合成生物学行业市场前景及投资研究报告：掘金合成生物拥抱产业机遇

证

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研

究

报

告掘金合成生物，拥抱产业机遇专精特新行业深度系列报告之七-合成生物学2024.07.12核心观点◼◼合成生物学：从“前沿科学”向“实用科学”发展，成为产业级别投资机会。理论、技术、应用交织推动，合成生物在多个应用领域展现颠覆性、渗透性作用，具备引领“第四次工业革命”潜力。中国市场：战略定位抬升+创新能力增强+完备工业基础，共推产业从1至N迸发。政策端：生物制造首次写入《政府工作报告》(2024)，建设产业集群或成为越来越多省市工作重点。研发端：中国后来居上，成为全球合成生物学专利申请和技术研究主力。生产端：中国发酵产业链完善，产能全球第一，为技术落地提供“硬核支撑”。◼上游：使能技术：技术成熟度不一，后发者有追赶和弯道超车机会。DNA测序技术中国与国外并跑，DNA编辑、DNA合成领域中国快速追赶。分析仪器：“三大谱”是生命科学仪器：生产型设备需求量大，具备技术与客户积淀的厂商更受益重点，高端化步伐有望加快。进程。◼◼中游：成长性与下游景气度高度相关，需等待各类应用商业化拐点。下游：生物医药：原料药生产高效节能，创新药部分商业化。农业：减排、防害两大路径，仍面临四大挑战。食品：功能性/零卡具前景，替代蛋白契合大食物观。消费个护：生物基渗透率高，胶原/多肽发展较快。大宗化学品：渗透率较低，降本系突破关键。高性能材料：具备商业化潜力，须兼顾性能+成本。生物能源：我国生物质发电成熟，生物燃料未来可期。◼相关标的：上游：海能技术(430476.BJ)、新芝生物(430685.BJ)、联川生物

(874281.NQ)(新三板)；下游：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.NQ)(新三板挂牌在审)、蓝晶微生物(未上市)、昌进生物（未上市）；中游：辉文生物(832402.NQ)、蓝晶微生物(未上市)。◼风险提示：合成生物学技术发展不及预期；产品获批进度不及预期；下游推广不及预期；产能建设不及预期

证券研究报告2主要内容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31.1

合成生物学：重塑生物技术发展路径◼

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、构造新的生物元件、组件至系统；（2）“自上而下”，对现有的、天然的生物系统进行优化和改造。◼

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。另一方面，在学科交叉和技术整合的基础上孕育技术创新的飞跃。◼

VS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图：合成生物学理论及产业意义图：合成生物技术优势资料：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：曾艳等《合成生物学工业应用的现状和展望》，申万宏源研究

证券研究报告41.2

产品制造过程：正向循环、系统性强◼

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市场需求，全局规划。•从工作全流程看，合成生物产品制造统筹考虑技术、设备、工艺、市场等维度，系统性强。图：合成生物产品制造过程

证券研究报告资料：波士顿咨询《中国合成生物学产业白皮书2024》，申万宏源研究51.3

产业纵向分工：逐步细化、渐成体系◼

产业链分工明确、逐步细化：•••支持型：工具层面的技术型公司，为研发设计提供基础设施，包括专业软件、仪器设备、自动化/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、菌株构建、高通量测试、智能反馈，类比CRO模式，先发优势可以向竞争壁垒转换。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兴起的基础上，多管线布局企业增多。•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。打通全产业链意味着打造合成生物“大平台”，构筑综合能力壁垒，有利于中长期可持续成长。表：合成生物产业主要参与主体产业链位置企业类型上游支持型中游下游中游+下游服务+产品型技术服务+生产产品综合能力技术服务型产品型提供高效且可复用的技术平台服务内容为研发设计提供基础设施技术创新生产产品多管线布局竞争要点卡位+先发优势Bokebioscience、CRISPR

TherapeuticsGinkgo

Bioworks、BoltThreads、Impossible

Foods国外代表企业AmyrisZymergen奕柯莱生物、森瑞斯、凯

凯赛生物、华恒生物、锦

蓝晶微生物、态创生物、国内代表企业华大智造、芯宿科技莱英

波生物、昌进生物

辉文生物资料：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。

证券研究报告61.4

使能技术创新迭代，驱动合成生物从概念走向产业◼

使能技术是DBTL循环的基石，技术革新驱动非线性降本◼

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年发展历史，从第一代基于双脱氧链终止法为原理的测序技术发展至可实现单分子测序与实时测序的第三代测序技术，推动测序成本超“摩尔定律”下降，测试长度、速度指数级提升；•“改”：CRISPR

