1年融资180亿美元，8132项专利**，与头部企业聊聊合成生物学
合成生物学在近两年有多火？
从投资圈的热度可见一斑。根据SynBioBeta数据，2021年，合成生物学初创企业的融资额达到了180亿美元，是2020年的2.3倍、2019年的5.8倍。Web of science显示，2021年发布的合成生物相关**和专利数量达到8132项，相比2010年增长了98.7%。
就化妆品领域而言，除了华熙生物、巨子生物，也出现了中科欣扬、未名拾光这样布局合成生物学赛道的新锐力量。其中，态创生物自2021年5月到2022年月期间四轮融资高达过亿美元，中科欣扬在2022年获得中金资本的近2亿元B轮融资。未名拾光也已于2021年完成天使轮和Pre-A轮融资，累计融资金额近5000万元。
资本竞相追逐，官方相继**政策推动合成生物学向前发展。在化妆品行业论坛上，合成生物学概念也被越来越频繁地提及。
与此同时，有人说，「合成生物学是一个长坡厚雪的大方向，需要耐心。」「合成生物学目前还停留在概念阶段，主要是资本吹风，离实际的产业应用还有很长一段路要走。」
为了让大家了解合成生物学的市场现状、作用机理、未来趋势及对化妆品行业的影响，春雷社采访了此领域头部企业代表——华熙生物首席科学家郭学平和巨子生物品牌负责人Yumi。同时，文中一些数据来源于**证券及华安证券关于合成生物学的研究报告。
Part 01
合成生物学正掀起「第三次生物科学**」
如何定义合成生物学？
郭学平认为，合成生物学是利用基因测序、基因编辑等技术手段，通过设计改造微生物（底盘细胞）的基因，从而重新构建微生物的合成代谢路径，合成我们所需的生物物质。
合成生物学的本质是让细胞为人类工作生产想要的物质。整个流程可分为前段菌株改造，后端通过发酵过程实现生物生产。输入端原料为菌株能够利用的营养物质如葡萄糖等。
合成生物学未来的研究主要涵盖五大方向：基因回路（基因间的调控逻辑与基因回路调谐、标准化基因元件库等）、人工基因设计合成（DNA片段高效组装和迭代替换等）、细胞工厂的设计构建、人工多细胞体系的构建与应用、合成生物学与其他学科交叉融合等。
任何新技术的发展都要经历不同的阶段。中信证券研究所在相关报告中指出，合成生物学近年的加速发展主要源于三大背景：
1）碳中和战略时间表。当下为「碳中和」推进关键阶段，将生产方式从传统化学转化为合成生物学，碳排放量更低，更符合宏观政策导向。
2）合成生物学上游，基因技术的精进。（基因测序**随技术精进迅速降低）下游提纯的方式更加高效。
3）资本市场对合成生物学的认可及推动。
同时，郭学平指出，合成生物学是继DNA双螺旋结构发现（1953年)和人类基因组测序（2003年)之后的「第三次生物科学**」。是引领二十一世纪的颠覆性技术之一。因其绿色、高效、低成本，应用前景广泛，已成为大国科技竞争领域的另一制高点，类似通讯领域的5G。
因而当下，无论国家政策支持力度，还是投资机构的热情，都近乎空前。
Part 02
合成生物学将促进化妆品新原料开发，降低活性物成本
据 McKinsey 统计，生物制造的产品可以覆盖 70%化学制造的产品，并在继续拓展边界。
那么，跟传统化学合成对比，合成生物学有哪些差异化和优劣势？
华安证券研究所将合成生物学和传统化学从发展阶段、核心技术、原料来源、擅长产品类型、涉及学科等维度进行了全方位对比。
附表：合成生物学VS传统化工
（资料来源：华安证券研究所）
整体而言，合成生物学以生物原料为主，擅长通过基因编辑合成复杂分子，适合针对稀有成分、复杂分子，开发新原料，实现成本和效率优势；而传统化学以化石原料为主，擅长现有的主流化学品和通用材料。
巨子生物品牌负责人Yumi在受访时表示，目前合成生物学领域专家学者有这样一个共识，现阶段的任务就是利用合成生物学技术大规模生产具有应用价值的各种成分，其中生物活性成分广受关注。在化妆品领域，利用合成生物学技术大规模生产具有各种护肤功效的活性成分具有重要应用价值。一旦实现绿色环保且能规模化生产，这些安全性高、护肤功效好的原料成本将会逐步降低，企业和消费者都是受益者。
郭学平表示，在化妆品功效原料的开发上，合成生物学主要体现了三大优势：
1）可合成万物，创造新原料新需求。
理论上而言，合成生物学通过菌株改造，可合成万物，生成更多新原料，应用在化妆品领域，创造新需求。复杂功能的实现可以通过标准化元件的组装完成，类似于「搭积木」的形式完成。
2）在活性原料的生产上具有成本和效率优势。
DSM在2020年《个护及香氛成分报告》中把化妆品原料主要分为：基质（构成化妆品主题的油质、粉质和溶剂，即大料）、表面活性剂、技术成分、活性成分四大类。
郭学平认为，在一些化妆品技术成分和稀有活性成分的规模化生产上，合成生物学已经体现了绝对的成本优势。一些只能在植物里面提取的稀有物质，比如红景天、光甘草定，这类原料会受到植物的产量和生产周期影响，如果采用合成生物学的方式，通过菌株的改造和生产，这个产量就不再受一些天然条件的**了。
