花满兮：合成生物学为啥火了？先看一下影响生物制造的国际大事件。9月12日，美丽国拜—登签署了一项命令：启动《国家生物技术和生物制造计划》。
核心内容，“旨在促进国内生物技术产业的发展，该产业涵盖从制药、塑料、创新燃料等多方面。”
“中国在生物技术方面有一个强有力的发展计划，其中一位官员表示：美丽国需要防止失去在生物技术制造领域的主导地位，就像它在半导体芯片制造领域所做的一样。”
“美丽国拥有世界上领先的生物技术创新者，但我们可能会落后”，除非政府通过有针对性的投资来帮助确保该行业的增长，包括针对技术工人的培训计划。
“美丽国可能在生物工程和合成生物学方面处于领先地位。但一家公司，尤其是没有能力在内部制造所有产品的企业，它必须走出国门去寻找基础设施，除非我们真正扩大生物制造基地。”
借助生物技术，我们可以对微生物进行编程，以制造特殊化学品和化合物，这一过程称为‘生物制造’。
这些进步促使工业界接受生物制造以作为基于石油基的替代品来重塑塑料、燃料、材料和药品等产品。
在本世纪末之前，生物工程可能占全球制造业产出的1/3以上，价值接近30万亿美元。 ”
显然，此项技术所针对的技术核心，直指合成生物学。
该计划的作用在于：首先是加速生物技术创新，并在健康、农业和能源等多行业发展美丽国的生物经济；
其次，推动生物制造的进步，以美丽国国内强大的供应链替代来自国外脆弱的供应链。
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大家看，跟卡脖子的芯片产业一样，合成生物学可以看成生物制造产业的“芯片”。所以，中美生物制造之争，亦是国运之争。
问：合成生物学的定义是什么？
（花满兮：可结合上篇一起阅读，点蓝字链接0904：合成生物学专家纪要）
以下内容摘自《直播纪要：9/26 合成生物学为什么会火》
许菲菲：从判断“是或者不是合成生物学的角度”，可以把合成生物学定义理解成通过对生命系统进行基因层面的设计和改造，让它去行使我们想让它行使的功能，或生产我们想让其生产的生物化合产品的过程。
强调底层的设计和改造体现了“生命系统工程化”的思维过程，可以和传统发酵区分开。
在进一步理解合成生物学的过程中，我们对合成生物学又有了更细致的、可以指导投资的分类。
分成1.0-3.0三个阶段。
1.0：技术手段符合合成生物学定义，很早有相关产品了，但是生产过程不能体现合成生物学优势，产品比较分散。
2.0：生产过程能够全面发挥合成生物学优势，产品能形成管线。
优势往往体现在成本端的大幅降低，能够替代原有的传统制造方式。所以相关公司的业绩可能会有比较大的增量。
3.0：成为真正的合成生物学平台，完成多种产品的落地，甚至达到“创造万物”愿景。
（花满兮：关于愿景和讲故事，公众号作者张小珺说，「我举个例子，马斯克曾经有个采访非常夸张——有人问SpaceX火箭发动机的进展，他马上说：为了在火星建造一个可自我维持的城市，至少要运几十万人上火星。然后，他就算，这至少需要发几千颗火箭，所以要把火箭做得很便宜，能大量生产。
此时此刻马斯克在用他的火箭做什么？用低成本的可回收火箭发近地卫星——这离运几十万人去火星还相差十万八千里。但他用“殖民火星”这样宏大、激动人心的远期引领性目标来宣传，可以吸引更多人才和资本参与进来，并且让大家对短期可能的失败更有容忍度。
如果同样这个活儿让我去干，我很可能就描述成“性价比更高的可回收火箭”——是不是一下就low多了，听起来像是火箭界的拼XX，感觉还需要发到朋友圈让别人砍一刀。」）
