北京研精毕智信息咨询有限公司

从产业发展现状来看，全球合成生物学市场规模增长迅猛，美国、中国、欧洲等国家和地区积极布局，形成了各具特色的产业生态。全球合成生物学行业产业链结构不断完善，上下游企业协同发展，涵盖了从上游技术研发到下游产品应用的多个环节。​

一、全球市场规模与增长趋势​

合成生物学作为一门极具潜力的新兴交叉学科，近年来在全球范围内呈现出迅猛的发展态势，其市场规模持续快速增长。根据北京研精毕智信息咨询有限公司的分析数据显示，全球合成生物学产业在过去五年经历了高速增长，市场规模从 2018 年的 53 亿美元急剧攀升至 2023 年的超过 170 亿美元，年均增长率高达 27%，展现出了强大的发展动力和广阔的市场前景。​

这一快速增长态势预计在未来仍将持续，《中国合成生物产业白皮书 2024》预测，到 2028 年，全球合成生物市场规模有望接近 500 亿美元。另有北京研精毕智信息咨询有限公司预计，2024 - 2028 年全球合成生物学行业年均复合增长率约为 25.17%，2028 年将达到 567 亿美元。还有数据显示，2023 - 2033 年全球合成生物市场规模年复合增长率（CAGR）达到 22.2%，到 2033 年全球合成生物市场规模将到达 1489.3 亿美元。​

多种因素共同驱动了全球合成生物学市场的快速增长。从技术层面来看，底层技术的不断突破是关键因素之一。基因测序技术的飞速发展使得获取生物遗传信息变得更加高效和低成本，为深入了解生物系统的遗传基础提供了便利；基因编辑技术如 CRISPR - Cas9 的出现，实现了对基因的精确修饰和改造，极大地拓展了合成生物学的研究和应用范围；DNA 合成技术的进步则能够实现人工合成基因乃至基因组，为构建全新的生物系统提供了物质基础。这些技术的不断创新和完善，使得科学家们能够更加精准地设计和构建生物系统，推动了合成生物学在各个领域的应用和发展。​

市场需求的强劲拉动也是重要驱动力。在医药领域，面对癌症、心血管疾病、神经退行性疾病等复杂疾病，传统药物研发面临诸多挑战，合成生物学为新药研发提供了新的思路和方法，能够开发出更具针对性、疗效更好的药物，满足临床治疗的迫切需求。在能源领域，随着全球对清洁能源的需求日益增长，合成生物学在生物能源的开发和生产方面展现出巨大潜力，如利用微生物生产生物燃料，为缓解能源危机和减少碳排放提供了新的途径。在化工领域，传统化学合成方法往往伴随着高能耗、高污染等问题，合成生物学通过生物制造技术，能够实现化工产品的绿色、可持续生产，符合环保和可持续发展的要求，受到市场的广泛关注。在农业领域，为了应对全球人口增长带来的粮食安全挑战，提高农作物产量和品质、开发新型生物农药和肥料等需求迫切，合成生物学技术在作物品种改良、生物农药与肥料开发等方面的应用，为农业的可持续发展提供了有力支持。​

政策的大力支持也为合成生物学市场的增长提供了良好的发展环境。许多国家和地区都将合成生物学列为战略性新兴产业，出台了一系列政策措施来支持其发展。美国政府对合成生物学的支持力度较大，不仅投入大量资金用于基础研究和技术开发，还制定了相关政策法规，为合成生物学的商业化应用提供保障。例如，美国国家科学基金会（NSF）、国立卫生研究院（NIH）、能源部（DOE）、国防部（DOD）等多个机构都对合成生物学研究给予了资助；《2019 年工程生物学研究与开发法案》要求科学和技术政策办公室（OSTP）实施国家工程生物学研究与发展倡议，并建立工程生物学研发咨询委员会，推动了合成生物学在工程领域的应用和发展。欧盟在《面向生物经济的欧洲化学工业路线图》中设立目标，在 2030 年将生物基产品或可再生原料替代份额增加到 25%，这一政策导向促进了合成生物学在生物基材料和生物制造领域的发展。我国也高度重视合成生物学的发展，国家发改委印发的《“十四五” 生物经济发展规划》多次提及合成生物学，覆盖医疗健康、食品消费等领域，推动了合成生物学技术在多个领域的创新和应用；2024 年 3 月，国务院总理李强在十四届全国人民代表大会第二次会议上的政府工作报告中指出要加快发展 “新质生产力”，积极打造生物制造等产业作为经济新增长引擎，进一步明确了合成生物学在国家经济发展中的重要地位，为其产业发展注入了强大动力。​

