2024合成生物学中国市场前景及产业链上中下游投资机会分析报告

31.合成生物学：产业级别的投资机会2.中国市场：三重关键&有利因素，共推产业从1至N迸发3.上游：专业性强，把握技术创新周期和国产替代机遇4.下游：产业化初期，医药、消费、能源领域进度领先5.相关标的及风险提示4n理论层面：合成生物学创新生命科学研究范式，从“格物致知”到“造物致知”•合成生物使用工程学方法认识和设计生命系统1）“自下而上”，设计、构造新的生物元n应用层面：合成生物学“造物致用”，为生物经济发展提供底层支撑•一方面，合成生物升级原有的生物技术至系统化、标准化高度，推动生物技术的平台化发展。nVS其他生产方式，合成生物是补充或颠覆性技术，在助力化工原料生产、改进传统发酵工艺、开发新型分子材料方面作用积极资料来源：波士顿咨询《中国合成生物学产业白皮书2024》，申万宏源研究资料来源：曾艳等《合成生物学工业应用的现状和展n合成生物产品制造流程：正向循环、紧密相连、系统性工程•①基于工程化平台（DBTL循环）确定合成生物解决方案。分细胞工厂、多酶级联体系、无细胞/类生命平台三种路线，后两者均为体外合成；②规模化生产，分生物发酵、酶催化两大工艺；③商业化落地。商业化能否成功的关键在于选准产品赛道，即在产品立项阶段充分考虑5资料来源：波士顿咨询《中国合成生物学产业白皮书2024》，申万宏源研究56n产业链分工明确、逐步细化：•支持型：工具层面的技术型公司化/智能化服务。•技术服务型：整合相应技术、数据和资源提供高效且可复用的技术平台，侧重模拟设计、菌株•产品型：利用合成生物学技术取代现有工艺或开拓新产品。现阶段，因菌株筛选、原料供给、产能和纯化能力等存在卡点，多数企业聚焦单品做重点开发。在技术创新持续和技术服务模式•服务+产品型：一类是技术服务型企业孵化自有管线；另一类是产品型企业搭建使能平台。打表：合成生物产业主要参与主体产业链位置企业类型技术服务型产品型服务+产品型服务内容为研发设计提供基础设施提供高效且可复用的技术生产产品技术服务+生产产品竞争要点技术创新Amyris华大智造、芯宿科技奕柯莱生物、森瑞斯、凯波生物、昌进生物辉文生物资料来源：波士顿咨询《中国合成生物学产业白皮书2024》，申万宏源研究。注：未穷尽列举。7n使能技术是DBTL循环的基石，技术革新驱动非线性降本n基因“读-改-写”技术持续迭代，菌株筛选技术发展相对缓慢•“读”：基因测序技术超50年发•“改”：CRISPRCas系统是革命性的基因编辑技术，大幅提升编辑效率，除特定场景外，已•“写”：基因合成技术超60年发展历史，目前，基因合成的平均成本已经下降到最初成本的•菌种筛选技术：主要通过人工驯化、诱变筛选、定向进化等方式提高生物系统鲁棒性，非工程微生物资源库据，是一个超过4.4亿个额外序列的专有数据集海量菌种，具有嗜冷、耐热、耐酸碱、耐盐等特性，为合成生物学开发提供大量稀有、独特元器件资料来源：生辉咨询网站，申万宏源研究n使能技术+实验数据+菌株资源组成使能平台，推升技术服务需求•DBTL循环大批量测试元件、线路和底盘组合，产生大量实验数据；数据资产进一步指导工程n引入加速技术构建生物铸造工厂，通常由中游技术服务型公司搭建•加速技术包括自动化技术和机器学习技术。针对人工实验操繁琐、耗时、易错、难以规模化等问题,通过提升合成生物实验对象、方法、技术的标准化和模块化水平,实现DBTL闭环的自动化运行。因生物铸造工厂涉及大量的非标准化软硬件投入、持续的基础设施维护费用及运营人8资料来源：汉赞迪科技《智能技术在合成生物学中的应用》，申万宏源研究8n菌种体系大规模量产的难点在于发酵工艺，多酶催化体系存在技术瓶颈•发酵工艺：由于细胞中代谢网络复杂情况，一旦掌握微生物在大规模发酵中的生长代谢状态，即能颠覆现有发酵工业逻辑，转为•多酶级联催化：体外构建多酶催化体系的复杂程度低，反应条件易于控制，通常可以获得一些纯度更高的产物，目前主要用于生产高附加值的精细化学品、医药中间体。因人工系表：基于酶级联催化生产的原料药及其市场式成疗4种酶资料来源：态创生物官网，申万宏源研究9资料来源：多特蒙德工业大学KatrinRosenthal等人《IndustriallyRelevantEnzymeCascadesforDrugSynthesisandTheirEcologicalAssessment》，申万宏源研究9n为“技术”匹配“市场“，找准产品赛道是商业化成功关键•首先，合成生物产品开发周期长（立项至商业化通常5年及以上且涉及生产设备的一次性•其次，公司技术能力决定产品替代存量or拓展增量。对于增量市场，技术传•再者，部分行业可能长期面临严监管环境，如“转基因食品”德问题的应用方向。产品类型产品类型子赛道细分领域•商业化门槛：通过临床试验；通过GMP生产•商业化门槛：需要配备高通量筛选设备；发酵产能有限；中国监管低产品单价、高需求量•商业化门槛：较难进行行业可行性预测，如可用生物替代品产品类别、生物合成能否成本占优等；生物基碳源数量有化要求高；可能存在污染物排放，对选址和污水处资料来源：波士顿咨询《中国合成生物学产业白皮书2024》，申万宏源研究。注：未穷尽列举n2018-2023年全球合成生物产业规模CAGR达27%n预计至2028年市场体量近500亿美元，23-28年CAGR为24%，来自前期各领域先发探索话题的散点突破•生物医药：创新细胞、基因疗法、原料药合成；食品和农业：食品添加剂、植物蛋白、发酵蛋白；化学工业：部分基础化学品、聚合物；消费品n远期看（超过十年理论技术与应用实践螺旋式发展，当前尚处科研早期或被技术“卡脖子”的领域有望陆续跑通产业化•据麦肯锡McKinsey发布的报告《TheBioRevolu物法生产，到2030~2040年，全球合成生物学产业每年可产生约2~4万亿美元的直接经济影响。