Cas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，已取代ZFNs和TALENs方法。目前CRISPR

工具箱仍在扩大，增强

CRISPR

技术的多功能性和精确性；••“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1%甚至更低。酶促DNA合成技术处于起步阶段，有望进一步提高单步合成效率。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，非工程化导向。也有业内领先企业搭建微生物资源库，储备具有特殊代谢能力或特定生产特性的菌株。图：国内外建立微生物资源库的代表性企业企业名称微生物资源库自有生物代码库，整合来自自然界的生物资产和来自铸造厂实验的工程资产和数据，是一个超过4.4亿个额外序列的专有数据集Ginkgo

Bioworks自有菌株实体库和资源软体库，存储来自冰川、热泉、深海等极端环境中分离的海量菌种，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、独特元器件中科欣扬资料：生辉咨询网站，申万宏源研究

证券研究报告71.5

生物铸造工厂提供集成式平台，加速创新落地◼

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优化与理性设计，形成飞轮效应，铸就使能平台价值。◼

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员费用，中游企业是平台建设主力。图：合成生物铸造工程工作流程

证券研究报告

资料：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81.6

不同合成路径的产业化难点不同，均为技术壁垒◼

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，许多代谢调控还不成熟，现阶段主要通过经验摸索优化生产工艺，主要涉及发酵工艺，通过多级发酵、串联反应、模块化设计等提高发酵规模。理想情况，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“自下而上”理性设计。•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。因人工系统中多酶反应的兼容性和协同性存在卡点，尚无法用于大规模生产。图：智能精密发酵控制表：基于酶级联催化生产的原料药及其市场酶级联催化目前生产方原料药应用性能市场规模式COVID-19治疗化学，10步合成莫努匹拉韦6种酶69%产率确诊

COVID-19病例

409

万例HIV药物islatravir2020年有3770万人感染HIV；2020年HIV药物市场：287.9亿美元HIV治疗

9种酶51%产率化学合成~100%

转化率，生产率：~5.7μmolL-1h-1青蒿素前体紫植物提取，半

2020

年疟疾病例

241,000；销售抗疟药7种酶穗槐-4,11-二烯合成生产ACTs:>3.5

亿小细胞肺癌

(SCLC)和急性髓性白血病(AML)治疗小细胞肺癌

(SCLC):

2020年264,813-331,016例急性髓性白血病

(AML):2019年预计

21,450例2019年全球肿瘤药物市场：1413.3亿美元5克规模，产率48.3%，99.5%

e.e.化学合成和

97.9%

纯度抗癌药GSK-28795522种酶产品浓度：95g/L，制药、食在125g/L麦芽糊精

化学去磷酸化

每年15,000吨；2020年约6,000万肌醇品、饲料、4种酶（DE~10）反应48

植酸小时后，20,000升美元化妆品资料：态创生物官网，申万宏源研究资料：多特蒙德工业大学Katrin

Rosenthal等人《Industrially

RelevantEnzyme

Cascades9

证券研究报告for

Drug

SynthesisandTheirEcological

Assessment》，申万宏源研究1.7

产品商业化落地需以终为始，找准产品赛道是关键◼

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投入，优选行业天花板高or产品单价高的领域进入；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，技术传播度、营销能力等重于成本竞争；对于存量市场，注重产品接入产业链的能力和成本；再者，部分行业可能长期面临严监管环境，如“转基因食品”，需要提前规避可能存在伦理道德问题的应用方向。图：合成生物产品赛道划分、子赛道及细分领域产品类型子赛道细分领域高产品单价、低需求量可控细胞与基因治疗••需求类型：存量替代+增量拓展，以增量为主商业化门槛：通过临床试验；通过GMP生产要求生物医药生产原料/中间体

细菌工程化改造

人工病毒/噬菌体农业育种化肥农药光自养平台中产品单价、中需求量••需求类型：存量替代+增量拓展，可开发产品多、选品困难食品与营养替代蛋白营养添加剂香精香料甜味剂/防腐剂环境友好家具商业化门槛：需要配备高通量筛选设备；发酵产能有限；中国监管消费个护功能性蛋白/多肽

