推進合成生物產業高質量發展的思路與建議

一、合成生物產業發展趨勢及未來市場空間分析

（一）合成生物產業發展趨勢展望

從底層技術來看，合成生物產業發展將帶動基因測序、基因編輯等使能技術迭代升級和成本下降。基因測序技術是合成生物技術的基礎，對合成生物產業發展具有決定性作用。基因測序技術從第一代發展至第三代，在提升基因測序效率的同時，也促進了基因測序的成本顯著下降。第一代測序技術時期，完成人類全基因組測序需要30億美元，而2019年人類全基因組測序的成本已經降至1000美元。預計未來10年內，基因測序成本將繼續下降至100美元以下。在基因編輯技術方面，合成生物產業已有很多適用于不同宿主的基因編輯方法，如Gibson Assembly、酵母同源重組、大腸桿菌Red重組，這些方法將來自不同生命體的DNA片段，整合至工程宿主中，實現下游的代謝工程、代謝組學、異源表達等研究和應用。與此同時，合成生物領域的使能技術融合也已成為趨勢。具體而言，基因三大技術正加快融合系統生物學、組學、蛋白質工程等學科。在蛋白質工程方面，AI機器學習技術被運用于蛋白質折疊的模擬，對酶的改造和蛋白藥物的設計進行深度賦能；在組學方面，數學統計學方面的技術也得到運用，賦能大規模的數據統計和計算，用以研究細胞的生命活動規律。未來，合成生物將向系統化方向發展，有望全面實現各種化合物的低成本、高效率生產。

從應用領域來看，2030年之前合成生物技術應用以散點突破為主。例如，化學和材料領域的部分基礎化學品及聚合物、農業和食品領域的少數食品添加劑、植物蛋白及發酵蛋白作為替代蛋白、醫療保健領域的創新細胞和基因療法、部分原料藥合成，以及消費品領域的部分功能性小分子和重組膠原蛋白技術等。2030—2035年，圍繞各大領域的合成生物技術應用進一步拓展，并實現部分全新子品類的技術突破和規模化生產。例如，材料領域的高性能蛋白、食品領域的細胞培養蛋白、農業領域的共生固氮技術、醫藥領域的工程菌療法等。2035年以后，合成生物技術有望在熱門應用領域及技術瓶頸較難突破的領域實現產業化應用，如活體功能材料、光合作用優化、器官再生等。此外，合成生物技術也將在生物質燃料、環保等領域進一步發揮作用。

目前，我國合成生物技術已經在部分領域實現較好應用，但也有部分領域的應用發展緩慢，產業應用的梯次特征鮮明。具體來看，醫藥、化工領域發展基礎較好，但尚未成為引領者的角色。在相關政策的支持引導下，農業、食品領域有望優先實現合成生物技術的規模化應用，成為產業快速發展的新生力量，其他領域也將得到進一步發展。由于合成生物產業整體處于發展初期，資本市場持積極態度，除醫藥、化工、農業、食品領域之外，其他消費品領域、能源領域版圖有望隨著產業的蓬勃發展而進一步擴張，產品也將不斷更新迭代。總體而言，目前我國各領域處于合成生物技術應用的發展初期，產品類型較少，未來合成生物產品將會不斷涌現。

（二）合成生物產業未來市場空間分析

在主要國家和地區的政策支持和技術進步的雙重驅動下，全球知名投資機構、創新研發企業紛紛進入合成生物產業賽道，助力產業加速發展。據統計，過去五年全球合成生物產業市場規模年均增長率高達27%。麥肯錫研究院預測，未來全球60%的物質生產和45%的疾病治療問題最終可能通過合成生物技術解決，在未來10–20年合成生物產業帶來的年直接經濟效益將達到1.8萬億～3.6萬億美元。貝哲斯咨詢預測，到2027年，全球合成生物產業市場規模將達到2784.39億元人民幣，年復合平均增長率為24.8%。Research Nester預測，全球合成生物產業市場到2035年年底將獲得約2880億美元的收入，在預測期內（即2023—2035年）年復合增長率約為29.50%。在產業快速發展的作用下，合成生物技術將進一步發揮節能減排效應。經濟合作與發展組織（OECD）預測，合成生物技術在全球制造業中應用占比的提升，每年將減少二氧化碳排放量12億～25億噸。