图：合成生物全球市场规模（单位：十亿美元） 20182023估资料来源：波士顿咨询《中国合成生物学产业白皮书2024》，申万宏源研究。注：未穷尽列举。1.合成生物学：产业级别的投资机会2.中国市场：三重关键&有利因素，共推产业从1至N迸发3.上游：专业性强，把握技术创新周期和国产替代机遇4.下游：产业化初期，医药、消费、能源领域进度领先5.相关标的及风险提示《n合成生物从减排（重点方向）、固碳、减碳三方面助力国家“双碳”目标•碳减排瞄准重点行业。国内来自能源、工业的碳排放量占比最高，分别约40%、38%。其中，能源替代方案主要为电力结构转型；工业替代方案主要为原材料替代和绿色生产。合成生物在化石原料的替代、高能耗高物耗高排放工艺路线的替代及传统产业升级方面发挥重要作用。•减碳：第三代生物能源技术利用微生物细胞工厂，将可再生能源和大气中的二氧化碳转化为表：中国主要碳排放领域及解决措施碳减排措施40%原材料替代和生产方式变革推广零能耗建筑/资料来源：清华大学气候变化与可持续发展研究院，申万宏源研究琥珀酸苯乙烯苯环氧乙烷琥珀酸苯乙烯苯环氧乙烷生物基产品碳排放量(kgCO2/kg)（中性假设）减资料来源：KefengHuang等《GreenhouseGasEmissionMitigationPotentialofChemicalsProducedfromBiomass》，申万宏源研究n合成生物立于前沿学科交叉点，终端开发潜力广阔，是国际科技竞争焦点德国、日本等国家分别发布或更新生物经济战略，中国在22年发布《“十四五”生物经济发•从文件表述看，各国顶层设计聚焦合成生物塑造经济生产力与核心竞争力、促进可持续发展、维护国家安全等的现实价值。图：2020年及以后主要合成生物参与国的战略发布国家发布年份文件名称进一步强化“国家工程生物学研究和发展计划”分别从11个方面提出支持生物制造的具体政策；随后发布20亿美元投资计划提出21项主题、49项目标，包括5年内基于合成生物学和生物制造能力生产至少25%的小分子活性药物成分，20年内通过生物制造途径满足至少30%的化学品需求，在供应链瓶颈环节（芯原材料、航空和航海燃料等）开发10种新生物制造产重视工程生物学在促进低碳制造、粮食安全、先进健康等方面的经推出“国家合成生物学计划”，预期未来10年内促进30％的支持建设合成生物技术创新中心，促进生物技纲领性文件。推动合成生物学关键技术创新，以及在医药、农业、环境、能源和材料资料来源：张拓宇、孟庆海《基于产业视角的合成生物学发展态势研究》，申万宏源研究n全球合成生物学专利技术以中美两国为主导，技术研究主力也集中在中美两国•根据江洪等发表的论文统计，全球合成生物学专利申请人主要来自美国(32.01%)、中国在2%以下。从趋势看，中国技术萌芽晚于全球约7~10年，在国家政策支持力度扩大及基础•从全球专利申请数量前十主体看，江南大学、美国INBIOSE公司、麻省理工学院、加州大学、哈佛大学等机构发挥引领性作用。对比中美两国申请主体类型，中国多为高校科研机构，产业化水平有待提升。图：全球及中美日三国合成生物专利申请（单位：件）表：全球合成生物学领域代表专利权人02000200220042006200820江南大学INBIOSE江南大学INBIOSE麻省理工学院加州大学哈佛大学上海交通大学陶氏公司MERCKCOINC工程菌和高效酶开发;化学品生物制造糖类合成和生物生产技术DNA组装;基因编辑;哺乳动物合成转录调控合成基因簇;蛋白质改造;基因表达调控;化学品生物合成基因编辑;表观遗传测序;DNA合成;DNA折纸天然产物与生物合成;噬菌体;酶学催化剂;DNA合成与测序机构类型88企业高等院校88企业高等院校高等院校高等院校高等院校企业企业86848481生物制药、制剂和生物工程;药物筛选和生物分析生物制药、制剂和生物工程;药物筛选和生物分析企业SYNTHETIC企业GENOMICSINC63藻类工程菌株;生物燃料;GENOMICSINC微生物基因组设计合成;人工细胞工厂;微生物基因组设计合成;人工细胞工厂;DNA组装、DNA存储计算等新技术天津大学62高等院校浙江大学62使能技术与调控工具开发;天然产物与生物合成高等院校资料来源：江洪等《合成生物学领域技术发展态势与研究进展》，申万宏源研究。注：数据统计截止至2023/12/7n中国在新材料、生物质能、环保和环境修复等方面技术占优•全球合成生物学专利技术以工业生物技术和生物医药为主，合成生物主要国家专利分布大体相同。中国在新材料、生物质能、环保和环境修复等方面技术占优，有望进一步攻克清洁生物能源与燃料、工程化的生物基材料与纳米材料、生物传感器与环境检测、微生物改造与污染物降解等方向应用难题。100008000600040002000800060004000200007618597597591242工业生物科技生物医药新材料生物质能信息科技环保、环境修复全球专利数量（件）35003000300025002000150010005000工业生物科技生物医药新材料生物质能信息科技环保、环境修复美国专利数（件）中国专利数（件）日本专利数（件）德国专利数（件）韩国专利数（件）资料来源：江洪等《合成生物学领域技术发展态势与研究进展》，申万宏源研究。注：数据统计截止至2023/12/7n中国发酵产业链完善，产能全球第一，具备合成生物技术落地的基础环境•发酵产能规模：中国年均发酵品总产量超过3000万吨，约占全）；•发酵产业范围：在淀粉、纤维素、木质素、油脂、蛋白质等领域形成了系统的发酵产业链，在氨基酸工业（谷氨酸钠为代表）、有机酸工业（柠檬酸为代表）、酶制剂工业（淀粉酶为代表）、淀粉糖工业和酵母工业等领域形成了相当规模的发酵工业体系。