功能性小分子耐用生物皮革活体功能饮料较严，新材料可能难以获批；需要市场营销高性能材料新型聚合材料高性能蛋白低产品单价、高需求量••需求类型：存量替代为主大宗化学品传统化工替代工艺效能提升商业化门槛：较难进行行业可行性预测，如可用生物替代品取代的产品类别、生物合成能否成本占优等；生物基碳源数量有限且对纯化要求高；可能存在污染物排放，对选址和污水处理要求高能源碳源优化新生物能源形式资料：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

证券研究报告101.8

产业化和规模化应用扩张，长期成长空间广阔◼

2018-2023年全球合成生物产业规模CAGR达27%◼

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：部分功能性小分子、重组胶原蛋白技术。◼

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”的领域有望陆续跑通产业化•据麦肯锡McKinsey发布的报告《The

Bio

Revolution》，原则上全球60%的产品可以采用生物法生产，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）60.050.040.030.020.010.00.060.050.040.030.020.010.00.049.813.312.717.19.93.66.42.05.32.13.40.710.50.34.41.10.21.620182023估2028估专业科研消费品化学工业食品与农业医疗健康

证券研究报告

资料：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。11主要内容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122.1

生物制造是实现我国“双碳”目标的重要路径之一◼

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。据Kefeng

Huang等发表的论文统计，多种生物基材料减排比例超60%，最高超90%。••固碳：合成生物通过改良自然的碳代谢路径，增强植物和微生物的固碳能力；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燃料和化学物质，已有商业化案例。表：中国主要碳排放领域及解决措施图：生物基产品碳排放量级碳减排比例3.53.02.52.01.51.00.50.0100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%2020年碳排放部门碳减排措施占比电力工业建筑交通其他40%38%10%10%3%电力结构的清洁化转型原材料替代和生产方式变革推广零能耗建筑电气化和新能源/资料：清华大学气候变化与可持续发展研究院，申万宏源研究生物基产品碳排放量

(kgCO2/kg)（中性假设）减排比例（右轴）资料：Kefeng

Huang等《Greenhouse

GasEmission

Mitigation

Potentialof

证券研究报告13ChemicalsProducedfrom

Biomass》，申万宏源研究2.2

多国提高重视，合成生物成为国际科技竞争焦点◼

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•全球50+国家和地区战略部署，北美、欧洲、亚太是主要投入地区。2020

年以来美国、英国、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”生物经济发展规划》，在24年将“生物制造”写入政府工作报告并被列为新增长引擎之一。•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部署发布国家发布年份文件名称美国创新与竞争法案2021芯片与科学法案2022“促进生物技术和生物制造创新”总统令主要内容“生物技术、医疗技术、基因组学和合成生物学”列为10

项重点新兴技术；提出支持国家工程生物2021学计划美国20222022进一步强化“国家工程生物学研究和发展计划”具体举措分别从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%的小分子药物活性药物成分，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（芯片用原材料、航空和航海燃料等）开发10种新生物制造产品等美国生物技术和生物制造远大目标美国2023英国2021202020202022国家创新战略工程生物学列为优先发展的7大技术方向之一德国国家生物经济战略2020加拿大工程生物学白皮书将合成生物学视作开发生物质原料的重要手段加拿大韩国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济社会价值推出“国家合成生物学计划”，预期未来10

年内促进30％的制造业向生物产业转型第五次科技总体规划关于扩大战略性新兴产业投资2020培育壮大新增长点增长极的指

支持建设合成生物技术创新中心，促进生物技术大力发展导意见中国20222024“十四五”生物经济发展规划

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、能源和材料领域应用政府工作报告强调生物制造为经济增长的新引擎之一

证券研究报告资料：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142.3

我国专利布局意识不断增强，专利创新活动水平较高◼

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(

31.77%)

、日本(

7.

