括小麦、玉米、大米、木薯等，而中国是全球最大的小麦生产国，玉米和大米的产量也位居世界前列，确保了充足且稳定的供应。这种上游原材料的丰富性和价格优势，为合成生物学的生物制造提供了坚实的基础，进一步降低了生产成本，增强了产业链竞争力。

相关公司

目前，合成生物学领域的企业布局呈现多元化、跨行业发展的趋势，预计未来会有更多的企业通过合成生物学实现产业化应用，并在全球竞争中占据一席之地。在生物医药领域，不仅有华东医药投资布局ADC毒素生物合成，还包括华大智造通过蛋白设计与酶进化技术，金斯瑞通过基因工程与合成生物学平台开发抗体药物等。此外，鲁抗医药、川宁生物、溢多利等公司也在积极发展生物合成平台，探索新型抗生素、酶制剂以及活性天然产物的生物合成工艺。基础化工领域的企业如凯赛生物、梅花生物、华恒生物等，通过合成生物学技术，优化传统化学生产工艺，探索长链二元酸、氨基酸、维生素前体等产品的生物合成路径。在美容护理领域，华熙生物和锦波生物分别运用合成生物技术生产透明质酸和重组胶原蛋白，推动了生物合成技术在护肤品生产中的应用。

4.1 川宁生物：“生物发酵”与“合成生物学”双轮驱动

公司成立于2010年，专注于生物发酵技术的研发和产业化，是抗生素中间体领域的重要企业，是国内主要的抗生素中间体生产基地之一。公司主要产品包括硫氰酸红霉素、6-APA、青霉素G钾盐、头孢类中间体等。

公司经营逐步恢复，业绩稳中向好。2019-2021年因行业竞争加剧抗生素中间体价格有所回落，以及疫情期间部分停工等原因业绩有所波动。2022年起抗生素中间体价格有所上涨，前期扰动因素出清，业绩逐步恢复。2024年前三季度，公司延续强劲增长态势，营业收入达44.56亿元（+24.43%），归母净利润达10.76亿元（+68.07%）。根据公司2024年度业绩预告，预计全年归母净利润将在13.6亿至14.5亿元之间，同比增长44.59%至54.16%。

全球抗生素制剂市场需求稳步提升，将带动抗生素原料药和中间体需求增长。全球抗生素制剂市场自2017年增速放缓后仍维持稳定增长，预计2024年市场规模将达570亿美元，年均增速保持在4%左右。未来，随着全球公共卫生体系建设的加强以及抗感染药物在疾病防治中的核心作用，抗生素行业仍将保持长期增长趋势。在此背景下，川宁生物的抗生素原料供应能力成为行业竞争的重要优势。我国抗生素市场2022年市场规模达到1945亿元，行业整体增速保持在4%以上。预计未来抗感染药物市场需求将保持稳定增长态势。

公司始终坚持发展“生物发酵”与“合成生物学”双轮驱动战略。

1）公司生物发酵项目占地1319亩，总投资已超80亿元，建设有硫氰酸红霉素生产线一条、头孢系列中间体生产线二条、熊去氧胆酸粗品生产线一条，总产能约为1.6万吨/年，主要产品包括硫氰酸红霉素、头孢类中间体（7-ACA、7-ADCA、D-7ACA）、青霉素类中间体（6-APA、青霉素G钾盐）、熊去氧胆酸粗品、辅酶Q10菌丝体等，是国内抗生素中间体领域规模领先、产品类型齐全、生产工艺较为先进的企业之一。

2）公司合成生物学项目占地591亩，分2期建设，预计总投资为10亿元，一期项目建设有化妆品原料、保健品原料柔性生产线2条，主要产品包括红没药醇、5-羟基色氨酸、依克多因、红景天苷、麦角硫因等，公司是目前业内为数不多的完成了合成生物学从选品—研发—大生产的企业。

川宁生物凭借其区位优势，具备独特的地缘经济优势。公司位于霍尔果斯经济开发区，该区域是“一带一路”倡议和丝绸之路经济带的核心地带，依托跨境贸易便利，公司可直接从国外采购关键原材料，降低运输和采购成本，同时享受“五免五减半”税收优惠政策，使企业在初期五年免征企业所得税，此后五年减半征收，大幅降低税负成本。

新疆伊犁河谷的昼夜温差大，为生物发酵过程提供了天然气候优势。较大的温差有助于菌种代谢调节，使微生物在不同温度环境下适应性增强，提高发酵效率。同时，夜间较低的气温本身可以作为一种自然冷源，减少发酵罐的冷却能耗，降低温控成本，提高能效比。这一自然条件使得川宁生物在同等工艺条件下能够更稳定、高效地进行生物发酵，进一步降低生产成本。