半纤维素纤维素木质素半纤维素纤维素木质素碳水化合物衣料…生活材添加剂、酒精饮产品及应用性和支链一元醇、混合高级醇、异氰酸酯、异丁烯和衍生物、烯烃氢甲酰化产物、丙二醇、环氧化合中间体、2-氨-1,3-丙二醇、脂类、二元胺、不饱和琥珀酸衍生物、羟基琥珀酸衍生物、氨基琥珀酸衍生物、多种呋喃衍生物、氨基醇、葡糖二酸、吡咯烷酮、二氨基醇、酚醛塑料、食品添加剂……生物质原料染料…絮凝剂…燃料、流体塑料…涂料、环保材料…防腐剂、润滑剂…药物、医疗设备…衍生化学品中间产物料料资料来源：毕心宇等《我国微生物制造产业的发展现状与展望》，申万宏源研究。n国家高度重视合成生物学发展，持续加码政策，支持培育其为新质生产力•顶层设计：22年国家发改委发布《“十四五”生物经济发展规划》，明确包括合成生物学在•产业规划：在“十四五”工业、农业、医药、石化、轻工、信息化等行业规划中，分别明确合成生物学在医药绿色制造、生物化工、生物基材料、基因编辑动植物、未来食品等领域的产业化布局方向；在23年各部门印发的行业工作方案中，明确继续大力支持合成生物技术的应用渗透。表：中国“十四五”产业规划中的合成生物学规划文件发文单位合成生物学行业发展聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚羟基烷酸、聚有机酸复合材料酸等生物基材料大宗发酵制品高效生产菌种和绿色提取精制等技术和装备改造村科技发展规划农业农村部利用基因编辑和合成生物工具来优化农业科技发展布局，布局前沿推动原料药产业高质量发展实施方案加快合成生物技术、连续流微反应、连续结晶和晶型控制等先进技术开发与应用关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见工信部等六部门积极发展生物化工，鼓励基于生物资源，发展生物质利用、生物炼制所需酶种，推广新型生物菌种；强化生物基大宗化学品与现有化工材料产业链衔接，开发生态环境友好的生物基材料，实现对传统石油基产品的部分替代轻工业高质量发展指导工信部等五部门植物油脂、微生物、发酵产品等生物来源替代石油来源原料的绿色制造工艺信息化委员会科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022-2030科技部发展基于合成生物学、太阳能直接制氢等绿氢制备技术研究基于生物制造的二氧化碳转化技术，以及水、二氧化碳和氮气等为原料直接高效合成甲醇等绿色可再生燃料技术研发绿色生物化工技术和低碳升级改造、生物质基材料及高附加值化学品制备技术表：2023年行业工作方案中的合成生物学时间部门《加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案突破非粮生物质高效利用关键技术，推进技术放大和应用示范《轻工业稳增长工作方案（2023-2024年）》加快非粮原料应用。推动活性原料生物制造规模化生产，加大在食品、化妆品等行业的应用《石化化工行业稳增长工作方案》支持开展非粮生物质生产生物基材料等产业化示范发改委等《绿色低碳先进技术示范工程实施方案》提及一系列合成生物学相关的技术应用领域；二氧化碳资源化利用及固碳示范项目等相关重点内容八部门《关于加快传统制造业转型升级的指导意见》大力发展生物制造，增强核心菌种，高性能酶制剂等底层技术创新能力，提升分离纯化等先进技术装备水平，推动生物技术在食品、医药、化工等领域加快融合应用资料来源：张拓宇、孟庆海《基于产业视角的合成生物学发展态势研究》，申万宏源资料来源：易凯资本《2024易凯资本中国健康产业白皮书-合 研究成生物学篇》，申万宏源研究n多地加大合成生物产业扶持力度，升级产业发展目标，产业集群、产业集聚地、产业创新高地建设或将成为越来越多省市的工作重点•2021年，北京、深圳、上海等地多将合成生物学列为重点关注或前沿科技领域，着重推进底层技术发展。自23年起，地方对合成生物的重视程度明显加强，包括上海、常州、北京、天津等具备较好产业基础的省市率先升级产业发展目标：•天津市：在24年6月，天津市科技局发布《天津市加快合成生物创新策源推动生物制造产业高质量发展的实施方案（征求意见稿）》，目标到2026年形成若干具有国际影响力的生物制•北京市：在24年1月启动建设“北京市合成生物制造技术创新中心和中关村合成生物制造产业集聚区”，并表示正在抓紧研究制定北京市合成生物制造产业发展规划、行动计划和若干措施，将紧扣首都城市战略定位打造具有全球影响力的合成生物制造产业创新策源地和产业创•江苏省常州市：在23年10月发布关于支持合成生物产业高质量发展的若干措施，目标到2027年，将常州市打造成为长三角一流的合成生物产业创新高地，全市合成生物产业产值超1000•上海市：在23年9月发布相关行动方案，提出到2023年建设合成生物全球创新策源高地、国际成果转化高地和国际高端智造高地，基本建成具有全球影响力的高端生物制造产业集群的n中央及地方政策牵引，国有资本+高校科研+先进企业协同发力，国内合成生物产业有望步入黄金发展期•国有资本提供长期稳定的资金支持，主导孵化初创企业。近两年，国有资本有规划、有节奏的注入生物制造产业，通过设立人民币基金、产业园配套落地招商、先投后股等方式与初创企业形成紧密连结，预计在产业发展的中早期阶段，国有资本有望持续主导合成生物一级市场投融资。•高校科研是创新“活水”，提供创新孵化、技术平台和产品转化等服务。先进企业辐射带动产业上下游发展，培育形成全产业链优势。深圳、天津、上海和模式的典型代表，包括浙江、江苏、山西、山东、湖北、河南、陕西、安徽、云南在内的其他省市也在有序推进产业集群建设。