55%)

、德国(

4.03%)

和韩国(

4.01%)

等，其他国家专利申请量占比均在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研究发展的推动下，专利申请数量增速明显。•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申请人江南大学INBIOSE专利数技术特长机构类型高等院校企业1000900177

工程菌和高效酶开发;

化学品生物制造88

糖类合成和生物生产技术8007006005004003002001000麻省理工学院86

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;

化学品高等院校加州大学84高等院校生物合成哈佛大学81

基因编辑;

表观遗传测序;

DNA

合成;DNA折纸

高等院校天然产物与生物合成;

噬菌体;

酶学催化剂;上海交通大学6966高等院校企业DNA

合成与测序合成生物学技术在农业科技、种子、农药、植物生长调节等领域的应用生物制药、制剂和生物工程;

药物筛选和生物分析陶氏公司MERCK

COINC

64SYNTHETICGENOMICS

INC企业2000

2002

2004

2006

2008

2010

2012

2014

2016

2018

2020

202263

藻类工程菌株;

生物燃料;

病毒基因工程微生物基因组设计合成;

人工细胞工厂;

DNA

组企业全球专利数（件）中国专利数（件）美国专利数（件）日本专利数（件）天津大学62高等院校装、DNA

存储计算等新技术浙江大学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

证券研究报告资料

：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2023/12/7152.3

我国专利布局意识不断增强，专利创新活动水平较高◼

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。图：全球合成生物学专利分布方向1000080006000400020000793576181546597591242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）图：主要国家合成生物学专利分布方向3500300025002000150010005000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：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

证券研究报告16截止至2023/12/72.4

国内发酵工业基础扎实，能够较好承接合成生物技术◼

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，约占全球70%发酵产能（据《2024易凯资本中国健康产业白皮书-合成生物学篇》介绍）；•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。图：中国微生物制造产业链淀粉工业防腐剂、润滑剂…纺织纤维材料、衣料…通信模具材料、染料…生物质原料甲醛、二甲基乙醚、磷酸二甲酯、甲胺、烯烃、线性和支链一元醇、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、环氧化合物、丙烯酸、丙烯酰胺、1,3-丙二醇、丙二酸、药物中间体、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、吡咯烷酮衍生物、内脂、甘油、没食子酸内脂、乳酸、烃基呋喃、糖酸、1,5-丙二醇、衣康酸衍生物、吡咯烷酮、二氨基醇、酚醛塑料、食品添加剂……半纤维素纤维素木质素油脂运输燃料、流体塑料…材料家装蛋白质电子管路、

涂料、环生活材料…保材料…生物基合成气碳水化合物葡萄糖果糖环境水化学品、絮凝剂…食品添加剂、酒精饮料…医药药物、医疗设备…中间产物木糖阿拉伯糖乳糖衍生化学品产品及应用……资料：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。

证券研究报告172.5

中央高度重视，支持培育合成生物为新质生产力◼

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年国家发布《“十四五”生物经济发展规划》，明确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；•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表：2023年行业工作方案中的合成生物学规划文件发文单位合成生物学行业应用时间部门政策内容“十四五”工业绿色发发展聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚羟基烷酸、聚有机酸复合材料工信部《加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案展规划酸等生物基材料工信部等六部门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2023.01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，布局前沿与交叉融合技术，发展未来食品制造“十四五”全国农业农村科技发展规划推动原料药产业高质量

国家发展实施方案农业农村部《轻工业稳增长工

加快非粮原料应用。推动活性原料生物制作方案（2023-2024年）》工信部等三部门/工

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2023.07造规模化生产，加大在食品、化妆品等行业的应用信部术开发与应用积极发展生物化工，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关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展

工信部等六部门的指导意见工信部等

《石化化工行业稳

支持开展非粮生物质生产生物基材料等产2023.082023.08七部门增长工作方案》业化示范轻工业高质量发展指导意见“十四五”国家信息化

中央网络安全和规划植物油脂、微生物、发酵产品等生物制造工艺替代石油原料的绿色工信部等五部门《绿色低碳先进技

提及一系列合成生物学相关的技术应用领术示范工程实施方

域；二氧化碳资源化利用及固碳示范项目案》等十部门“DNA

存储”写入战略性前沿性技术布局方向等相关重点内容信息化委员会发展基于合成生物学、太阳能直接制氢等绿氢制备技术大力发展生物制造，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科技支撑碳达峰碳中和《关于加快传统制造业转型升级的指导意见》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工信部等八部门实施方案（2022-2030

科技部2023.12年）资料研究：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：易凯资本《2024易凯资本中国健康产业白皮书-合成生物学篇》，申万宏源研究