问：合成生物学已经发展了很久，为何要此刻再次提出这个概念？
许菲菲：“合成生物学”的名词正式出现最早大概是2000年左右，在海外已经历过近20多年的发展。
在国内二级市场，最近半年题材很火热，在一级市场端实际上要比二级市场热度出现的更早，同时热度也更高。
关注度的变化背后有两个重要因素：
1）内因
合成生物学的本质是通过基因编辑测序的技术改造生物的基因，更高效地表达所需产物。
基因测序的价格逐步下降，同时测试的通量在逐步上升。
在改造菌株的过程中，随着基因编辑技术的成熟，能做基因编辑的工具包也是越来越丰富了。
另外，合成生物学的下游，像分离提纯的技术也在不断精进降本增效。
所以，从内因上看，行业内确实在发生变化，包括工具性技术比如DNA合成，基因测序成本下降，下游的分离提纯手段都在不断进步，我们也看到合成生物学产品的上市与商业化的成功。
2）外因
近年对碳中和的要求提升到了国家战略高度，合成生物学符合碳中和要求的生产方式，在未来或将成为ESG投资的重点。
（花满兮：9/28，北溪1-2管道被炸是影响欧洲经济不稳定的重大事件，欧洲产业资本投资中国新能源&生物制造产业的需求可能更加旺盛，跟中国制造绑牢对冲中美大国斗争。
图：北溪管道爆炸地点周围是丹麦、瑞典、德国、波兰等国家。
我说，爆炸之后，欧洲资本和制造技术会加速涌到中国来吗。
黄博士说，会，巴斯夫大幅增资湛江基地就是明证。
德国化工巨头巴斯夫其位于湛江的第一家工厂已于2022年9月中上旬开始投入运营。
是该公司迄今为止较大的海外投资项目，投资总额达100亿欧元（约合690亿元人民币）。
建成后此地将成为巴斯夫在全球的第三大一体化生产基地，仅次于德国路德维希港和比利时安特卫普基地。
2022年1至8月，国内实际使用外资金额8927.4亿元人民币，按可比口径同比增长16.4%，折合1384.1亿美元，同比增长20.2%。从来源地看，韩国、德国、 日本、英国实际对华投资同比分别增长58.9%、30.3%、26.8%和17.2%（含通过自由港投资）。
能源是工业的上游。当前俄乌局势僵持不下，不仅使欧洲能源安全得不到保证，也带动气价电价不断走高。
在逆全球化的背景下，没有能源保障的欧洲将失去工业发展的优先权，这将有可能使本地高耗能企业最先选择迁出该地区，进而使全球其他地区获得产能替代的机会。
在丹麦，今年8月的电力和天然气价格分别涨至去年8月的5倍。
冬季维持温室大棚生产的成本大幅提高，丹麦最大西红柿生产商北欧生物燃料公司宣布今冬停产。
2022年9月，一家欧洲企业购买1兆瓦时（1000千瓦时）的天然气差不多要花费180多欧元（约合1250元人民币）。如果放在一年前，这一价格最多不超过40欧元。这对高耗能的化工产业打击巨大：天然气一方面是该产业上游的原材料，另外一方面还是其能源供给资料。
欧洲油气大涨损害了欧洲普通居民的生活质量和消费意愿，美元迅速加息快到5%了，欧洲产业资本大概率要来中国做产业转移来平衡其制造业产能的稳定。
9/29日下午我跟【长三角合成生物学会】群里有丹麦10年工作背景的黄博士通完电话，连夜开通了“中欧ESG投资”公众号和视频号，计划国庆后筹备“长三角中欧ESG投资学会”，以备后续建立联营组织来卡位，捕获欧洲资本进中国—中国生物原料和产品去欧洲的产投机会。）
合成生物学的生产方式以发酵法为主。相较于传统石油等化工品的企业来说，有几方面的优势。
第一，它的生产条件相对温和，在生产过程中可以节约化学能源的消耗。
第二，合成生物学的输入端更多的是淀粉和葡萄糖，相对于传统石油，是可再生能源。是国际公认的ESG投资范畴。