表：国内合成生物代表性产业集群地区地区产业集群生态•4家研究院所，科研实力雄厚；•以深圳先进院和合成院为基础，投资7亿元建设中国首个合成生物研究重大科技基础设施•2家研究院所：国家合成生物技术创新中心（投资近20亿）和天津合成生物学海河实验室；•与大型中央企业合作设立健康糖产业园区•建立南大智慧城、张江、北科创生物技术产业园•清华大学、北京大学、北京化工大学等国内头部合成生物学院校，北京市合成生物制造技术创新中心•聚集博雅辑因、微元合成、镁伽生物等头部公司•打造中关村合成生物制造产业集聚区20资料来源：波士顿咨询《中国合成生物学产业白皮书2024》，申万宏源研究。20211.合成生物学：产业级别的投资机会2.中国市场：三重关键&有利因素，共推产业从1至N迸发3.上游：专业性强，把握技术创新周期和国产替代机遇4.下游：产业化初期，医药、消费、能源领域进度领先5.相关标的及风险提示22n合成生物学研究建立在学科交叉和技术整合的基础上，实验室基础设施由使能技术+生命科学仪器+分析仪器+自动化设施平台+小试、中试平台组成表：合成生物学实验室基础设施基础设施大类二级类目实验环节相关技术或设备使能技术数据搜集、数据分析、建模分析学习公有和私有数据库、组学分析、生物信息分析、机器学习等生物元件库设计标准生物元件注册库、操纵子预测分析、密码子优化、蛋白质结构预测等数据库设计整合基因组、化学、系统功能等多维信息的数据库DNA测序学习、设计共四代测序技术，Sanger法测序(金标准）、NGS（主流）、单分子测序（新兴）、纳米孔测序（新兴）DNA编辑构建ZFN技术、TALEN技术、CRISPRcas系统（主流）DNA合成构建一代柱式合成（成熟）、二代电化学合成和喷墨打印合成（成熟）、生物酶法合成（新兴）生命科学仪器分子级别设计、构建核酸提取仪、PCR仪、离心机、电泳仪、凝胶成像分析系统、基因导入仪等细胞级别设计、构建振荡培养箱、静置培养箱、流式细胞仪等细胞分析仪器、荧光显微镜等细胞成像设备、类器官研究相关仪器设备、酶标仪、离心机等分析仪器分离纯化鉴定测试色谱仪、质谱仪、气质联用仪、总有机碳分析仪、纯化分析装置、蛋白纯化系统等结构分析测试蛋白质稳定性分析仪、圆二色光谱仪核酸鉴定分析测试荧光定量PCR仪、DNA分析仪相互作用分析测试生物分子相互作用仪、生物分子活性分析仪、微量热泳动仪等细胞分析测试流式细胞仪、细胞计数及活力分析系统等自动化设施平台定制化物联网覆盖全流程物联网感知、识别技术、硬件、软件和平台技术等标准化工作站覆盖全流程移液工作站、快速分液器、自动化耗材存储设备等实验室自动化整合平台系统覆盖全流程集成系统小试、中试平台/小试、中试生物反应器、生物发酵罐、分离和纯化设备、离心机等,资料来源：仪器信息网、杨永富等《合成生物学时代基于非模式细菌的工业底盘细胞研究现状与展望》申万宏源研究,23n使能技术发展由技术驱动+数据驱动。国内研发投入起步晚、积累少，叠加国外技术封锁等影响，除基因测序外，多个关键领域技术处于追赶阶段，部分被“卡脖子”n科学仪器，尤其高端科学仪器，属于高端制造和高技术产业，国产仪器受制于研发投入、知识产权保护、供应链、市场流通、应用等多方面因素，发展水平落后于海外表：合成生物学实验室基础设施国产供给能力基础设施分类数据搜集、数据分析、建模分析行业尚处早期。路线设计和仿真测试等没有大的突破，预测算法准确度和数据积累方面海外显著生物元件库国内催化元件的数量和质量优于国外，元件库元件种类和元件数据库CRISPR技术是基因编辑技术主要研发方向，国内处一代柱式DNA合成技术，国内与国外并行竞争二代电化学合成和喷墨打印合成技术，国内处于追赶阶段生命科学仪器中端产品（如样品处理等）国产化率高，高端（如数字PCR仪、酶标养设备国产比例约20%（2021）分析仪器2016-2019年大型科研仪器中分析仪器国产比例约16%。如色谱仪国产比例1产比例17%（2023）、流式细胞仪国产比例6%（2023）、圆二色光谱仪基本被进口垄断国外液滴微流控平台进入商用，国内以自动化机械辅助人工测试为主小试、中试平台生物反应器国产比例28%（2021），纯化系统国产比例约30%（2021）资料来源：众诚数科、全国共享平台重大科研基础设施和大型科研仪器国家网络管理平台、共研网、仪器信息网、波士顿咨询《中国合成生物学产业白皮书2024》，申万宏源研究《n技术+资本+政策多维共振，国产测序仪快速崛起•技术端：一方面，以华大智造为代表的强研发企业掌握源头性技术体系，通过边测序相关技术、桥式扩增成簇技术相关专利已经到期或处于专利临界点，修饰核苷于2023年到期。•资本端：国内测序仪板块一级融资活跃度高，截至23年末，累计13家企业完成54笔融资，融资总额达132.34亿元，投资方包括风投机构和产业资本，为技术商业化提供资金和资源整合便利。•政策端：基于国产测序仪实力的提升，国家发布多条政策限制进口设备采购。2021年版《政府采购进口产品审核指导标准》中明确，测序仪（二代测序平台）要求100%国产采购。广东202188642图：2015-2023年国内测序仪融资次数及金额表：13家测序仪被投企业最近一0金额华大智造赛纳生物C轮数亿元万众一芯B轮今是科技未披露约亿美元梅丽科技数千万元赛陆医疗数亿元儒翰基因天使轮数千万元铭毅智造股权融资未披露24资料来源：各公司年报、JPMconference、灼识咨询、动脉橙产业智库，申万宏源研究2425n供给端：2022、2023年国产测序仪密集发布，推动商业化拐点到来•截至23年末，近20家国产厂商近30款产品宣布商业化，22及23年为高峰期。