二、主要国家和地区的产业布局​

1、美国​

据研精毕智信息咨询发布的调研报告指出，美国在合成生物学领域处于全球领先地位，这得益于其全方位的支持和布局。在政策方面，美国政府对合成生物学给予了高度重视，出台了一系列支持政策，从多个层面为该领域的发展提供保障。早在 1986 年，白宫科学和技术政策办公室（OSTP）发表的《美国生物技术监管协调框架》就为基因工程生物的商业化奠定了政策基础，使美国在合成生物学商业化进程中抢占先机。进入 21 世纪，美国对合成生物学的投入持续加大，2008 - 2014 年间，公共经费投入总计约 8.2 亿美元。美国还将 “生物制造技术” 列为 2020 制造技术挑战的 11 个主要战略方向之一，并承诺 2050 年实现碳中和，为合成生物学在能源、环保等领域的应用创造了广阔空间。此外，美国各州政府也积极行动，加利福尼亚州和马萨诸塞州等在过去十年中获得了合成生物学领域最大份额的投资，这些地区凭借地方政策扶持以及背后精英大学的支持，形成了产业集群效应，促进了知识交流和技术传播，吸引了大量投资和人才。​

在企业布局上，美国涌现出了一批在全球具有重要影响力的合成生物学企业。Amyris 致力于通过合成生物学技术生产可持续成分，产品广泛应用于清洁健康与美容以及香精香料等领域。该公司与传染病研究所合作开发新冠疫苗，还与皇家 DSM 的子公司 DSM 营养产品公司签订了供应 / 制造协议，供应其香精香料成分产品组合，彰显了强大的技术实力和市场拓展能力。Ginkgo Bioworks 专注于开发细胞编程平台，能够在食品、农业、制药和工业化学品等多个应用领域为细胞编程，提供定制化生物解决方案。2021 年 5 月，Ginkgo Bioworks 以 175 亿美元的价格与 SPAC 公司合并上市，获得 25 亿美元现金收益，进一步增强了其在资本市场的影响力和发展动力。此外，Twist Bioscience 通过在硅芯片上 “写入” DNA 来制造合成 DNA，为 DNA 数据存储和基因合成提供了创新解决方案；Precigen 利用其 ActoBiotics™平台开发基于微生物的治疗药物，在 1 型糖尿病等领域取得重要突破；Codexis 专注于利用合成生物学技术生产高性能酶，为制药、化工等行业提供高效、环保的解决方案。这些企业在不同细分领域的创新和发展，推动了美国合成生物学产业的整体进步。​

美国的科研实力在合成生物学领域也发挥了关键作用。众多顶尖高校和科研机构在合成生物学的基础研究和应用研究方面成果丰硕。例如，麻省理工学院在合成生物学的基础研究和技术开发方面处于世界前沿，其研究人员在基因线路设计、生物计算等领域取得了一系列开创性成果，为合成生物学的发展提供了重要的理论和技术支持。哈佛大学、斯坦福大学等高校也在合成生物学领域开展了广泛而深入的研究，培养了大量专业人才，推动了合成生物学技术的不断创新和应用拓展。美国的科研机构还与企业紧密合作，形成了产学研一体化的创新模式，加速了科研成果的转化和产业化进程。​

2、中国​

近年来，中国合成生物学产业发展迅猛，展现出强大的活力和巨大的潜力。在政策环境方面，国家高度重视合成生物学的发展，将其作为战略性新兴产业重点扶持。2022 年 5 月，国家发改委印发《“十四五” 生物经济发展规划》，多次提及合成生物学，覆盖医疗健康、食品消费等领域，明确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，并有序推动其在新药开发、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的应用，为合成生物学产业的发展指明了方向。此后，北京、江苏、深圳、上海、重庆等多地政府也陆续出台支持合成生物学产业发展的配套政策，从资金扶持、税收优惠、人才培养等多个方面为产业发展提供了有力保障。​

