生物制造战略意义深远、 商业意义重大。
合成生物学是一门以工程学思想为指导、多学科结合的新兴领域，以“人工设计与编写基因组”为核心， 可针对特定需求从工程学角度设计构建元器件或模块。通过一系列重新设计与技术改造生物体或细胞以使 其具有新的能力，在此过程中设计与构建一系列新的标准化的生物元件、组件与系统，以实现理想的生物 制造能力。合成生物学的本质是让细胞为人类工作生产想要的物质。
合成生物学区别于传统生命科学的核心特征在于其“工程学本质”，主要体现在其工程化的两大方向： 1）Top-down：应用基因工程和代谢工程等技术，将全新功能引入活细胞等生命体；也包括在此基础上设计组装 的生物非生物混合系统——“自上而下”地“改造生命”； 2）Bottom-up：体外合成全新生命系统，如人工细胞 等——“自下而上”地“创造生命”； 广义上讲，合成生物学还包括了任何对生命有机体关键要素的创新应用，如酶催化合成（催化单元）、无细胞合 成（转录和翻译系统）、DNA存储（遗传密码）等。
千禧年以来，合成生物学的发展大 体经历了4个阶段： 1. 创建时期（2000-2003年）： 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； 2. 扩张和发展期（2004-2007 年）：工程技术进步较缓慢， 领域有扩大趋势； 3. 快速创新和应用转化期（2008- 2013年）：这一阶段涌现出的 新技术和工程手段使合成生物 学研究与应用领域大为拓展； 4. 发展新阶段（2014年后）：工 程化平台的建设和生物大数据 的开源应用相结合，全面推动 生物技术创新以及相关应用的 开发和商业化，代表技术包括 人工密码子及非天然氨基酸系 统的开发、计算/AI蛋白结构设 计及预测、DNA存储等。
以合成生物生产流程的特点，合成生物学被认为是绿色、环保、高效、可循环可再生的生产方式，相比化学合 成工艺、天然提取工艺，有着明显的优势，被认为是最有潜力替代化学合成、天然提取等成熟工艺的新兴技术 手段，被政府、资本届和产业界赋予了厚望。 天然产物是从自然界存在的动物、植物、微生物中分离提取的有机化合物，被认为是大自然赐予人类的瑰宝， 也是开发药物活性分子的重要源泉，但天然产物在生物体内含量非常低，通过提取分离进行大量制备存在很大 难度，从而严重制约其开发和利用。而化学合成常受制于昂贵的化学试剂、苛刻的反应条件、难控的立体选择 性、冗长的合成路线以及较低的总合成效率等，同时伴有高污染，严重制约其实际规模化生产和广泛应用。 相较于传统路径，合成生物技术路径受原材料和反应条件制约更小，全基因合成途径与酶学机制，为构建细胞 工厂从头异源合成天然产物提供了便利条件，同时也为合成生物学变革天然产物全合成提供契机。
合成生物产业应用领域不断拓展，市场空间高速成长
合成生物学产业的发展带来了一大批行业应用场景。5年内工业化成果主要围绕各大领域中先发探索话题的散点突破，如农 业和食品中的少数食品添加剂、植物基替代蛋白等；中期（5-10年）应用进一步拓展并实现部分全新子品类的技术突破和 规模化生产，如材料领域的高性能蛋白；远期（超10年）有望在当前科研尚处早期或技术瓶颈较大的话题上实现工业化跑 通，如活体功能材料、器官再生等，另外，也预期将在生物质燃料、环保等新领域进一步发挥作用。据CB Insights、B Capital，全球合成生物学市场从2018年的53.0亿美元预期增至2028年498.0亿美元，期间CAGR超25.1%。易凯资本预测中 国生物制造2023年整体规模不低于4139.2亿元，2033年将达近2万亿元，期间CAGR为16.6%，市场将处于黄金高速发展 期。
合成生物学未来具有广阔的应用场景
合成生物学通过对生物系统的人工构建，不仅可以实现对生命的更深刻认知，从“格物致知”到“建物致 知”的转化，而且还可以“建物致用”，用绿色、可持续的方法去制造人类需要的产品。合成生物学的多学科融合和交叉特点使其在医药、化学品、材料、生物燃料、食品、环境等领域都表现出 了广阔的应用前景。
食品与营养：替代蛋白或颠覆传统蛋白供给方式
在食品与营养领域，合成生物学为大规模食品生产建立新方法，开发多种功能的替代蛋白、合成天然稀有产物，提供微 生物油脂、生产食品添加剂和食品原料。相比化学合成法和天然产物提取法，全球食品业巨头帝斯曼认为合成生物学方 法更可持续、成本更低，且具有质量一致性和可靠性。 据BCG，2023年全球食品饮料市场规模为6.6万亿美元，巨大的终端市场意味着食品添加剂和配料市场机会非常具有吸 引力，2022年中国食品添加剂和配料行业产量达1530万吨，同比增长6.4%，销售额达1441亿元。另一个重要方向为替 代蛋白，2020年全球消费了约1300万吨替代蛋白，仅占动物蛋白市场的2%，随着技术不断演进、替代蛋白市场认可度 逐渐提升，且替代蛋白的销售成本快速下滑，相较传统动物蛋白成本优势越发明显，未来替代蛋白市场规模将进一步扩 大，预计2035年全球替代蛋白市场消费量或达9700万吨，渗透率将达11%。
农业：绿色高效农业发展前景可期
农业是合成生物学近年来的重点研究方向之一，包括农作物（包括粮食作物和经济作物）、畜牧水产等主要领域。中 国人均耕地面积少，生物科技的应用尤为关键。根据BCG研究，农业排放占全球人类活动温室气体排放总量的17%。 合成生物学在农业领域的应用可以帮助减少肥料使用、减少碳排放、强化病害防控、提高生长效率等，不过行业整体 发展仍处于早期阶段。
消费个护：市场需求空间广阔，开发方向多样
据BCG，2022年全球化妆品市场达约3780亿美元，增速稳定在5.8%左右，其生产成本中上游原料比重较高，以功效性护 肤品为例，原料成本通常占成品销售额的10-20%，且原料是影响产品功效和安全性的主要因素。据BCG、禾大，个护是 从石油基转变到生物基原料的重要行业之一，生物基产品目前占到整个行业的40%左右。以胶原蛋白和多肽类原料为典型 代表的生物活性成分的开发和应用带动了中国功效性护肤品市场快速增长。据BCG，中国胶原蛋白功效性护肤品市场预计 将从2022年的94亿元增至2027年的775亿元；据BCG、弗若斯特沙利文，中国多肽化妆品原料市场将从2022年的14.6亿 元增至2027年的26.7亿元。 在化妆品领域，合成生物学产品开发主要有3条思路：针对高价值产品，开发全新生产路线，以传统动/植物提取物为典型 代表，因目标分子清晰、商业化潜力明确，成为目前产业的主要聚焦方向；聚焦环保主题，比如天然防晒剂、着色剂等， 主要是国际巨头如欧莱雅等关心的话题；寻找全新原料，但受限于缺乏明确的分子改造目标和方向，研究进展相对缓慢。