高通量测序仪是国内厂商重点攻克方向，国产产品定位全面：华大智造拥有超高通量测序仪；新兴厂商从n需求端：不同应用场景需求各有侧重；国产替代短期比拼仪器性能和资质，中长期立足产业生态•科研市场注重仪器稳定性、成本、服务及学术服务能力；NIPT（DNA产前检测）市场要求获得NMPA注册证、关注测序速度、成本和通量；肿瘤早筛同样要求获得NMPA注册证，此外关注仪器稳定性和成本；司法、海关、农业、疾控等新兴领域需求特点尚不明确，先进入联合开发应用者建立先发优势。•现阶段，国内主要采购方是科研实验室、独立医学检验所、医院等，仪器性能（读长、通量、速度等）高低和资质获取是推进国产替代的关键；测序仪操作复杂，测序服务是产业链必要n国产厂商多点发力，深度探索，逐步在各细分领域建立优势•国产高通量测序仪已具备实际应用价值，通量和测序速度能够应对不同场景需求，在此基础表：不同国产测序仪优势应用场景9876543210123514332211国产高通量测序仪国产纳米孔测序仪表：不同国产测序仪优势应用场景9876543210123514332211国产高通量测序仪国产纳米孔测序仪资料来源：动脉橙产业智库，申万宏源研究 510国产品牌进口品牌资料来源：动脉橙产业智库，申万宏源研究序究CNV-seq、tNGS、mNGS、c26资料来源：动脉橙产业智库，申万宏源研究。注：装机量数据截止2023/12/3126n基因编辑技术快速发展，工具创新和升级是行业主旋律，后发者有追赶机会nCRISPRcas9是目前主流技术，中国企业从技术优化和衍生技术探索入手，推进源头性创新•从全球CRISPRcas技术相关的专利分布看，主要发明团队（诺奖团队和张锋团队）所在院校及其创立公司同时是技术研发和应用研发的主力，中国基本处在技术外围，存在底层专利授权带来的不确定性风险。专利正式获美国专利局授予专利，成为我国首个自主研发的、在美国获得专利授权的CRISPR00资料来源：智慧芽专利数据库，申万宏源研究。注：数据截止2024/06/28注：张锋团队所在的布罗德研究所（第2）隶属于哈佛大学（第1）和麻省理工大学（第3），张锋是爱迪靶向分子特征无旁切效应无二级序列限制有旁切效应无二级序列限制有旁切效应有二级序列限制应用基因编辑核苷酸删除基因编辑核苷酸删除核苷酸删除专利申请数量27 塔斯（第174）资料来源：辉大基因网站、智慧芽专利数据库，申万宏源研究。注：数据截止2024/06/282728n单碱基编辑（BE）、先导编辑（PE）等新兴技术涌现、深化，市场竞争格局未定•CRISPR系统展现巨大应用潜力，但存在同源重组效率不高、容易出现非同源重组产生不可预所需的点突变而不产生任何双链断裂（DSB但是脱靶编辑的问题限制了这类方法的应用；器具有编辑范围更广、脱靶效应更低等优点，但目前PE系统还存在递送难度高、对编辑位点的序列限制等技术难题。•基因编辑技术持续迭代过程中，新兴企业仍有追赶和弯道超车机会，国内已出现具备原始创核心技术研发管线或BD合作开发出具有自主知识产权、全球具备FTO（可自由实施）的碱基编辑系统，在高效编辑基因的同时确保“零脱靶”。此外，还开发出高效的先导编辑技术ePE多个FirstinClass通用型细胞治疗产品，适应症包括肺癌、肝癌、脑胶质瘤等多种实体肿瘤，以及血液肿瘤中的未被满足的治疗需求微光基因拥有不受专利限制的新型Cas蛋白和脱氨酶、创新表观遗传编辑系统、VLP递送系统、碱基编辑器完整底层知识产权，可自由对外合作及授权与多家细胞治疗、模式生物、体内基因编辑企业进行产品/技术合作正序生物开发出5大系列的碱基编辑系统，包括eBE、dCpf1-BE、hA3A-权；tBE于2022年7月获得美国专利授权针对遗传疾病、肿瘤、代谢疾病、感染性疾病等布局7条管线资料来源：各公司官网，申万宏源研究《nDNA合成技术方向明确，三代生物法尚处技术验证期•DNA合成原理分化学法、生物法。化学法自1955年出现，期间经历多次改进，成为方法。DNA合成关键基础指标是合成长度、产量、错误率，化学合成法受化学反应效率限制，单步效率限制合成长度约200nt，生物酶法DNA合成通常只需要2个反应步骤，理论效率更高，成本更低。现阶段对酶的设计改造存在技术瓶颈，酶法DNA合成仍在概念验证阶段。据•中合基金是国内首家酶法DNA合成技术公司，核心技术承接于中国科学院天津工业生物技术研究所，现已成功研制探针合成仪、基因拼接仪，拥有十项核心知识产权。已完成天使轮及29资料来源：江湘儿等《DNA合成技术与仪器研发进展概述》，申万宏源研究2930《n二代芯片合成是目前DNA合成最优方案，国外厂商仅提供技术服务，国内企业布局新技术以谋求突围•一代合成仪适应小规模的科研场景，但受限于合成长度和通量，不具备产业化合成基础。国内多个厂商具备一代合成仪生产能力，包括上海仪铂、江苏领坤、北京擎科、北京鼎国昌盛生物、联川生物等公司。•二代芯片合成仪具备高通量并行合成能力，相比一代技术，能够应对更复杂、规模更大的DNA合成需求。国外二代技术积累远早于国内，目前商业模式仅提供技术服务。国内，华大基因率先打破国外技术垄断，基于新技术路径“基于分选的高通量并行合成原理”打造自主知识产权高通量合成仪，合成仪在关键性能指标如错误率、合成载量方面达到国际领先水平。迪赢生物开发出拥有完整自主知识产权的3D喷墨打印超高通量原位DNA合成平台；芯宿医疗利用硅芯片与微流控开发新一代DNA合成技术；联川生物已成功研制基于光生酸原理的高通量微流控原位合成仪。联川生物华大基因技术路径柱式合成光化学集成电路控制基于分选的高通量并行合成技术类型主要技术新兴技术新兴技术资料来源：江湘儿等《DNA合成技术与仪器研发进展概述》、联川生物招股说明书，申万宏源研究n“三大谱”是分析仪器国产替代的重点领域•质谱、光谱、色谱仪是主要的分析仪器产品，长期高度依赖进口，2023年进口规模分别为133、58、43亿元，合计约234亿元，占采购国外科学仪器设备的比例超50%（进口总金额在400亿以上）。