证券研究报告182.6

多地加大合成生物扶持力度，升级产业发展目标◼

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造创新成果，带动生物制造相关产业产值超1000亿元。北京市：在24年1月启设“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新高地。••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1000亿元，带动绿色生物制造、产业装备及高附加值生物材料等形成产业集聚。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目标。

证券研究报告192.7

多方共促，国内合成生物产业有望步入黄金发展期◼

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、上海和北京为产学研用+产业链集群模式的典型代表，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产业集群生态•

4家研究院所，科研实力雄厚；深圳•

以华大基因为核心，吸引国内过半数合成生物初创企业；•

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天津上海•

3家研究院所，包括国内第一所合成生物重点实验室；•

聚集凯赛生物、蓝晶微生物、依柯莱生物、等头部公司；•

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北京

证券研究报告

资料：波士顿咨询《中国合成生物学产业白皮书2024》，申万宏源研究。20主要内容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213.1

合成生物实验室基础设施覆盖面广，专业性强◼

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、蛋白质结构预测等整合基因组、化学、系统功能等多维信息的数据库生物元件库数据库设计设计使能技术共四代测序技术，Sanger法测序(金标准）、NGS（主流）、单分子DNA测序DNA编辑DNA合成学习、设计构建测序（新兴）、纳米孔测序（新兴）ZFN技术、TALEN技术、CRISPR

cas系统（主流）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）构建核酸提取仪、PCR仪、离心机、电泳仪、凝胶成像分析系统、基因导分子级别设计、构建设计、构建测试入仪等生命科学仪器分析仪器振荡培养箱、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、离心机等细胞级别色谱仪、质谱仪、气质联用仪、总有机碳分析仪、纯化分析装置、蛋白纯化系统等分离纯化鉴定结构分析核酸鉴定分析测试测试蛋白质稳定性分析仪、圆二色光谱仪荧光定量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、微量热泳动仪等流式细胞仪、细胞计数及活力分析系统等物联网感知、识别技术、硬件、软件和平台技术等移液工作站、快速分液器、自动化耗材存储设备等集成系统细胞分析测试定制化物联网覆盖全流程覆盖全流程自动化设施平台

标准化工作站实验室自动化整合平台系统

覆盖全流程小试、中试平台

/

小试、中试资料生物反应器、生物发酵罐、分离和纯化设备、离心机等：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

证券研究报告223.2

多个领域处于技术追赶阶段，部分被“卡”◼

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”◼

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国产供给能力数据搜集、数据分

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析、建模分析强于国内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共享机制落后于海外数据库国际流行使用KEGG数据库，国内尚未形成自己的数据库国产厂商在第二、三代测序技术上与国外并行竞争使能技术DNA测序DNA编辑DNA合成CRISPR技术是基因编辑技术主要研发方向，国内处于追赶阶段一代柱式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，国内处于追赶阶段中端产品（如样品处理等）国产化率高，高端（如数字PCR仪、酶标仪等）由外资主导；细胞培养设备国产比例约20%（2021）生命科学仪器分析仪器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10~20%、质谱仪国产比例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自动化设施平台小试、中试平台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，国内处于追赶阶段生物反应器国产比例28%（2021），纯化系统国产比例约30%（2021）资料：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

证券研究报告233.3

国产测序仪崛起迅速，逐步在各细分领域建立优势◼

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，通过技术输出等辐射带动国内企业发展；另一方面，国外测序仪核心专利陆续到期，为国产追赶提供有利条件。如合成边测序相关技术、桥式扩增成簇技术相关专利已经到期或处于专利临界点，修饰核苷酸核心专利于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2021年发布的进口产品目录清单中，测序仪被移出进口清单。图：2021-2023年中国基因测序市场竞争格局（按当

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次融资情况年新增台数）企业华大智造时间2022.02.02

IPO轮次金额32.84亿元1280706050403020100100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%2.8%10.1%7.9%4.1%7.0%8.4%14.3%8.8%2.6%10赛纳生物2023.03.20