第三，菌种的代谢改造过程中，可以设计厌氧通路，可以把大气中的二氧化碳作为碳源来合成想要的物质，顺便达到碳捕获目的。
合成生物学经过二十多年的发展，目前是到了内因和外因都共同触发行业快速发展的阶段。
问：合成生物学的上中下游分别有哪些环节，涉及到什么行业，各细分的技术含量如何？
焦玉鹏：做合成生物学项目，通过具体的流程和顺序其实是能知道各流程和顺序中的各个环节会涉及到哪些技术，包括各方面的需求。
这组成了合成生物的上中下游。
最开始是立项，过程中会去讨论用什么样路径去实现，第一步由合成生物学技术公司去完成。
在实现的过程中，会按照设计的路径去做DNA 的合成，实现表达蛋白质去获得
想要的产品：这是在菌株或者细胞里面自然进行的过程。
DNA 合成之后，需要导入底盘细胞，导入是否成功，导入了多少量，需要基因测序进行确认。
在菌株培养的过程中会涉及到很多设备、仪器和耗材，培养菌株是不是达到了设想的功能，是需要通过各个检测手段，比如说光谱和质谱仪。
过程中涉及的工具型技术包括 DNA合成，设备耗材，工业软件和测试过程中所需要的基础设施可以看作合成生物学的上游。
这些仪器下游应用比较多元化，不是专门为合成生物学服务的。但这些环节技术含量比较高，比如说高端的检测仪器，高质量的培养基等。
中游环节是合成生物学公司要去做的事情。如何菌株改造，把改造好的菌株去做传代，然后繁殖，再到最终的生产环节，这是菌株的一个改造过程。 非工具性的技术属于中游的过程，主要由合成生物学公司来完成。
若要构建平台化的公司，就会走 DBLT循环（设计-构建-测试-学习-循环 ） 。
（花满兮：DBLT循环介绍，点蓝字阅读上篇0904：合成生物学专家纪要》
合成生物的DBTL循环围绕合成途径设计（AI辅助）+途径创建（酶催化/底盘细胞）+优化（调整通路/性能优化），从菌株设计+产业化放大都离不开DBTL循环。）
比如Ginkgo Bioworks 构造了很多自动化平台，能够更好完成整个过程，过程壁垒较高。
下游应用比较好的几个领域，比如说像营养食品原料、新材料、食品添加剂。
评估一个合成生物学项目，把商业化落地，对企业来能够产生正向的现金流这些是主要考量因素。这要求公司在选品上有自己独到的理解。
如果把合成生物学的上中下游如果进行一个拆分的话：
上游是工具技术；
中游是菌株；
下游是把产品成功推广到可以商业化应用的过程。
问：国内和国外的这些技术差距到究竟有多大呢？
焦玉鹏：合成生物学可分成前端和后端两环节来看。
前端就是对菌种或者说细胞进行底层设计和改造，后端是把改造好的菌种做发酵的放大生产，最终做成产品落地。
在前端技术里，海外改造技术发展的时间或者成熟度相较于国内是领先的，包括工具性技术，比如DNA合成和基因测序。
其次，在菌种改造这块海外的平台化搭建要比国内的公司领先。
可参考比如Ginkgo Bioworks在菌种改造建立了自动化平台，数据模型的积累，运行的时间充足。
所以在前端菌种改造方面，国内还是相对于海外来说是有进步空间的。
在应用端，海外公司确实要比国内的公司更加多元化，国内的公司偏生产如化工品或者中间体。
海外的公司用合成生物学做活菌药物，或者在食品领域，在饲料添加领域或者新材料领域进行的探索更多。
（花满兮：比如动物饲料里的添加剂虾青素，可以提高动物免疫力，我跟美国嘉吉的赵博士交流过需求，嘉吉需要大量的酵母、虾青素，属于Commodity ，就看价格和质量了。）
而在产出环节，中国企业是有优势的。优势包括产业链的配套，大体积发酵罐或者在发酵人才储备上更具优势的。我国发酵产能占全球70%以上。