新技术的终极目的是提升效率或降低成本。因而在生成效率和成本控制都已相对成熟的大料领域，其优势尚不明显。他认为，随着合成生物学技术的持续精进，未来在基质领域也未尝不具备想象空间。
3）更天然可持续，是未来绿色制造的核心。
由于合成生物学本身的原料以天然为主，生产过程较少利用化学制剂。所以整体更绿色、碳排放量更低。从市场传播层面，更符合天然绿色的消费趋势。
当前也有观点认为，合成生物学在过程中仍会掺杂化学工艺，无法实现100%绿色。
针对这个问题，巨子生物品牌负责人Yumi 表示，造成上述问题的主要原因有两方面，第一是目标产物的特性决定了其在生产、提纯过程中需要辅助以一定的化学工艺，第二是当前技术水平决定的。
对于第一个方面，可以通过不断开发新的活性成分（生产过程完全绿色环保）替代那些生产过程中有可能使用化学工艺（有污染）的成分；对于第二个方面，我们需要不断开发新的提取和纯化技术，实现整个生产过程的绿色环保。
需要说明的是，并非所有的化学过程都或产生污染物，比如使用CO2超临界萃取技术就可以实现多种活性成分的绿色无污染提纯。
Part 03
华熙、巨子领先，中科欣扬等新锐入局合成生物学
合成生物学对各行业的影响力逐步提高。
据 Transparency Market Research 数据，2018 年全球合成生物学市场空间已达 到 49.6 亿美元，预计至 2027 年将超过 400 亿美元（2600 亿元人民币），年复合年增长率（CAGR）为 26.3％。合成生物学未来将进入快速发展期，产业链投资速度继续加快，产品产业化提速。
根据出发点不同，市面上合成生物学企业主要分为两大类：侧重前端菌株改造的平台型公司，侧重后端生物生产的产品型公司。从产业链角度，前端菌株改造是基础，相当于化妆品领域的基础研究；后端放大工艺生产是保障，相当于落地量产。两者相辅相成，缺一不可。平台型公司和产品型公司也可以相互转化衍生。
郭学平认为，在化妆品领域，合成生物学仍处于产业化初级阶段。受制于人才和资金门槛，国内涉足此领域的主要以高校、中科院等大型科研机构为主，化妆品企业相对较少。企业主要通过和专业机构的合作来进行相关应用研究，更侧重在产品落地层面。也就是说，目前化妆品领域的合成生物学企业以产品型为主。
中信证券原料专题报告显示，目前国内化妆品上市公司中，华熙生物的合成生物技术领先行业，鲁商发展、上海家化等在合成生物学领域也有一定技术储备。
华熙生物近年来发力合成生物学这一国际前沿生物技术，「山东省生物活性物合成生物学重点实验室（筹）」于2021年12月获得山东省科技厅的认定；此外，结合企业自身优势而打造的「合成生物技术国际创新产业基地」已落户北京大兴生物医药基地并即将投入使用。技术平台方面，包括功能糖合成技术平台、功能蛋白及氨基酸合成技术平台、天然产物合成技术平台、蛋白高效表达及酶工程改造技术平台均已搭建完成。
附表：化妆品上市公司合成生物学技术专利列举
（资料来源：中信证券研究所）
郭学平告诉春雷社，除了大家熟知的玻尿酸，华熙生物利用合成生物学生产的新原料涉及：依克多因、麦角硫因、葡萄糖苷、红景天苷等多种热门天然化妆品成分。
而截至目前，另一合成生物学代表企业中科欣扬拥有SOD酵母粉、四氢嘧啶、麦角硫因等产品。其中，「四氢嘧啶」是其明星产品。
四氢嘧啶是细菌中最广泛存在的一类渗透压补偿溶剂，能在逆境中保护细胞。因其强大的保护及保湿能力，现已广泛应用于日化行业用于作为防晒和保湿、修复因子，防止皮肤干燥、衰老等。同时在医疗领域，中科欣扬已就四氢嘧啶开发眼部喷雾剂，为治疗干眼症提供了新的选择。
此外，巨子生物、未名拾光、肽源集团也在此领域有相关布局。总体而言，用合成生物学的方式基本可以实现市面上所有功效原料的生产。春雷社整理了此领域的代表性企业和核心技术/产品。
在终端产品呈现上，锦波生物旗下肌频，巨子生物旗下可复美、可丽金，丸美旗下美丽法则，以及Our Lab、绽妍等品牌推出了相关重组胶原蛋白护肤产品。2019年5月成立的新品牌溯华更是将整个品牌押注合成生物学护肤赛道，主打C3婴儿胶原抗衰系列。
郭学平认为，目前合成生物学处于产业化初期，但是随着技术的进一步发展，将对化妆品领域产非常深远的影响。
一是化妆品领域将诞生更多新原料，创造新的功能需求。理论上而言，合成生物学可以合成万物。
二是促进部分化妆品功效原料的生产成本降低，效率提升。这意味一些代工厂及终端品牌的产品成本可以降低，企业将有更大的利润空间。
三是合成生物学将逐渐替代一些化工产品。未来各种类型的重组胶原蛋白将会逐步替代动物源胶原蛋白等具有类似功效的原料。同时，各种自然界含量低的高活性天然护肤成分的生物制造也将蓬勃发展，给市场带来重大的改变和影响。
除了法规因素，现有的原料是否被替代取决于市场，市场考虑的核心永远是效率和成本。也就是说，在可以实现更低成本更高效率的领域，合成生物学将逐步取代传统化工产品。
*文中图片除特别标注外，均来源于网络。
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