推进合成生物产业高质量发展的思路与建议

一、合成生物产业发展趋势及未来市场空间分析

（一）合成生物产业发展趋势展望

从底层技术来看，合成生物产业发展将带动基因测序、基因编辑等使能技术迭代升级和成本下降。基因测序技术是合成生物技术的基础，对合成生物产业发展具有决定性作用。基因测序技术从第一代发展至第三代，在提升基因测序效率的同时，也促进了基因测序的成本显著下降。第一代测序技术时期，完成人类全基因组测序需要30亿美元，而2019年人类全基因组测序的成本已经降至1000美元。预计未来10年内，基因测序成本将继续下降至100美元以下。在基因编辑技术方面，合成生物产业已有很多适用于不同宿主的基因编辑方法，如Gibson Assembly、酵母同源重组、大肠杆菌Red重组，这些方法将来自不同生命体的DNA片段，整合至工程宿主中，实现下游的代谢工程、代谢组学、异源表达等研究和应用。与此同时，合成生物领域的使能技术融合也已成为趋势。具体而言，基因三大技术正加快融合系统生物学、组学、蛋白质工程等学科。在蛋白质工程方面，AI机器学习技术被运用于蛋白质折叠的模拟，对酶的改造和蛋白药物的设计进行深度赋能；在组学方面，数学统计学方面的技术也得到运用，赋能大规模的数据统计和计算，用以研究细胞的生命活动规律。未来，合成生物将向系统化方向发展，有望全面实现各种化合物的低成本、高效率生产。

从应用领域来看，2030年之前合成生物技术应用以散点突破为主。例如，化学和材料领域的部分基础化学品及聚合物、农业和食品领域的少数食品添加剂、植物蛋白及发酵蛋白作为替代蛋白、医疗保健领域的创新细胞和基因疗法、部分原料药合成，以及消费品领域的部分功能性小分子和重组胶原蛋白技术等。2030—2035年，围绕各大领域的合成生物技术应用进一步拓展，并实现部分全新子品类的技术突破和规模化生产。例如，材料领域的高性能蛋白、食品领域的细胞培养蛋白、农业领域的共生固氮技术、医药领域的工程菌疗法等。2035年以后，合成生物技术有望在热门应用领域及技术瓶颈较难突破的领域实现产业化应用，如活体功能材料、光合作用优化、器官再生等。此外，合成生物技术也将在生物质燃料、环保等领域进一步发挥作用。

目前，我国合成生物技术已经在部分领域实现较好应用，但也有部分领域的应用发展缓慢，产业应用的梯次特征鲜明。具体来看，医药、化工领域发展基础较好，但尚未成为引领者的角色。在相关政策的支持引导下，农业、食品领域有望优先实现合成生物技术的规模化应用，成为产业快速发展的新生力量，其他领域也将得到进一步发展。由于合成生物产业整体处于发展初期，资本市场持积极态度，除医药、化工、农业、食品领域之外，其他消费品领域、能源领域版图有望随着产业的蓬勃发展而进一步扩张，产品也将不断更新迭代。总体而言，目前我国各领域处于合成生物技术应用的发展初期，产品类型较少，未来合成生物产品将会不断涌现。

（二）合成生物产业未来市场空间分析

在主要国家和地区的政策支持和技术进步的双重驱动下，全球知名投资机构、创新研发企业纷纷进入合成生物产业赛道，助力产业加速发展。据统计，过去五年全球合成生物产业市场规模年均增长率高达27%。麦肯锡研究院预测，未来全球60%的物质生产和45%的疾病治疗问题最终可能通过合成生物技术解决，在未来10–20年合成生物产业带来的年直接经济效益将达到1.8万亿～3.6万亿美元。贝哲斯咨询预测，到2027年，全球合成生物产业市场规模将达到2784.39亿元人民币，年复合平均增长率为24.8%。Research Nester预测，全球合成生物产业市场到2035年年底将获得约2880亿美元的收入，在预测期内（即2023—2035年）年复合增长率约为29.50%。在产业快速发展的作用下，合成生物技术将进一步发挥节能减排效应。经济合作与发展组织（OECD）预测，合成生物技术在全球制造业中应用占比的提升，每年将减少二氧化碳排放量12亿～25亿吨。