美国推出支持生物制造的法案，实际上就是因为他们在生物制造的整个制造环节是比较缺实际落地的能力。
中国在学术领域也相对领先，有国际水平上非常领先的科研机构，像深圳的先进院、天津工业生物技术研究所、北京大学等。
问：合成生物学的发展空间有多大？产业链上哪些是有盈利空间的？
徐菲菲：合成生物学未来的愿景是创造万物，应用广泛，如营养品、可再生化合物、生物燃料和石油、塑料替代、食品领域、饲料添加剂、医药中间体等。
未来的空间是非常大的，比如说麦肯锡估算：全球 60% 的产品都可以通过合成生物生产。
从 2030 年到 2040 年，每年产生的经济影响的体量可以达到两到四万亿美元左右。
从最近的美国生物制造方案里面，他们也给出了一个数据，说是到本世界末生物制造的总体规模可达30万亿美元。
目前国内可以看到一些商业化的比较顺利的项目，比如二元酸、氨基酸、尼龙 56 等等。
具体到细分领域，分两大类：一类是化工品类公司，还有一类是消费品类公司。两者投资逻辑，有一些差别。
例如化工品公司，需求本身在市场上是已经存在的，所以对于这种已存在需求的应用来讲，他们要做的事情是通过合成生物学把成本降下来，一旦成本降下来，可做到对现有市场的替代。
对于消费品，用合成生物学方法，不一定是对原有的产品的替代。
比如人造肉，这一类公司很重要的事情，就是人造肉做出来后，还需要把人造肉市场打开。可以说它是做了一个新产品之后来创造需求。
所以对于这两类市场，企业发展的方式不一样。一类是通过做低成本，形成对原有市场的低成本替代。另外一个就是做出新产品来创造新需求。
所以大家各有各的打法，要去观察它原有产品的替代空间是不是足够大，它原有产品本身的市场空间是不是足够大。
对于新产品的需求创造出来后，要看整个营销，创造需求的能力强不强？各个细分领域它的代表企业有哪些？
（花满兮：这有一篇“长三角合成生物学会”的消费品类公司创新思考框架—新国货“双IP”的创新趋势：品牌IP+成分IP—合成生物学案例复盘）
焦玉鹏：上中下游来区分，上游这边DNA合成，海外有Twist，国内有金斯瑞生物科技，基因测序PacBio，illumina国内华大智造，其他仪器设备耗材也各有代表性企业。
中游这边我觉得海外向Ginkgo Bioworks国内有恩和生物Bota等。
下游或者中下游都做的，既自己改造菌株，同时又做产品的，海外的Amyris，国内的企业例子就更多，蓝晶XX微生物、凯赛XX生物、华恒XX生物。
特别说一下，海外最典型的代表就是Ginkgo Bioworks这一类公司它在商业模式上其实不是去做产品，商业模式上类似于 CRO，去为下游提供解决方案 ， 下 游 有 什 么 菌 株 的 需 求 ， 或 者 说 合 成 生 物 的 需 求 ， 就 来 找 Ginkgo、Bioworks，他不会去做自己产品的生产，也没有自己的产线。
之前有统计过中国的合成生物学相关企业，大概有 200 家左右，其中绝大部分都是初创公司。成立的时间普遍在三年之内。
国内合成生物学公司偏中游或者中游和下游的公司来讲，大概率能跑出来代表性企业的。
问：为什么“平台化”的合成生物学公司会更具有发展潜力？
焦玉鹏：很核心的一个问题，因为平台化的公司才能够不断地去用合成生物学去替代或者去创造新的需求，才会把自己公司的未来空间打开。
这就回到文首第一个问题：合成生物学的定义。不是纠结是否是合成生物学公司，而把合成生物学公司分成 1.0 到 3.0 三个阶段，我们觉得 3.0 是会实现这种平台化，能不断地去拓展品类的公司。