據市場研究公司Research And Markets預測，中國將成為合成生物產業發展潛力最大的市場之一。未來幾年，我國合成生物市場規模的增長率將保持在23%以上。

二、未來我國合成生物產業發展思路

為貫徹黨的二十大精神，落實習近平總書記關于發展新質生產力的重要指示，搶抓機遇期，將合成生物產業發展放在培育新質生產力、構建現代化產業體系、構筑國際競爭新優勢的突出位置。我國應突破合成生物使能技術，掌握生物制造核心工藝，實現高水平科技自立自強；提升企業創新能力和產業鏈配套能力，保障供應鏈安全穩定，壯大合成生物產業體系；完善產業發展政策體系，創新產業管理體制機制，加強高水平對外開放協作；推動新一代信息技術在不同應用領域與合成生物技術深度融合，形成創新驅動、綠色智能、多元協同、安全高效的合成生物產業生態。

（一）創新驅動，自立自強

提升合成生物技術原始創新策源能力，掌握關鍵技術及核心制造工藝，突破使能技術、基礎材料及核心裝備短板，實現技術和產業自立自強。

（二）市場主導，先行先試

既注重政府超前規劃引導、科學政策支持，也注重發揮市場機制調節的作用，激勵微觀主體不斷創新。在產品準入、上市及生物安全監管、知識產權保護等方面改革創新，先行先試。

（三）綠色智能，融合發展

推動新一代信息技術與合成生物技術深度融合，推進合成生物技術在不同領域應用，促進合成生物制造技術在各行業的滲透，實現生物技術與各行業的協同創新、耦合發展，助力節能降碳和綠色發展。

（四）重點突破，開放協同

支持合成生物技術優先在醫藥、食品、材料、農業等領域應用。支持東部地區與中西部地區原料主產區開展產業協作。鼓勵聯合研發、在華技術轉化及產品國際銷售等開放合作。

三、未來我國合成生物產業發展的對策建議

當前，我國合成生物技術應用和產業化正處于關鍵時期。我國雖然具備合成生物技術產業化的基本條件，產業培育和發展也取得了顯著進展，但仍面臨合成生物關鍵技術及前沿技術積累不充分、龍頭企業數量較少、核心裝備水平滯后、市場化機制不健全等挑戰。為推動我國合成生物產業高質量發展，本書提出以下對策建議。

（一）健全和完善產業政策體系

1.健全產業支持政策

把握全球生物技術革命趨勢，研究美國、英國、德國等發達國家合成生物發展戰略，結合我國合成生物技術產業化狀況及相關產業基礎，確定合成生物產業發展的戰略導向，研究制定國家合成生物產業發展規劃。結合我國合成生物產業進展和未來發展的重大需求，研究制定合成生物技術、產業發展路線圖，確定戰略方向和重點突破點，實現從基礎研究到技術創新，從產業體系建設到規模化應用的多層次、分階段的穩定快速發展。制定研發、生產、應用各環節配套政策，構建規范的政策體系，明確相應的主管部門，厘清權責，建立科學、理性、有效、可行的管理原則。

2.創新產業發展的體制機制

構建產業發展的組織機制，建立由國務院領導擔任組長，由發展改革委、工信、科技、衛健、農業、市場、能源等部門共同參與的合成生物產業發展領導小組，組織開展聯合攻關、成果轉化、示范應用、標準制修訂等工作。成立合成生物產業發展專家咨詢委員會，由國家高端智庫、科研院所、高等院校、行業協會、重點企業等各界專家共同參與，共同開展合成生物產業戰略性、前瞻性及熱點、難點問題研究，開展合成生物產業政策解讀、成效宣傳、經驗總結、宣介推廣等工作。選取京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝等有條件的地區，探索建設國家合成生物產業先導區，在產品準入、上市及生物安全監管、知識產權保護等方面大膽嘗試改革創新，積極探索體制機制和政策的先行先試；在知識產權保護、科技成果轉移轉化、人才引進、金融扶持等方面開通綠色通道，給予更大力度的政策支持。