n国产品牌在中端市场突围，高端产品技术仍在追赶•近年国产分析仪器保持快速崛起态势，在中端市场稳步扩大份额。国内优质仪器企业如聚光科技、禾信仪器、海能技术等研发的产品性能可对标国际先进同类产品。•高端分析仪器国产化进程相对缓慢：一是关键部件如CPU、光电倍增管、各种探测器和传感器等依赖进口，配套产业发展相对落后；二是科研、医疗等领域研发试验的容错率低，倾向于使用进口仪器；三是国外产品掌握先发优势，国内产品缺乏有效的技术验证和综合评价，难以获得市场认可。n国内企业具备本土化服务（高效及时的售前中后服务）、产品性价比优势（售价约为同类进口的60%~70%在配套产业能力提升和政策大力扶持之下，高端化步伐有望加快表：网络管理平台国产仪器推广产品谱育科技（液相色谱/气相色谱三重四级杆质谱联用分析仪、电感耦合等离子体质谱仪）、禾信仪器（全自动微生物质谱检测系图生物（全自动微生物质谱检测系统）、上海舜宇恒平（过程气体质谱分析仪）、福立仪器（单四谱育科技（近红外光谱分析仪）、海能技术（全自动凯氏定氮仪）、海光公司（直接进样测汞仪、原子荧光光度计）、皖仪仪收光谱仪）、北分瑞利（傅立叶变换红外光谱仪、原子吸收分光光度计）、北京卓立汉光（激光共聚焦显海能技术（高效液相色谱仪）、皖仪仪器（多功能离子色谱仪、超高效液相色谱仪）、福立仪器（高效液相色谱仪、气相色谱31资料来源：重大科研基础设施和大型科研仪器国家网络管理平台网站，申万宏源研究31n实验室样品前处理、常用设备的国产化率高，高端生物仪器仍依赖进口•样品前处理技术的国产化发展迅速，整体国产化率在50%上下；常用设备如纯水器、离心机、微波消解仪、超低温冰箱的国产化率在48.4%~68.0%之间。因生命科学实验过程复杂、步骤繁多，需要多种仪器协调工作，而国内仪器厂商普遍专精一至几个单品，具备一站式解决方案能力、产品组合性强的厂商更容易扩大市场份额。•根据第一财经报道，2016-2019年间发改委采购的200万元以上的生物类科学仪器中，生物分子学、细胞分析、生物组织相关仪器设备的国产设备比例分别仅为3.80%、8.5n生产型设备需求量大，国产厂商通常从定制切入，具备技术积淀与客户资源优势的厂商将受益国产替代进程•生物制品生产过程中，设备和耗材性能对成品质量影响很大，客户不轻易更换供应商。对于新进入的设备厂商，需要对生命科学研究及相关产业的应用场景、工作流程、业务需求有深刻的理解和经验积累，才能设计开发出符合客户需求的产品，新设备从试样到批量生产至少需要2-3年时间。技术水平、行业经验、客户积累等是国产品牌做大工业市场的关键。有机元素分析系列、样品前处理系列、电化学系列、物理光学系列、气相离子迁移谱系有机元素分析系列、样品前处理系列、电化学系列、物理光学系列、气相离子迁移谱系超声波破碎仪器、冷冻干燥设备、分子生物学仪器、实验室洁净设备、工业防垢除低温存储设备、实验室操作设备、定制化冷链灭菌器、培养箱、植物培养箱、试验箱/试验室、摇床/振荡器、净化安全设备、32资料来源：Wind，申万宏源研究32331.合成生物学：产业级别的投资机会2.中国市场：三重关键&有利因素，共推产业从1至N迸发3.上游：专业性强，把握技术创新周期和国产替代机遇4.下游：产业化初期，医药、消费、能源领域进度领先5.相关标的及风险提示n原料药和医药中间体•工艺变化：植物提取、化学法、发酵法酶法工艺、细胞工厂•用途：生产成本降低、环境友好/合成结构更复杂的高活性分子•化学法VS酶法：多部合成一步合成；有机相反应水相反应；低温合成近常温合成•发酵法VS细胞工厂：工程化设计升级版02023202420252026202720034资料来源：优先研究（PrecedenceResearch），申万宏源研究3435n创新药及创新疗法•细胞和基因治疗：人体自体细胞改造、基因治疗及基因编辑疗法改良：可控细胞疗法设计、异体细胞疗法开发、衣壳蛋白工程化改造等生产优化：GinkgoBioworks曾为Moderna提供mRNA疫苗关键原料的生产优化服务作用：可直接杀伤问题细胞或递送治疗疾病基因，在体内形成“药物工厂”技术：元件库缺乏、基因线路与底盘细胞适配问题、基因编辑效率和安36n必要性：减排•根据BCG研究，农业排放占全球•来自农业体系的温室气体排放往往会造成更高的温室效应，主要原因在于农业排放中的甲烷及氮氧化物占比较高n研究方向：减少肥料使用、减少碳排放、强化病害防控、提高生长效率•市场：“转基因作物”部分消费者认可不足，存在反对声浪，大部分地区育种难以集约化推广•监管：在以中国为代表的地区，肥料、农药等生物制剂因存在生态风险等因素，审批时间较•技术：植物天然性状改造仍存在“卡脖子”，以植物的自身固氮为例，存在固氮酶存于叶片细胞中氮气接触不足等问题实际应用方法机制代表公司及团队已商业化未商业化设计育种•抗虫抗药作物改造•提高果实质量改造•野生植物驯化•李家洋院士团队•拜耳公司（德国）减少农业合成肥使用•打造植物自身固氮•作物联合固氮•微生物群落构建•作物共生固氮•Cibus（美国）•PivotBio（美国）•DowAgroSciences（美国）•马克斯·普朗克植物育种研究所（德国）•ConcentricAgriculture（加拿大）提高植物生长及农业产量促进羧化反应最小化光呼吸作用损失提高水分及光能利用澳洲国立大学MariaErmakova研究团队（澳大利亚）中国科学院分子植物科学卓越创新中心张鹏研究团队华南农业大学彭新湘教授团队Gain4Crops（欧盟资助的项目）英国格拉斯哥大学-浙江大学合作团队抗虫害•RNA干扰•开发微生物源杀虫剂•植物合成昆虫信息素及植物源农药GreenLightBiosciences