什么是合成生物学？它能带来什么？

5月中旬，ARK、比尔盖茨有份参投的基因编程公司Ginkgo Bioworks通过反向收购登陆纳斯达克，估值150亿美元。
 
近六个月内，蓝晶微生物B系列融资总额已超过6亿人民币，B1轮由高瓴资本、光速中国领投，B2轮由碧桂园创投等领投，腾讯等新股东跟投。
 
看起来，两者并没有必然的关系。
 
但，无论是投资ARK、比尔盖茨，还是国内顶级PE高瓴、淡马锡、腾讯，他们都嗅到了一个前沿领域的机会，那就是：合成生物学。
  合成生物学，是生物科学在二十一世纪刚刚出现的一个分支学科。与传统生物学通过解剖生命体以研究其内在构造的办法不同，合成生物学的研究方向完全是相反的，它是从最基本的要素开始一步步建立零部件。
 
字面上理解，合成生物学就是要研究如何合成生物，或者说如何制造生物，其本质是让细胞为人类工作生产想要的物质。 简单的来理解合成生物学：酶是人体中很重要的一类物质（催化剂），以我们的重要解毒器官肝脏为例，一方面要将胃肠器官吸收过来小分子成份分解并重新合成为人体所需的物质；另一方面在人饮酒后则是需要将大部分酒精及时分解掉，可以将肝脏看作是一个大型的化工厂，不断分解、合成、酶解、酶促。
 
既然酶起到的作用这么关键，那么人们自然想合成这类物质。
而大部分酶，其实都是蛋白质，如何合成呢？利用人体自有的蛋白加工厂，这里就要提到mRNA技术、基因编辑技术，由于细胞内的蛋白质合成靠基因来调控，如果想让这套系统为我所用，那么必须通过外部的人为干预，将我们所想要系统表达的基因（也就是经过编辑后）递送进胞内，充分表达后得到相应的物质和结果，如果将这个过程放到其他生物来进行“设计-运作-表达”，其实就是合成生物学运用的一种展现。
 
合成生物学制造化学品的流程 为什么合成生物学在近年会迅猛发展？因为实现该流程的底层技术进行了升级和蜕变。
 
一是人类基因组计划已经破解了人类基因、第三代基因编辑技术的出现，人们可以精准的定位基因，进行精准的编辑，意味着只要作用机理明确，可以合成出极为复杂的物质。
二是从代谢系统层面，现在获得菌种通过经典代谢工程和系统代谢工程，现在AlphaFold预测蛋白结构精准度已经超过传统人类模型，叠加AI算法的发展，有望实现全基因组层面的细胞工程设计。
 
从上述角度，基因序列有了、编辑的手段也有了、合成方法也掌握了，那么这给人们带来最厉害的好处之一，我认为是为人类带来定向选择进化的能力。由于生命本质上是动态的，其中存在的突变和选择有时候会给我们带来我们不想要的结果，那么通过合成生物学，我们能够尽量对这个系统进行干预，使得它向我们获益的方向去发生。 另外一个角度，则是它能够对现有的一些低效的产品生产方式进行颠覆和替代，更符合当下人类社会的需求。据麦肯锡的数据显示，原则上全球60%的产品可以采用生物法进行生产，相较于化学合成，生物合成有以下优势： 1）合成生物学生产以生物质原料为主，能够显著降低碳排放，比如一根PHA吸管比PP吸管碳排放低180g；2）生物合成更擅长于制造复杂分子；
3）生物合成在部分领域具有成本优势，如维生素E、甜菊糖苷等；
由此，合成生物学带来的应用层面的市场空间十分广阔。
  据CB Insights数据显示，2019年全球合成生物学市场规模达53亿美元，预计到 2024年全球市场规模将达到189亿美元。2019-2024年期间，合成生物学市场年复合增速将达到28.8%，这是多方因素联合推动的结果。 光看上述数据，显然过分低估了作为底层学科的合成生物学的潜在威力。
 
以生物+化工为例，2019年全球化学品市场规模有4万亿美元，大部分的化学品合成和催化反应都有潜力被生物合成替代，而目前其中已经被酶催化或生物合成替代的产品不足千分之一。如果仅仅考虑生物方法替代传统方法，我们就可以预见到至少百倍的增幅。值得一提的是，很多高附加值的天然化合物只有生物能够合成。
 
还有数据预测，未来10-20年，与材料、化学品和能源相关的合成生物学市场将拥有2000-3000亿美元的空间，十分惊人。
资金层面，“一级市场的聪明钱投票热潮”也能反馈合成生物学产业迎来了黄金发展时期，据SynbioBeta的统计，2020年全球合成生物学企业融资高达78亿美元，创下了历史以来的新高。 仅2021年第一季度，合成生物学领域的投资就超过2009-2019年11年的总额，仅略低于2020年全年的投资，如果当前的热度及融资率维持不变，预计合成生物学行业融资额将较2020年增长200%-400%。 市场已经用脚投票。
  有业内人士指出：合成生物学整个过程中酶的改造、合成途径的拼接和设计、底盘细胞的编辑改造三大技术是核心能力。
围绕合成生物学产业链，个人认为可以有两个维度的机会捕捉：原料&应用产品厂商、技术平台服务商。 1、原料端&应用产品端：以酶为例，当前限制酶反应大规模应用有两个方面，一是自然界中现成的高效酶太少，二是酶在恶劣环境下容易失活，那么如果某些企业具备定向改造酶的能力，又或是有一定数量高端酶的产品品类储备，那么将十分吃香。
我们在前文《比义翘神州还要牛！突破卡脖子的“独苗原料龙头”，国内鲜有对手！》提到，即将在A股上市的诺唯赞已成功对200多种酶进行定向改造，并可大规模稳定制备，部分产品在性能上达到国际先进水平。
另外，A股上市公司中还有围绕聚酰胺产业链生产生物法长链二元酸系列、 生物基戊二胺及生物基聚酰胺产品等的龙头凯赛生物，利用合成生物学生产丙氨酸、缬氨酸的华恒生物。
2、技术平台：DNA阅读、写作和编辑技术的不断进步、DNA测序时间和成本的持续降低等以多种方式驱动着合成生物学的发展，提供赋能技术型公司显然是吃香的，如提供基因合成、基因测序和基因编辑等服务的上市公司。
基因合成领域，港股的金斯瑞生物是全球排名第一的基因合成提供商，全球每4条合成基因就有1条来自金斯瑞，在基因合成技术平台上，公司打造了一站式生命科学 CRO（合同研发）服务业务平台，该分部业务2020年收入为2.50亿美元（同比增长44.4%），毛利润1.65亿美元，同比增长46.6%。
基因测序领域，华大智造也将在年内有望登陆A股，其是国内最大的基因检测服务及研发服务提供商，pre-ipo轮投后估值超过200亿。
而编辑领域，国内实验动物行业公司普遍使用美国Crispr Therapetutics公司授权的技术，机会不多。
 
Ps：无论你在不在意，合成生物学，未来将不可避免的改变我们的生活，这是一个史诗级别的投资机会。