3.推動產學研深度融合

鼓勵企業、高等院校和科研機構之間開展深層次合作，建立產學研一體化的創新體系。以促進合成生物技術成果的轉化為目標，圍繞合成生物產業化技術研發及制備工藝、催化工藝和物種定向選擇工藝等基礎技術，推動產學研用聯合攻關，著力突破共性技術與前沿技術，推動基礎研發、應用研究和產業應用協同。針對我國合成生物產業發展的瓶頸和痛點、堵點，集聚先進技術能力、資金和人才等核心要素，建立“產—學—研—用”協同創新中心和合成生物技術國家重點實驗室，提高工業酶和工業菌種的創新和改造能力，加速實施國家生物基產業強化工程，積極融合人工智能等新一代信息技術，推進合成生物生產制造模式創新。

（二）做優做強合成生物產業內核

1.加強合成生物技術自主創新

結合國際研究發展趨勢加強基礎研究，開展前沿領域探索與關鍵技術研發。以形成自主知識產權的合成生物技術為主攻方向，加強對高通量育種芯片、高效基因分型、全基因組選擇和融合基因編輯等關鍵新技術研究。引導企業構建多管線菌種研發能力，實現工業菌種創制，不斷提升菌種構建、改造、篩選和迭代的能力。加強菌種構建、發酵、分離、提取、純化等產業化技術開發，以及高效、低成本的工業化大生產工程能力建設。利用國家重點研發計劃等支持渠道，加快底盤技術、關鍵試劑、耗材等自主研發與產業化進程。構建具有自主知識產權的菌株資源庫、生物元件庫、信息數據庫。把握生物技術與數字化技術融合發展趨勢，支持AI輔助新藥研發、計算機輔助酶分子設計等技術及生命信息采集工具、工業軟件、基礎元器件和模塊等發展應用。加快微生物反應器、過程傳感檢測等國產裝備研發、應用與推廣，健全裝備制造、維修等標準和服務規范體系。

2.加強龍頭企業培育

根據產業演化的一般規律，龍頭企業培育大多從底層技術攻關起步，逐步掌握關鍵核心技術。在推進合成生物產業發展過程中，我國應設定相應的技術創新能力、產業化能力門檻，通過實施技術創新工程、制造業能力提升工程等，對目標企業給予強有力的支持。加快構建以企業為主體、市場為導向、產學研相結合的技術創新體系，努力實現底層技術、產品開發、推廣應用的重大突破，形成一批具有產業生態主導權的龍頭企業。

3.加快提升產業配套能力

提升生產裝備智能化水平，針對發酵罐、培養基、酶制劑、生化檢驗檢測儀器等關鍵裝備及關鍵材料短板開展重點攻關。不斷完善合成生物產業發展所需的設計軟件、基礎算法、大數據分析、生物信息學、測試條件、高端培養試劑、儀器裝備等條件，圍繞合成生物技術標準、產品質量標準、生物安全評價體系、監管技術研究和監管體系等方面，推動高等院校、科研院所、企業、行業協會多方聯動，研究制定行業標準、國家標準。

4.推進原材料體系多元化

為突破合成生物產業原材料單一的困境，我國需要構建多元化生物制造原料體系。促進以淀粉和脂肪為代表的原材料和以木質纖維素為代表的原材料進一步實現產業化應用，使成熟原料的合成生物關鍵技術應用得以更有效推廣。聚焦合成生物技術和產業前沿，建立以二氧化碳、一氧化碳、乙醇等新型生物制造原料為基礎的原材料體系，研究生態固碳轉換向生物能源轉化的基本規律，以實現二氧化碳在大規模工業領域的生態循環，助力我國“雙碳”目標實現。

（三）加強產業發展的保障體系建設

1.打通合成生物產品上市渠道

合成生物是一種新技術，生物制造是一種新的生產方式，是以生物生產的方式來制造物質和產品。對于合成生物技術和產品，消費者需要有一個認識、認可、接受的過程。當前，我國合成生物產品的生產、質量保障和安全監管體系亟待完善。為突破合成生物產品上市障礙，提高消費者對合成生物產品的了解度和接受度，政府部門需要結合合成生物技術及產品特征，完善產品生產、質量保障和安全監管體系；對監管隊伍開展產業技術培訓，形成科學合理的監管規范引導；加快完善合成生物產品生產、入市的審批認定細則，做好對各國已認定的合成生物產品的審批認定。