（美国）RenaissanceBioScience（加拿大）中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究团队中国科学院分子植物科学卓越创新中心王成树研究组及辛秀芳研究组AgBiome（美国）光自养生物作为生产平台•绿色细胞工厂作物关键酶及代谢途径改造构建生物混合系统上海交通大学生命科学技术学院倪俊教授团队马克斯·普朗克分子植物生理学研究所RalphBock团队（德国）莱斯大学研究团队（美国）37资料来源：《2024中国合成生物学产业白皮书》，申万宏源研究37《•底层选品逻辑：市场空间广阔维度、快速上量零卡食品添加剂：用细胞工厂生产甜菊糖苷、阿洛酮糖等天然甜味剂对比传统的生产方式呈现生物合成添加剂,6%况0等012044织同意将其列入A类食品添加0制38资料来源：《2024易凯健康产业白皮书-合成生物学篇》，申万宏源研究38《•背景：“大食物观”下，要全方位、多途径开发食物资源，向植物、动物、微生物等要热量•传统蛋白质生产方式的问题：环境污染、土地占用、用水较多等微生物蛋白：蛋白质来源的新渠道；具有生长参数稳定、培养基物质高效利用、不需要杀虫剂或抗生素等优势；以真菌蛋白为主；短期内产品形态为品质改善和替代蛋白传统蛋白替代蛋白传统蛋白注：2035年替代蛋白占比预计为11-22%图表取中值显示39资料来源：注：2035年替代蛋白占比预计为11-22%图表取中值显示39《•胶品•烟酰胺、麦角硫因•料40资料来源：《2024中国合成生物学产业白皮书》，申万宏源研究40《n重组胶原蛋白•中国重组胶原蛋白市场规模预计2027E达1083亿元，CAGR（23-27E）为41.4%；•近年重组胶原新进玩家增多，主要为合成生物学初创企业，技术优势各有侧重，共推产业化；•代表企业：锦波生物、巨子生物、创尔生物等。n多肽化妆品原料•中国多肽化妆品原料市场规模预计2027年达26.7亿元，CAGR（23-27E）为9.0%；•代表企业：浙江湃肽生物、深圳维琪科技、深圳瑞德林生物等。图：中国重组胶原蛋白市场规模情况图：中国多肽化妆品原料市场规0505020172018201920202021202220232024E202中国多肽化妆品原料市场规模（亿元）YoY41资料来源：弗若斯特沙利文，申万宏源研究4142•可合成的仅几十种，在整体基础化学n企业成长路径：一旦技术取得突破，往往由头部企业迅速抢占大量市场份额技术已突破，产业化ValeroEnergy、POET、GreenPlains华峰集团（买自杜邦）、清大智兴、张家港美景荣化学工业有限公司、BioAmber、SuccinityGmbH、Reverdia、帝斯Corbion、NatureWorks、Galactic、金丹科资料来源：《2024中国合成生物学产业白皮书》，恒州博智（QYResearch），环洋市场咨询（GlobalInfoResearch），申万宏源研究放大生产困难重重：量产时发酵罐出现了酵母菌死亡的现象，转化率较低；难以构建成本优势：生物法反应机理化学法反应机理生物法反应机理 长链二元酸产品生物制造方生物制造方天然提取法化学合成法法法酶法发酵法低高高高产品成本高高低核心步骤化学催化生物酶催化微生物发酵技术要求低低高高长长短短产品质量低高高高原材料来源石油基石油基环境友好度低低高43资料来源：凯赛生物二轮问询回复，华恒生物招股说明书，美国能源信息署（EIA），申万宏源研究4344《n新型聚合材料•在多种场景中具备商业化潜力，但多数有天然微生物代谢途径合成的聚合材料：部分品种实现商业化不稳定性阻碍了其商业化进程，对于当前工业化瓶颈而言底盘微生物的选择和改造两步法即合成生物学生产聚合物中间体，再化学聚合；成本与传统酵母发酵相比优•性能和成本兼顾是商业化应用的必要条件《•纤维材料类：具备强机械性能、生物相容性•生物活性材料：具备其他特殊属性，代表性产品：黏附蛋白（如藤壶蛋白）、抗菌图：高性能蛋白纤维材料在生物体内的应用图：高性能蛋白纤维材料在抗冲击和信息存储领域的应用45资料来源：《生物合成高性能蛋白及材料应用》，申万宏源研究45•我国生物质发电包括农林生物质发电、生活垃圾焚烧发电及沼气发电。•截至2023年底，生物质发电全国并网装机容量约4414万千瓦，年发电量约1980亿千瓦时，年上网电量约1667亿千瓦时。中国巴西美国印度德国其他0生活垃圾发电生活垃圾YoY农林生物质发电沼气发电农林生物质YoY沼气YoY生活垃圾发电生活垃圾YoY46资料来源：《2024年中国生物质能产业发展年度报告》，申万宏源研究46生物燃料乙生物燃料乙醇生物天然气德国,法国,9%丹麦,8%生物柴油德国,法国,9%丹麦,8%生物柴油印度尼西亚,美国,22%印度尼西亚,美国,22%技术产品发展阶段燃料种类原料生物天然农作物秸秆、畜禽粪污、气餐厨垃圾、工业有机废水厌氧发酵生物天然气-水解、发酵第1代：酯交换法粮食乙醇纤维素乙醇第1代：玉米、小麦等第2代：木质纤维素植物油、动物油、废弃油脂处于一代到二代过渡阶段生物燃料生物柴油生物燃料乙醇万吨340技术产品发展阶段燃料种类原料生物天然农作物秸秆、畜禽粪污、气餐厨垃圾、工业有机废水厌氧发酵生物天然气-水解、发酵第1代：酯交换法粮食乙醇纤维素乙醇第1代：玉米、小麦等第2代：木质纤维素植物油、动物油、废弃油脂处于一代到二代过渡阶段生物燃料生物柴油生物燃料乙醇万吨340烃基生物柴油第2代：加氢脱氧法沼气双重整催化合成脂类和脂肪酸类加氢电转液（PtL）可再生甲醇生物甲醇生物质绿氢、可再生二氧化碳植物油、动物油、废弃油脂-规划/备案/建可再生甲醇-可持续航空燃料可持续航空燃料生物质绿氢、二氧化碳-燃料种类生物天然气亿立方米生物柴油可持续航空燃料试生产47资料来源：《2024中国先进生物燃料发展展望》，申万宏源研究47481.