据市场研究公司Research And Markets预测，中国将成为合成生物产业发展潜力最大的市场之一。未来几年，我国合成生物市场规模的增长率将保持在23%以上。

二、未来我国合成生物产业发展思路

为贯彻党的二十大精神，落实习近平总书记关于发展新质生产力的重要指示，抢抓机遇期，将合成生物产业发展放在培育新质生产力、构建现代化产业体系、构筑国际竞争新优势的突出位置。我国应突破合成生物使能技术，掌握生物制造核心工艺，实现高水平科技自立自强；提升企业创新能力和产业链配套能力，保障供应链安全稳定，壮大合成生物产业体系；完善产业发展政策体系，创新产业管理体制机制，加强高水平对外开放协作；推动新一代信息技术在不同应用领域与合成生物技术深度融合，形成创新驱动、绿色智能、多元协同、安全高效的合成生物产业生态。

（一）创新驱动，自立自强

提升合成生物技术原始创新策源能力，掌握关键技术及核心制造工艺，突破使能技术、基础材料及核心装备短板，实现技术和产业自立自强。

（二）市场主导，先行先试

既注重政府超前规划引导、科学政策支持，也注重发挥市场机制调节的作用，激励微观主体不断创新。在产品准入、上市及生物安全监管、知识产权保护等方面改革创新，先行先试。

（三）绿色智能，融合发展

推动新一代信息技术与合成生物技术深度融合，推进合成生物技术在不同领域应用，促进合成生物制造技术在各行业的渗透，实现生物技术与各行业的协同创新、耦合发展，助力节能降碳和绿色发展。

（四）重点突破，开放协同

支持合成生物技术优先在医药、食品、材料、农业等领域应用。支持东部地区与中西部地区原料主产区开展产业协作。鼓励联合研发、在华技术转化及产品国际销售等开放合作。

三、未来我国合成生物产业发展的对策建议

当前，我国合成生物技术应用和产业化正处于关键时期。我国虽然具备合成生物技术产业化的基本条件，产业培育和发展也取得了显著进展，但仍面临合成生物关键技术及前沿技术积累不充分、龙头企业数量较少、核心装备水平滞后、市场化机制不健全等挑战。为推动我国合成生物产业高质量发展，本书提出以下对策建议。

（一）健全和完善产业政策体系

1.健全产业支持政策

把握全球生物技术革命趋势，研究美国、英国、德国等发达国家合成生物发展战略，结合我国合成生物技术产业化状况及相关产业基础，确定合成生物产业发展的战略导向，研究制定国家合成生物产业发展规划。结合我国合成生物产业进展和未来发展的重大需求，研究制定合成生物技术、产业发展路线图，确定战略方向和重点突破点，实现从基础研究到技术创新，从产业体系建设到规模化应用的多层次、分阶段的稳定快速发展。制定研发、生产、应用各环节配套政策，构建规范的政策体系，明确相应的主管部门，厘清权责，建立科学、理性、有效、可行的管理原则。

2.创新产业发展的体制机制

构建产业发展的组织机制，建立由国务院领导担任组长，由发展改革委、工信、科技、卫健、农业、市场、能源等部门共同参与的合成生物产业发展领导小组，组织开展联合攻关、成果转化、示范应用、标准制修订等工作。成立合成生物产业发展专家咨询委员会，由国家高端智库、科研院所、高等院校、行业协会、重点企业等各界专家共同参与，共同开展合成生物产业战略性、前瞻性及热点、难点问题研究，开展合成生物产业政策解读、成效宣传、经验总结、宣介推广等工作。选取京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝等有条件的地区，探索建设国家合成生物产业先导区，在产品准入、上市及生物安全监管、知识产权保护等方面大胆尝试改革创新，积极探索体制机制和政策的先行先试；在知识产权保护、科技成果转移转化、人才引进、金融扶持等方面开通绿色通道，给予更大力度的政策支持。