中国合成生物学市场规模增长迅速。中投产业研究院数据显示，2022 年我国合成生物学行业市场规模约为 67.63 亿美元，2023 年跃升至 86.26 亿美元。预计 2024 - 2028 年，我国合成生物学行业市场规模年均复合增长率约为 28.65%，2028 年将达到 315 亿美元，增速超过全球平均水平。这一快速增长得益于我国在合成生物学领域的技术进步和产业应用的不断拓展。在技术创新方面，我国在新合成途径设计与基因编辑等尖端研究领域与世界并驾齐驱，在生物法长链二元酸和生物基戊二胺等新兴产品的制造技术上更是处于全球领先地位。在企业布局上，中国合成生物学领域涌现出了一批具有代表性的企业，在不同细分领域取得了显著成就。凯赛生物是一家专注于合成生物学研发和生产的高新技术企业，在生物法长链二元酸的产业化方面取得了重大突破，建立了全球唯一的合成生物学长链二元酸生产平台，相关产品在全球市场的占有率超过 80%，打破了国内以往对长链二元酸全部依赖进口的局面，增强了国内产业的自给自足能力。华恒生物在全球率先实现发酵法生产丙氨酸，打破了传统路线对石油基原料的依赖，目前其丙氨酸在全球市场的占有率超过 50%。华熙生物在玻尿酸生产领域，通过对发酵种子的培养及产量优化，使玻尿酸产率从成立之初的不足 3g/L 发展到现在的 12 - 14g/L，远超国际平均水平，其玻尿酸市占率提升至 40% 以上。此外，还有众多创新型初创企业在合成生物学领域积极探索，如蓝晶微生物专注于合成生物学技术在生物基材料领域的应用，致力于开发新型的可降解生物材料；弈柯莱生物在生物催化和合成生物学领域拥有多项核心技术，为医药、食品、农业等行业提供创新的解决方案。这些企业的发展推动了中国合成生物学产业的多元化和专业化发展。​

3、欧洲​

欧洲国家在合成生物学领域也有着积极的发展策略和独特的产业优势，英国是较早关注合成生物学的国家之一，在政策规划方面，2009 年英国皇家工程院（RAE）发布《合成生物学：范围、应用和启示》报告，强调国家战略规划的重要性。2012 年，英国商业、创新与技能部（BIS）发布《英国合成生物学路线图》，提出了基础科学与工程、负责任的研发与创新、用于商业的技术、应用与市场、国际合作 5 个核心主题。2016 年，BIS 支持成立的合成生物学领导理事会（SBLC）推出 “英国合成生物学战略计划”，提出了 2030 年实现英国合成生物学上百亿欧元市场的目标。这些政策和规划为英国合成生物学的发展提供了明确的方向和有力的支持。​

在产业发展上，英国形成了较为完善的合成生物学生态系统。以剑桥地区为代表，汇聚了众多合成生物学相关企业、科研机构和创新中心，形成了产学研紧密结合的创新集群。例如，位于剑桥的 Babraham Research Campus 拥有多个专注于合成生物学研究的机构，与周边的企业开展广泛合作，促进了科研成果的转化和应用。英国的企业在合成生物学的不同领域也各有建树，一些企业专注于开发合成生物学的底层技术，如基因编辑工具和 DNA 合成技术；另一些企业则致力于将合成生物学技术应用于医药、农业、环境等领域，开发出具有市场竞争力的产品。​

德国在合成生物学领域同样表现出色，尤其在工业生物技术方面具有显著优势。德国政府通过一系列政策和资金支持，推动合成生物学与传统工业的融合发展。德国的科研机构和企业在生物制造、生物基材料等领域开展了大量研究和实践。例如，德国的一些企业利用合成生物学技术优化工业微生物的性能，提高生物制造过程的效率和可持续性；在生物基材料方面，研发新型的可降解生物塑料，以减少对传统化石基材料的依赖。德国还注重人才培养和国际合作，通过与其他国家的科研机构和企业开展合作项目，分享研究成果和技术经验，提升德国在合成生物学领域的国际影响力。​

法国在合成生物学领域也积极布局，政府加大对合成生物学研究的资金投入，鼓励科研机构和企业开展创新研究。法国的科研机构在合成生物学的基础研究方面取得了一系列成果，如在基因调控网络、生物分子设计等方面的研究处于国际前沿水平。法国的企业则在医药、食品、农业等领域积极应用合成生物学技术，开发新型产品和解决方案。例如，在医药领域，利用合成生物学技术开发个性化的药物和基因治疗方案；在食品领域，研发新型的食品添加剂和营养强化剂，提高食品的品质和安全性。​