合成生物学：产业级别的投资机会2.中国市场：三重关键&有利因素，共推产业从1至N迸发3.上游：专业性强，把握技术创新周期和国产替代机遇4.下游：产业化初期，医药、消费、能源领域进度领先5.相关标的及风险提示49《n上游：产业化初期确定性受益环节，关注使能技术领域具备技术领先优势的企业和高端仪器设备领域国产替代先锋•相关标的：海能技术(430476.BJ)、新芝生物(430685.BJ)、联川生物(874281.NQ)(新三板)n下游：产品赛道决定空间上限，关注公司技术、商业化能力与市场需求的匹配度•相关标的：锦波生物(832982.BJ)、美邦科技(832471.BJ)、无锡晶海(836547.BJ)、欧康医药(833230.BJ)、辉文生物(832402.NQ)、创健医疗(T31464.NQn中游：成长性与下游景气度密切相关，需等待各类应用商业化拐点•相关标的：辉文生物(832402.NQ)、蓝晶微生物(未上市)表：重点公司估值表证券简称430476.BJ海能技术430685.BJ新芝生物9锦波生物美邦科技6无锡晶海--资料来源：Wind，申万宏源研究；注：海能技术、新芝生物、锦波生物、美邦科技盈利预测来自申万宏源研究；无锡晶海盈利预测来自Wind一致预期；联川生物、辉文生物为新三板挂牌企业，创健医疗新三板挂牌在审，蓝晶微生物、昌进生物未上市，均无盈利预测；欧康医药无盈利预测n公司简介：自研+并购双轮驱动，现有海能、新仪、德国G.A.S.悟空、白小白五大品牌，涵盖有机元素分析、样品前处理、电化学、物理光学、气相离子迁移谱、光谱色谱系列、药品检验系列、洗瓶机等近百款仪器n竞争优势：全产业链色谱研发布局，突破关键技术；自建非标件产业链有机元素分析样品前处有机元素分析样品前处理色谱光谱通用仪器微波消解仪杜马斯定氮仪脂肪测定仪纤维分析仪微波合成萃取仪基石产品基石产品系列市占率高微波合成萃取仪高效液相色谱仪气相色谱-离子迁移谱联用仪高效液相色谱仪气相色谱-离子迁移谱联用仪重点单品重点单品成长性好电位滴定仪折光仪熔点仪紫外可见分光光度计资料来源：公司官网，申万宏源研究 资料来源：公司公告，申万宏源研究厂商产品系列流速精密度流速准确度最高耐压进样范围进样重复性波长重复性基线噪声基线漂移%50资料来源：公司公告，申万宏源研究5051《n公司简介：公司自始围绕生物样品处理领域（前处理、制备、分离、纯化等）做产品开发，下游应用覆盖生物医药、合成生物及对样品处理有高精度、高灵敏度要求的行业领域，拥有20多条产品线，品类丰富度居国内同行前列n竞争优势：具备多个领域产品解决方案能力；品牌力强；全国性覆盖广泛且掌控力强的销售网络全自动液体分装基因导入仪NP系列全自动核酸提全自动液体分装基因导入仪NP系列全自动核酸提菌种设计-质菌种设计-质粒构建高通量筛选-分析前处理高压均质机冷冻离心机成品制备——分离纯化前处理成品制备——分离纯化前处理资料来源：公司官网，申万宏源研究行生物反应器微生物生长曲线行生物反应器精准调控-发精准调控-发酵优化高通量筛选-动态学分析成品制备——冻干保存成品制备——冻干保存《n公司简介：掌握一系列合成生物底层技术，探索产业化道路，重点发展基因检测服务、分子诊断产品、合成生物技术应用。目前收入主要来自测序服务n竞争优势：具备完整的基因检测技术体系；同时掌握一代合成与二代合成技术；攻克高通量合成仪器研制多项关键技术表：公司DNA测序及DNA合成技术优势对光学、机械、电子、微流控、软件算法进行整合，自研高通量DN表：公司分子诊断储备技术52资料来源：公司科创板首次公开发行股票招股说明书，申万宏源研究52n研发：公司与复旦、川大、中科院物理所、重医共建功能蛋白研发体系，覆盖前期基础研究至产业化落地全过程n产能：10吨/年A型人源化胶原蛋白原料；200万支/年注射剂产能n销售：分品牌分产品搭建销售团队。薇旖美覆盖机构近2000家段段u复合材料医疗器械单一成分功能性护肤品u复合材料医疗器械单一成分功能性护肤品复合成分功能性护肤品资料来源：公司招股说明书、公司微信公众号，申万宏源研究原料及其他其他业务53资料来源：Wind，申万宏源研究53《•综上，看好公司凭“技术储备+工程化经验”顺利跨过生物制造产业化“死亡之谷”n公司全资子公司美邦美和，以合成生物学和酶工程等学科为基础，建有生物企业技术中心及生物中试平台，具备工业微生物底层构架开发、生物合成路径设计、固定化酶制备、生物产品制备等能力，处于产业化技术储备阶段n公司生物酶尼龙56技术，工艺过程简洁、安全、清洁，产品转化率达99%+，副产物少、能耗低，目前处于中试阶段，未来有望率先落地解决方案美邦科技成立承担国家”863计划“、国家创新基金及省市级科技项目十余项承建河北省膜过程技术创新中心，与天津大学联合成立化工过程强化研究中心新三板挂牌氨肟化反应与分离技术成果达国际先进水平，获河北省科技进步一等奖甲苯氧化系列产品投产美邦美和建成合成生物技术研究中心及中试平台，进行产业化技术储备科林博伦获国家级专精特新”小巨人“称号无汞离子液体催化剂与气液反应工艺及装置技术成果达到国际领先水平美邦寰宇获自治区”专精特新“中小企业称号美邦中科成立，规划建设10万吨四氢呋喃、5000吨离子液体催化剂项目北交所上市技术应用产品/服务应用阶段生物酶法制备尼龙一种1,5-戊二胺的制备方法摒弃了加碱过程和萃取过程避免了盐的产生和溶媒的消耗，降低了生一种尼龙56盐的制备方法在特定的电流密度和温度条件下，能够保证所得产品具有较高的纯度和收率赖氨酸脱羧酶突变体、其编码基利用本发明的赖氨酸脱羚酶，不仅底物残留极低，且能够直接液体回54资料来源：公司2023年业绩说明书，公司招