为什么认为这类公司会更有发展潜力呢？可以从空间和壁垒两个角度去看。
首先是空间的角度，整个行业的空间根据麦肯锡数据是说 60% 的产品可以用
生物的方法去合成。
美丽国的生物制造方案里提到的数字是三十万亿美金的市场规模。
对应到具体的合成生物学公司去实现产品的过程，本质是去通过生物体内一系列的酶催化反应来实现。
此生产过程即使是针对最简单的单细胞生物，人类其实也没有很深的理解。
在这种情况下，如何实现具体的产品落地呢？可以参照行业里面最先进的公司就是Ginkgo Bioworks的平台性实现。
他们通过每个项目去跑DTBL 循环，因为对生命体体系了解的还不够多，所以按照设计过程去构建菌株，用菌株再去测试，测试过程中发现问题，过程中把信息再反馈到设计中，形成数据库的积累。
这就是完整的DBTL循环。最终构建菌珠的成功率+循环的通量+每个通量能够量化的数据相关。
AI等自动化技术，首要目的是去增强/加速整个循环速度提升循环的效率。
第二点很重要的是做数字化的布局，在每一次循环中，拿到更多的数据去训练最开始的算法模型。
故从这角度去看，我们觉得此技术平台的跑通是能够实现所谓的跨品类平台化构建的。
Ginkgo Bioworks已经有所验证。在五年整个循环的跑通过程中，总结出来合成生物学领域内的“摩尔定律”。
每年的测试速度翻三倍，每个测试的成本降低50%。
如不跑这一套技术平台，还是通过单个项目去做，是很难打通各种产品的。
一个代谢通路，他下游可以做几个对人类有用的产品。但是如果要换一条代谢通路，甚至需要换底盘细胞，这其实从思考方式上就要有所转变。
不能再从整个项目制出发了，而是在最开始就要搭建一个含有大数据的人工智能的平台，才能够完成技术的拓展。
第二，从壁垒的角度。基础实现的水平对人才专家的综合要求很高的。
这一套平台跑下要有懂生物的人，要有懂AI数智化化技术的人，要会做编程的人，会处理数据的人，包括要有能去构建整个体系的数智化基础设施的人。这是人才上的壁垒。
另外，我们刚才也谈到算法模型积累的需要。测试的数据越多，后面训练的模型的效率越高。
所以先搭建这样的一个平台的公司，也是有壁垒的。
从实现路径、行业壁垒这两个角度，合成生物学公司中未来能够平台化的公司才真有可能实现“创造万物”的。
这类公司肯定是比我们在新框架中1.0和2.0公司更具发展潜力。当然企业本身也在不断地进步和发展，不能静态地去看企业，所谓1.0、2.0和3.0的公司肯定也是相互流通的。
问：跟传统发酵比，如何理解合成生物学和传统发酵的区别？我们日常见的味精代糖这类产品算合成生物学吗？
焦玉鹏：合成生物学强调的是从底层的更理性的要求从基因层面有设计和改造的这样的过程。
传统发酵的菌种来源是通过传带筛选、诱导突变，或者逆向环境筛选出来的。
筛选而来的菌株就不算合成生物学。
代糖、味精，要看它菌株来源，关键还在菌株有没有经过底层的理性设计、在基因层面的改造。
上述是区分的核心标准。
问：从生物经济政策的角度，合成生物学有什么特点？
许菲菲：美丽国签署的生物制造法案，我国的《十四五生物经济发展规划》等也各有政策。为什么各国家如此重视？
首先这确实是未来非常重要的方向，是颠覆性的技术，技术优势是十分明显的，包括碳中和、成本优势、创造新需求等。
国内地方政府，也有很多的支持鼓励政策出台，这是合成生物学后端生产环节具备非常强制造属性有关，制造业的投入可以增厚GDP，原料出口、税收、解决就业。
（花满兮：9月12日，美丽国总统签署了《关于推进生物技术和生物制造创新 以实现可持续、安全和可靠的美国生物经济的行政命令》，并拨款20多亿美元支持启动。