三、产业链结构与企业分布​

合成生物学产业链结构呈现出多元化和专业化的特点，涵盖了从上游技术研发到下游产品应用的多个环节。产业链上游聚焦使能技术的开发，包括基因编辑、蛋白质设计、自动化 / 高通量化技术以及生物制造相关的原材料供应等。基因编辑技术如 CRISPR - Cas 系统的研发企业，为合成生物学提供了精准的基因操作工具，如 Editas Medicine、Intellia Therapeutics 等公司在基因编辑技术的研发和临床应用探索方面处于领先地位；蛋白质设计企业致力于开发新型蛋白质分子，以满足不同应用场景的需求，如 Amyris 在利用蛋白质设计技术生产可持续成分方面取得了显著成果。自动化 / 高通量化技术企业则通过开发自动化实验设备和高通量筛选技术，提高合成生物学研究和开发的效率，如 Agilent Technologies、PerkinElmer 等公司提供的自动化生物实验设备，能够实现基因合成、细胞培养、高通量检测等实验流程的自动化操作，大大缩短了研发周期。原材料供应方面，包括葡萄糖、甘油和甲烷及其衍生物等基础原材料，以及用于基因合成和编辑的各种试剂和耗材。​

产业链中游主要是一些平台型企业，负责对生物系统及生物体进行设计、改造。这些企业构建高通量、自动化的技术平台，利用上游提供的技术和工具，进行菌株的构建和改造，以及筛选出适合特定应用的微生物，为下游的产品开发提供多样化的生物解决方案。例如，Ginkgo Bioworks 致力于开发一个通用的细胞编程平台，能够为不同行业的客户提供定制化的生物系统设计和改造服务；蓝晶微生物专注于合成生物学技术在生物基材料领域的应用，通过构建高效的微生物细胞工厂，实现生物基材料的可持续生产。​

产业链下游涉及人类衣食住行的方方面面，包括生物医药、农业、消费个护、大宗化学品和生物能源等多个应用领域。在生物医药领域，合成生物学技术被广泛应用于药物研发、疾病诊断和治疗等方面，如诺华公司开发的癌症细胞疗法 Kymriah，将工程活细胞用于医学治疗，是第一个经 FDA 获批的细胞疗法；在农业领域，用于作物品种改良、生物农药与肥料开发等，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；在消费个护领域，合成生物学技术可用于开发新型的护肤品、化妆品原料，如利用微生物发酵生产天然的护肤成分；在大宗化学品领域，通过生物制造技术生产传统上由化学合成方法制备的化学品，如 Genomatica 公司将生物基丁二醇的工艺商业化，开发聚酰胺中间体和长链化学品；在生物能源领域，利用微生物合成高能生物燃料，如 Amyris 公司开发的生物燃料技术，能够将生物质转化为可再生的生物燃料。​

从企业分布来看，全球合成生物学企业主要集中在北美、欧洲和亚太地区。北美地区以美国为核心，拥有数量众多、实力强劲的合成生物学企业，如前文提到的 Amyris、Ginkgo Bioworks、Twist Bioscience 等，这些企业在技术研发、产业化应用和市场拓展方面都取得了显著成就，推动了美国在合成生物学领域的全球领先地位。欧洲的英国、德国、法国等国家也是合成生物学企业的重要聚集地。英国的剑桥地区、伦敦等地汇聚了大量合成生物学企业和科研机构，形成了良好的创新生态；德国的企业在工业生物技术领域优势明显，在生物制造和生物基材料方面有众多代表性企业；法国的企业在医药、食品等领域积极应用合成生物学技术，展现出独特的发展特色。​

亚太地区的中国和日本在合成生物学领域发展迅速。中国的合成生物学企业主要分布在东部沿海地区，如长三角、珠三角和京津冀地区。长三角地区成为重点企业聚集最多的地区，生物制造产业规模大，凯赛生物、华恒生物、华熙生物等企业在各自领域取得了突出成就；珠三角地区生物制造产业聚焦于化妆品原料、生物基化学品等领域；京津冀地区生物制造产业发展门类最全，发展起步早。日本的企业在生物材料、生物能源等领域积极布局，利用合成生物学技术开发新型的生物产品，如利用合成生物学改良大肠杆菌生产耐高温、可降解的生物塑料。

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