2.推進產業投資渠道多元化

以新質生產力發展的耐心資本為指引，加強對合成生物產業的投資引導，不斷拓寬產業投資渠道。建立多樣化投資組合模式，分散投資風險，將資金投入多個不同方向的合成生物項目中，如醫藥、農業、能源等領域。鼓勵國有資本支持合成生物企業做大做強，以此推動各方資本在生物制造領域加強投入，使我國合成生物企業在全球競爭中占據優勢地位。推進風投和產業基金等投融資主體創新，促進其積極參與合成生物產業發展，建立健全合作機制和平臺，引導社會資本持續為產業創新提供支持。鼓勵企業加大技術創新資金投入，予以相應的回報與補償，并鼓勵企業與高等院校和科研機構聯合，協同創建良性的資本與科技互動格局。設立合成生物產業投資專項基金，集中資源投入合成生物創新項目，提供從早期研發到商業化的全程支持。在投資前進行深入的技術評估，聘請專業的技術專家團隊，對項目的技術可行性、創新性和市場前景進行全面評估。

3.加大產業開放合作力度

合成生物產業具有全球性競爭與合作的特點，我國應提高合成生物產業開放水平，加強與世界各國在合成生物領域的交流與合作。第一，我國合成生物企業可以參與國際項目合作，加入國際組織，與國際同行共同推動合成生物產業的發展，積極參與國際標準的制定，確保企業產品符合國際法規。第二，與國際頂尖科研機構和高等院校聯合研發項目，分享資源和技術，共同推動合成生物產業發展。第三，積極開展產業國際合作，與國際企業建立戰略聯盟或成立合資企業，共同開發和推廣新技術及產品。第四，與國際供應鏈企業合作，優化原材料采購、生產和銷售渠道，降低成本，提高效率。第五，積極推進全球合成生物技術在華轉化，支持外商投資依法設立研發中心，更好利用全球技術轉移大會等平臺。

4.統籌產業發展與安全

合成生物產業鏈的韌性和完整性關系發展大局。我國應著眼提升產業鏈供應鏈韌性，聚焦合成生物關鍵核心技術攻關和產業體系建設，致力于保障產業發展總體安全穩定。著力補強產業鏈薄弱環節，一個更加自主可控、安全可靠的產業體系必將為產業高質量發展提供持久動力。主動推進合成生物技術開放式創新，避免我國合成生物產業被全球生產網絡和創新體系疏遠。針對合成生物產業發展帶來的生物安全風險，我國應制定和完善生物安全法律法規，明確生物安全責任主體和監管職責，為生物安全提供法律保障。提升生物安全監管能力，加強生物安全監管機構和隊伍建設，提高監管能力和水平。增強生物技術安全、實驗室生物安全、人類遺傳資源與生物資源安全等事件案例的國際互鑒與技術經驗分享，加強生物安全基礎設施建設，提升生物安全風險監測、評估和保障能力。

5.做好公眾科普宣傳

合成生物技術屬于前沿科技領域，其發展與應用伴隨著公眾的關注與疑慮。為此，我國應加強合成生物科普宣傳工作，提高公眾對合成生物技術和產業的認知度和接受度。通過舉辦科普講座、發布科普文章、制作科普視頻等方式，向公眾傳播合成生物技術科學知識和應用前景。與主流媒體合作，進行專訪或報道，提高合成生物產業的曝光度。利用社交媒體廣告功能，向潛在的目標受眾精準投放科普內容。根據公眾反饋和市場需求，引導合成生物制品等產品的輿論導向，不斷調整和優化科普宣傳的內容和形式。跟蹤合成生物產業最新進展和動態，及時將新的科普內容呈現給公眾。

（本文節選自“現代化新征程叢書第二輯”之《合成生物產業——經濟增長的新引擎》，王忠宏、馬延和主編，中國發展出版社2024年6月第1版，內容略有刪減）