C＋＋轮数亿元1.7%1.4%

1.7%华因康真迈生物齐碳科技2015.06.26

C轮2023.08.02

C轮2023.12.28

C＋轮1000万元约4亿元近亿元826.5%37.3%48.1%6420万众一芯2023.09.28

B＋＋轮近亿元今是科技安序源梅丽科技普译生物赛陆医疗儒翰基因2023.03.02

B＋轮2022.06.20

B轮2023.04.26

A＋轮2023.05.12

A轮2023.12.01

A轮2021.09.06

天使轮未披露约亿美元数千万元约亿元数亿元数千万元47.3%202339.0%202231.1%20212015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023融资次数（次）

融资金额（右轴，亿元）华大智造ThermoFisherOxfordNanoporetechnologies

其他Illumina铭毅智造2022.01.26

股权融资未披露PacificBiosciences

证券研究报告资料：各公司年报、JPM

conference、灼识咨询、动脉橙产业智库

，申万宏源研究243.3

国产测序仪崛起迅速，逐步在各细分领域建立优势◼

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；新兴厂商从中低通量（桌面型测序仪等）切入，逐步向高通量延伸。◼

需求端：不同应用场景需求各有侧重；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的关键；测序仪操作复杂，测序服务是产业链必要一环，行业头部公司已在构建生态体系，也是国产厂商长远发展必要的商业路径。◼

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，在此基础上进行端到端解决方案的开发，形成在不同领域的差异化竞争力。

证券研究报告253.3

国产测序仪崛起迅速，逐步在各细分领域建立优势表：不同国产测序仪优势应用场景图：自研国产测序仪发布年份（不含Sanger测序仪）9企业测序仪销售装机量优势应用场景DNBSEQ-T20x2DNBSEQ-T10x4RSDNBSEQ-T7超高深度的基因组学、多组学和时空组学测序817大人群基因组测序高深度全基因组测序MGISEQ-2000全基因组、外显子组、转录组测序等小型基因组测序、靶向测序、低深度全基因组测序6543210234华大智造3100MGISEQ-200靶向捕获／多重靶向测序、小型基因组测序、16s宏基因组测序DNBSEQ-G99DNBSEQ-E25SURFSeq

5000FASTASeq300GenoLab

M病原快检、小型基因组测序、靶向测序全基因组测序、基因组靶向测序、转录组测序、宏基因组测序、基因组甲基化测序等靶向测序、全基因组低深度测序生殖遗传、传染感染、遗传疾病、肿瘤，WGS、WES、转录组、细菌／真菌基因组测序NIPT、CNV-seq、PGT-A病原快速检测、感染精准诊断、公共卫生与防疫、肿瘤融合基因检测、胚胎植入前非整倍体检测、遗传病相关靶基因检测、法医鉴定、环境监测与保护等12533211真迈生物齐碳科技200+2012

2015

2017

2019

2020

2021

2022

2023GenoCare1600QNome-3841国产高通量测序仪国产纳米孔测序仪国产单分子荧光测序仪：动脉橙产业智库，申万宏源研究资料QNome-3841hexQPursue-6k图：获得NMPA批准的测序仪分类病原快速检测、感染精准诊断、公共卫生与防疫、肿瘤靶标基因检测、未透露25201510522胚胎植入前非整倍体检测、遗传病相关靶基因检测、肿瘤转录组测序、法医鉴定、微生物群研究、部分动植物基因组组装、农业育种、物种鉴定、生物多样性保护等空间组学、NIPT、PGT-A、mNGS、肿瘤伴随诊断等传染病防控、生殖缺陷防控、癌症研究与诊断、结构变异研究、串联重复区域分析、单基因病研究靶向重测序、小型基因组测序、甲基化测序CNV-seq、tNGS、mNGS、cfDNA监测，遗传病和肿瘤早筛病原微生物、生殖健康、肿瘤伴随诊断等NIPT、宏基因组、肿瘤液体活检、遗传病筛查等QPursue-6khex5赛陆医疗安序源SalusPro未透露未透露3310000AXP100-RS今是科技铭毅智造G-seq500未透露未透露UniSeq2000赛纳生物芯像生物中科紫鑫S100StarSeq