3.推动产学研深度融合

鼓励企业、高等院校和科研机构之间开展深层次合作，建立产学研一体化的创新体系。以促进合成生物技术成果的转化为目标，围绕合成生物产业化技术研发及制备工艺、催化工艺和物种定向选择工艺等基础技术，推动产学研用联合攻关，着力突破共性技术与前沿技术，推动基础研发、应用研究和产业应用协同。针对我国合成生物产业发展的瓶颈和痛点、堵点，集聚先进技术能力、资金和人才等核心要素，建立“产—学—研—用”协同创新中心和合成生物技术国家重点实验室，提高工业酶和工业菌种的创新和改造能力，加速实施国家生物基产业强化工程，积极融合人工智能等新一代信息技术，推进合成生物生产制造模式创新。

（二）做优做强合成生物产业内核

1.加强合成生物技术自主创新

结合国际研究发展趋势加强基础研究，开展前沿领域探索与关键技术研发。以形成自主知识产权的合成生物技术为主攻方向，加强对高通量育种芯片、高效基因分型、全基因组选择和融合基因编辑等关键新技术研究。引导企业构建多管线菌种研发能力，实现工业菌种创制，不断提升菌种构建、改造、筛选和迭代的能力。加强菌种构建、发酵、分离、提取、纯化等产业化技术开发，以及高效、低成本的工业化大生产工程能力建设。利用国家重点研发计划等支持渠道，加快底盘技术、关键试剂、耗材等自主研发与产业化进程。构建具有自主知识产权的菌株资源库、生物元件库、信息数据库。把握生物技术与数字化技术融合发展趋势，支持AI辅助新药研发、计算机辅助酶分子设计等技术及生命信息采集工具、工业软件、基础元器件和模块等发展应用。加快微生物反应器、过程传感检测等国产装备研发、应用与推广，健全装备制造、维修等标准和服务规范体系。

2.加强龙头企业培育

根据产业演化的一般规律，龙头企业培育大多从底层技术攻关起步，逐步掌握关键核心技术。在推进合成生物产业发展过程中，我国应设定相应的技术创新能力、产业化能力门槛，通过实施技术创新工程、制造业能力提升工程等，对目标企业给予强有力的支持。加快构建以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系，努力实现底层技术、产品开发、推广应用的重大突破，形成一批具有产业生态主导权的龙头企业。

3.加快提升产业配套能力

提升生产装备智能化水平，针对发酵罐、培养基、酶制剂、生化检验检测仪器等关键装备及关键材料短板开展重点攻关。不断完善合成生物产业发展所需的设计软件、基础算法、大数据分析、生物信息学、测试条件、高端培养试剂、仪器装备等条件，围绕合成生物技术标准、产品质量标准、生物安全评价体系、监管技术研究和监管体系等方面，推动高等院校、科研院所、企业、行业协会多方联动，研究制定行业标准、国家标准。

4.推进原材料体系多元化

为突破合成生物产业原材料单一的困境，我国需要构建多元化生物制造原料体系。促进以淀粉和脂肪为代表的原材料和以木质纤维素为代表的原材料进一步实现产业化应用，使成熟原料的合成生物关键技术应用得以更有效推广。聚焦合成生物技术和产业前沿，建立以二氧化碳、一氧化碳、乙醇等新型生物制造原料为基础的原材料体系，研究生态固碳转换向生物能源转化的基本规律，以实现二氧化碳在大规模工业领域的生态循环，助力我国“双碳”目标实现。

（三）加强产业发展的保障体系建设

1.打通合成生物产品上市渠道

合成生物是一种新技术，生物制造是一种新的生产方式，是以生物生产的方式来制造物质和产品。对于合成生物技术和产品，消费者需要有一个认识、认可、接受的过程。当前，我国合成生物产品的生产、质量保障和安全监管体系亟待完善。为突破合成生物产品上市障碍，提高消费者对合成生物产品的了解度和接受度，政府部门需要结合合成生物技术及产品特征，完善产品生产、质量保障和安全监管体系；对监管队伍开展产业技术培训，形成科学合理的监管规范引导；加快完善合成生物产品生产、入市的审批认定细则，做好对各国已认定的合成生物产品的审批认定。