公司在绿色循环经济领域的布局进一步巩固了成本优势。2023年，公司在新疆伊犁巩留县投资建设绿色循环产业园，打造高效、环保的柔性生产基地。该产业园采用节能技术和环保材料，减少能耗与碳排放，并依托当地丰富的太阳能资源，减少对化石能源的依赖，实现清洁高效生产。该项目不仅推动公司从资源要素驱动向技术创新驱动的转型，也确保了生产过程中的资源高效利用、废物最小化及环境影响的降低，进一步优化了公司的运营成本和长期竞争力。

依托得天独厚的区域资源优势，通过多年的研发突破和技术积累，公司在抗生素中间体领域已经建立起规模化的工业生产体系，产品涵盖大环内酯类抗生素及广谱类抗生素的主要中间体，其中硫氰酸红霉素、头孢类中间体、青霉素类中间体产量均位居全球前列。公司已成为全球生物发酵技术产业化的头部企业，并形成了稳固的规模优势。

4.2 金斯瑞生物科技：依托主业优势，前瞻布局合成生物学

金斯瑞生物科技股份有限公司于2002年在新泽西成立，在全球拥有超过5000名员工，为100多个国家和地区的20余万客户提供优质服务。公司现已形成四大平台：生命科学服务及产品平台、生物医药合同研发生产（CDMO）平台、工业合成产品平台、综合性全球细胞疗法平台。

金斯瑞生命科学：金斯瑞生命科学服务和产品平台提供涵盖DNA合成、寡核苷酸合成、多肽合成、蛋白质生产、抗体开发以及生命科学仪器和耗材的服务和产品。通过为制药企业、生物技术公司和学术机构的早期研发项目提供服务，金斯瑞与生命科学研究者共同推进全球生命科学领域的高速发展。

百斯杰（工业合成产品平台）：百斯杰生物科技有限公司是集团旗下专注于合成生物学领域的子公司。百斯杰利用母公司先进的酶工程技术，开发创新产品，服务于饲料、酒精、食品和家居护理等行业。

传奇生物：金斯瑞联营公司传奇生物专注于发现和开发用于肿瘤和其他适应症的新型细胞疗法。传奇生物通过与杨森公司达成的战略合作，在全球范围内开发和商业化主导产品CARVYKTI®（Cilta-cel，西达基奥仑赛）。该产品是一种靶向B细胞成熟抗原（BCMA）的CAR-T细胞疗法，用于治疗多发性骨髓瘤。

蓬勃生物：金斯瑞子公司蓬勃生物（ProBio）拥有一站式生物药研发生产平台，提供从生物药物的发现、开发到商业化生产的端到端CDMO服务，旨在加速全球客户的生物药物开发和生产进程。

公司整体营收快速增长，各项业务持续改善。近年来公司营业收入增速较快，得益于子公司传奇生物细胞治疗产品CARVYKTI®获批上市后的快速放量以及百斯杰合成生物学业务的稳步增长。1H24公司实现收入5.6亿美元，同比增长43.5%。净亏损2.16亿美元，同比减亏0.30亿美元；经调整净亏损0.69亿美元，同比减亏0.93亿美元。

百斯杰生物科技有限公司是集团旗下专注于合成生物学领域的子公司。依托集团母公司金斯瑞强大的基因合成能力，百斯杰Synesis合成生物学研发平台可以快速地实现目标基因的大量合成，为突变库的构建及筛选提供了强大支撑。百斯杰利用先进的酶工程技术，开发创新产品，服务于饲料、酒精、食品和家居护理等行业。在菌株改造及基因编辑层面，百斯杰建立了包括CRISPR技术在内的多个高效快速基因编辑手段和可视化的阳性转化子筛选方法，可以快速实现不同宿主菌株的高效改造。

1）研发硬件方面，在菌株构建及分析检测方面，百斯杰拥有质粒提取及转化、菌株筛选及全自动酶活检测的高通量平台设备，同时拥有高效液相、离子色谱、高精度粘度测定仪等样品分析设备。

2）产业化放大，百斯杰现已建立了包括黑曲霉、地衣芽孢杆菌等多个平台菌株和产品的发酵提取工艺控制模型，可以快速地建立起符合大生产要求的发酵和提取配方及工艺放大条件。百斯杰的工艺研发平台主要涉及产品发酵和提取相关工艺的开发，现已成功实现了二十余种饲用及工业酶制剂的工艺开发和生产放大，积累了丰富的从研发到生产落地的经验，这些积累和经验同样作为公司的核心技术优势，大大加快了百斯杰研发项目工艺开发的速度，更快的实现相关产品的生产落地。

3）高效表达平台，平台菌株是合成生物学以及生物发酵相关产业的核心技术之一，经过超过十年的不断优化和积累，百斯杰目前建立了包括黑曲霉、米曲霉、毕赤酵母、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌五大符合食品安全标准的菌株平台及其配套的表达元件库，建立了包括CRISPR技术在内的多个高效快速基因编辑手段和可视化的阳性转化子筛选方法，可以快速实现不同蛋白分子的转化及高效表达。目前已经实现了数十个不同来源的酶制剂及非酶类蛋白的高效表达。