100BIGIS未透露未透露未透露国产品牌进口品牌中小型实验室资料：动脉橙产业智库，申万宏源研究

证券研究报告资料：动脉橙产业智库，申万宏源研究。注：装机量数据截止2023/12/31263.4

基因编辑技术快速发展，后发者有追赶机会◼

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◼

CRISPR

cas9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CRISPR

cas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。•相比CRISPR

Cas9，CRISPR

Cas12和CRISPR

Cas13尚有广阔的专利布局空间，是国内研发投入的主要方向。代表性企业如辉大基因，2022年1月自主开发的CRISPR

Cas13系统的底层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CRISPRCas13基因编辑工具，打破国外专利垄断。图：全球CRISPR

cas技术TOP20申请人及申请数量（件）表：CRISPR

系统30002500200015001000500CRISPRCas9CRISPRCas12CRISPRCas13示例大小~1000-1350aaDNA~400-1300aaDNA~700-1300aa靶向分子RNA无旁切效应有旁切效应有旁切效应特征应用0无二级序列限制无二级序列限制有二级序列限制基因编辑核苷酸删除基因编辑核苷酸删除RNA敲低核苷酸删除申请数量（件）专利申请数量（件）资料：智慧芽专利数据库，申万宏源研究。注：数据截止2024/06/28约77900约328约507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），张锋是爱迪塔斯（第17）创办人；诺奖团队所在院校之一是加州大学（第4）

证券研究报告资料：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2024/06/28273.4

基因编辑技术快速发展，后发者有追赶机会◼

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•好的基因编辑系统有三点要求：高编辑效率，低脱靶率，越小越好•

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知的突变类型等问题。BE技术由刘如谦(David

Liu)等人开发，能够在基因组DNA中直接产生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；PE技术同样由刘如谦团队开发，与其他CRISPR-Cas衍生的基因组编辑工具相比性，先导编辑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新能力的企业，包括贝斯生物、微光基因、正序生物等。表：贝斯生物、微光基因、正序生物公司情况公司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

多个First

inClass通用型细胞治疗产品，适应症贝斯生物辑系统，在高效编辑基因的同时确保“零脱靶”。此外，还开发出包括肺癌、肝癌、脑胶质瘤等多种实体肿瘤，以高效的先导编辑技术ePE及血液肿瘤中的未被满足的治疗需求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/技术合作微光基因开发出5大系列的碱基编辑系统，包括

eBE、dCpf1-BE、hA3A-BE、BEACON

以及

tBE，其中eBE于2020年12月获得中国专利授权；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条管线正序生物资料：各公司官网，申万宏源研究

证券研究报告283.5

DNA合成化学法占主导，国内企业借新技术突围◼

DNA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，成为主流成熟方法。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。据不完全统计，国外共6家酶法DNA合成技术企业。•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Pre-A轮融资，累计获得近亿元投资。图：DNA合成技术发展历程

证券研究报告资料：江湘儿等《DNA合成技术与仪器研发进展概述》，申万宏源研究293.5

DNA合成化学法占主导，国内企业借新技术突围◼

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。表：国内外DNA合成仪代表性公司GE、ABI、上海仪

LCSciences、Evoneti、芯宿医疗国内外代表性公司CustomArray

Twist、迪赢生物华大基因铂等联川生物基于分选的高通量并行合成技术路径技术类型柱式合成光化学电化学喷墨打印主要技术集成电路控制新兴技术主要技术主要技术主要技术新兴技术资料：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

证券研究报告303.6

“三大谱”是重点，高端化步伐有望加快◼

“三大谱”是分析仪器的重点领域•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）。◼

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。◼

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仪器名称质谱仪国内厂商及产品谱育科技（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统）、安图生物（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（单四级杆型气质联用仪）、衡昇仪器（iQuadICP-MS）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）、皖仪仪器（原子吸收光谱仪）、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（激光共聚焦显微拉曼光谱仪）等光谱仪色谱仪海能技术（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、气相色谱仪）、青岛盛瀚（离子色谱仪）、北分瑞利（气相色谱仪）

证券研究报告

资料：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313.7

生产型设备需求量大，对厂商综合实力高要求◼

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%、8.57%、0.99%。◼

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

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。表：北交所生命科学仪器相关公司2021-2023

2021-2023年年毛利率

平均研发费率证券代码证券名称海能技术主要产品有机元素分析系列、样品前处理系列、电化学系列、物理光学系列、气相离子迁移谱系列、光谱系列、色谱系列、药品检验系列、洗瓶机系列430476.BJ68.1%15.2%430685.BJ835892.BJ836504.BJ新芝生物中科美菱博迅生物超声波破碎仪器、冷冻干燥设备、分子生物学仪器、实验室洁净设备、工业防垢除垢设备等低温存储设备、实验室操作设备、定制化冷链工程类65.3%37.6%39.8%8.5%7.4%5.2%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、干燥箱