2.推进产业投资渠道多元化

以新质生产力发展的耐心资本为指引，加强对合成生物产业的投资引导，不断拓宽产业投资渠道。建立多样化投资组合模式，分散投资风险，将资金投入多个不同方向的合成生物项目中，如医药、农业、能源等领域。鼓励国有资本支持合成生物企业做大做强，以此推动各方资本在生物制造领域加强投入，使我国合成生物企业在全球竞争中占据优势地位。推进风投和产业基金等投融资主体创新，促进其积极参与合成生物产业发展，建立健全合作机制和平台，引导社会资本持续为产业创新提供支持。鼓励企业加大技术创新资金投入，予以相应的回报与补偿，并鼓励企业与高等院校和科研机构联合，协同创建良性的资本与科技互动格局。设立合成生物产业投资专项基金，集中资源投入合成生物创新项目，提供从早期研发到商业化的全程支持。在投资前进行深入的技术评估，聘请专业的技术专家团队，对项目的技术可行性、创新性和市场前景进行全面评估。

3.加大产业开放合作力度

合成生物产业具有全球性竞争与合作的特点，我国应提高合成生物产业开放水平，加强与世界各国在合成生物领域的交流与合作。第一，我国合成生物企业可以参与国际项目合作，加入国际组织，与国际同行共同推动合成生物产业的发展，积极参与国际标准的制定，确保企业产品符合国际法规。第二，与国际顶尖科研机构和高等院校联合研发项目，分享资源和技术，共同推动合成生物产业发展。第三，积极开展产业国际合作，与国际企业建立战略联盟或成立合资企业，共同开发和推广新技术及产品。第四，与国际供应链企业合作，优化原材料采购、生产和销售渠道，降低成本，提高效率。第五，积极推进全球合成生物技术在华转化，支持外商投资依法设立研发中心，更好利用全球技术转移大会等平台。

4.统筹产业发展与安全

合成生物产业链的韧性和完整性关系发展大局。我国应着眼提升产业链供应链韧性，聚焦合成生物关键核心技术攻关和产业体系建设，致力于保障产业发展总体安全稳定。着力补强产业链薄弱环节，一个更加自主可控、安全可靠的产业体系必将为产业高质量发展提供持久动力。主动推进合成生物技术开放式创新，避免我国合成生物产业被全球生产网络和创新体系疏远。针对合成生物产业发展带来的生物安全风险，我国应制定和完善生物安全法律法规，明确生物安全责任主体和监管职责，为生物安全提供法律保障。提升生物安全监管能力，加强生物安全监管机构和队伍建设，提高监管能力和水平。增强生物技术安全、实验室生物安全、人类遗传资源与生物资源安全等事件案例的国际互鉴与技术经验分享，加强生物安全基础设施建设，提升生物安全风险监测、评估和保障能力。

5.做好公众科普宣传

合成生物技术属于前沿科技领域，其发展与应用伴随着公众的关注与疑虑。为此，我国应加强合成生物科普宣传工作，提高公众对合成生物技术和产业的认知度和接受度。通过举办科普讲座、发布科普文章、制作科普视频等方式，向公众传播合成生物技术科学知识和应用前景。与主流媒体合作，进行专访或报道，提高合成生物产业的曝光度。利用社交媒体广告功能，向潜在的目标受众精准投放科普内容。根据公众反馈和市场需求，引导合成生物制品等产品的舆论导向，不断调整和优化科普宣传的内容和形式。跟踪合成生物产业最新进展和动态，及时将新的科普内容呈现给公众。

（本文节选自“现代化新征程丛书第二辑”之《合成生物产业——经济增长的新引擎》，王忠宏、马延和主编，中国发展出版社2024年6月第1版，内容略有删减）