该行政命令还将生物经济涉及国家—安全方面单独列了一个板块，指出美丽国国情总监应领导一项全面的机构间评估工作，评估外国在生物技术和生物制造领域，对美丽国国家—安全—威胁的能力。
问：合成生物学在一级市场有什么特点？
焦玉鹏：各国一级市场是非常火热，全球去年2021年融资额达到180亿美元以上，国内有将近20～30起融资，融资额30亿人民币以上，赛道内公司总量在200家左右，多数是初创公司。
2022稍微有所放缓，当然和大环境也是相关的，但横向比较起来，合成生物学领域还是非常火热的赛道。这么多投入会撬动合成生物学领域爆发式的发展。
未来2-3年，预计越来越多的合成生物学企业上市，这些企业的上市会更进一步促进一级市场投资，形成可持续循环发展的生物制造产业爆发。
（9/26会议直播摘要结束）
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合成生物学专家观点补充：
1.加速绿色生物制造，开启新造物时代。合成生物学是一门新兴的综合学科，采用自下而上的策略, 重编改造天然的或设计合成新的生物体系。
作为绿色制造的核心技术，合成生物学加速化学制造向生物制造的变革，是实现医药、化工、食品、轻工等多产业升级的核心技术，其应用被欧美等发达国家作为颠覆性技术给与政策支持。
2.系统工程，工具整合运用。
合成生物学是一门整合酶工程、基因合成、基因测序、基因编辑等多种生物技术工具的系统工程，其运作过程包括前期阶段的底盘细胞筛选、催化酶构型设计、代谢路径构建优化，中期的细胞工厂的优化，通过“设计−构建−检测−学习”(DBTL)的循环获得最佳菌种和发酵工艺，最后进入工业化应用生产阶段。作为一门know-how的应用，经验和专利的累积构成了企业的核心竞争力，而达到工业化应用的细胞工厂甚至需要上十年时间的持续积累，先发企业在技术持续迭代中巩固在相应目标产物或者代谢路径中的优势。
3.合成生物学的产业化已经到来。
合成生物学从技术探索走向生产应用，从公斤级向吨级规划化生产突破，产品领域从基础化工产品到中高分子量的胶原蛋白等，规模化量产与经济效益均已实现。
工业化应用实现了从无到有，从稀到多，从贵到廉的突破，由此催生新市场，如保健食品，医美等新应用，另一方面凭借低成本，高质量，绿色环保等优势，替代传统高耗能、高污染工艺，革新原有的产业格局。
根据 CB Insights 分析数据显示，到2024年，全球合成生物学市场规模将达189亿美元。
合成生物学产业链机会参考：
合成生物学应用领域多样，投资逻辑因下游而易，建议结合下游目标产品的属性进行判断：
①选择大市场，高壁垒，高毛利品种，如重组胶原蛋白等面向消费市场的品种。
合成生物学实现了市场从无到有，从贵到廉的突破，供给创造市场，合成生物学产品可以凭借功能和效果取得差异化优势，部分原料生产企业逐渐向价值量更高的下游延伸；
②选择大市场，格局已进入生物合成替代化学合成的品种，此类品种虽然要取得成本或者供应量上的优势，但是一旦到达替代的临界点，产业格局会迅速变化，同时先发企业在产物下游或相同代谢路径的具有积累的先发优势，产品线可持续丰富，而且构成进入壁垒。
③合成生物学的成果转化也需要经过发酵和下游工艺，对于已有产能基础的企业，转型改造的成本相对较低，而且具有后端生产放大的经验。
（完）
花满兮：欢迎合成生物学产业链专家，加入黑弓—ESG产业赋能组织建立联合运营机制，花满兮微信47943163
感谢长三角合成生物学会的包总分享。