证券研究报告

资料：Wind，申万宏源研究32主要内容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334.1

生物医药：原料药生产高效节能，创新药部分商业化◼

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：工程化设计升级版挑战：结构复杂，合成步数多，多手性中心，易形成有毒性的副产物等代表企业：川宁生物、弈柯莱生物图：全球原料药市场规模（单位：亿美元）图：全球中间体市场规模（单位：亿美元）4,5004,0003,5003,0002,5002,0001,5001,00050060050040030020010005473845336214702023

2024

2025

2026

2027

2028

2029

2030

2031

2032

20332023

2024

2025

2026

2027

2028

2029

2030

2031

2032

2033

证券研究报告资料：优先研究（Precedence

Research），申万宏源研究344.1

生物医药：原料药生产高效节能，创新药部分商业化◼

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✓

现状：已进入商业化起步阶段；截至2023年11月，近40种细胞基因治疗药物获批上市，覆盖多种罕见病及癌适应症✓

用途：➢➢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：Ginkgo

Bioworks曾为Moderna提供mRNA疫苗关键原料的生产优化服务✓

展望：所能覆盖的疾病谱不再局限于罕见病，有望彻底治愈肿瘤、自身免疫及多种慢性疾病•细菌工程化改造、人工病毒/噬菌体✓

现状：仍处概念验证阶段，部分领先管线已进入临床✓

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”✓

优势：可覆盖疾病谱广，制备简单、高效、成本低✓

玩家&案例：➢

中国和度生物CBT-102已于2024年1月完成IIT临床研究➢

美国AdaptivePhageTherapeutics治疗糖尿病足骨髓炎的产品APT.UTI.001进入临床Ⅱ期•挑战：✓

技术：元件库缺乏、基因线路与底盘细胞适配问题、基因编辑效率和安全性问题✓

商业：普遍造价高昂，急需降本以扩大可及性

证券研究报告354.2

农业：减排、防害两大路径，仍面临四大挑战◼

必要性：减排••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%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•中国是农业排放的大国，农业减排道路任重道远◼

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◼

挑战：•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，审批时间较长，甚至可达十年••资金：除部分成熟市场外，大型农业公司较少，行业发展缺乏有力投资技术：植物天然性状改造仍存在“卡”，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◼

玩家：••国际：AgBiome、Marrone

Bio

Innovations、Pivot

Bio国内：慕恩生物、绿氮生物

证券研究报告364.2

农业：减排、防害两大路径，仍面临四大挑战表：合成生物学在农业上的应用方法机制实际应用代表公司及团队已商业化未商业化••抗虫抗药作物改造提高果实质量改造••李家洋院士团队设计育种••野生植物驯化拜耳公司（德国）•••••Cibus（美国）•••打造植物自身固氮作物联合固氮微生物群落构建PivotBio（美国）减少农业合成肥使用作物共生固氮DowAgroSciences（美国）马克斯·普朗克植物育种研究所（德国）ConcentricAgriculture（加拿大）•••••澳洲国立大学Maria

Ermakova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•••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提高植物生长及农业产量Gain4Crops（欧盟资助的项目）英国格拉斯哥大学-浙江大学合作团队•••••GreenLightBiosciences（美国）RenaissanceBioScience（加拿大）••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抗虫害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）••绿色细胞工厂作物关键酶及代谢途径改造•••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Ralph

Bock团队（德国）莱斯大学研究团队（美国）光自养生物作为生产平台•构建生物混合系统

证券研究报告资料：《2024中国合成生物学产业白皮书》，申万宏源研究374.3

食品：功能性/零卡具前景，替代蛋白契合大食物观◼

食品添加剂：•••底层选品逻辑：市场空间广阔维度、快速上量法规层面：我国审批和监管仍严格，但壁垒逐步被打破，产品正逐步走向合规化潜力投资热点：✓

功能性食品添加剂：随着越来越多的功能性成份的代谢途径被开启，合成生物技术已广泛应用于类胡萝卜素、甲萘醌-7