合成生物學是交叉學科的產(chǎn)物,研究范圍廣泛,包括了諸如合成代謝通路、生物傳感器、合成基因線路、生物材料、細胞工廠、無細胞表達系統(tǒng)、合成生命體等。
雖然看起來概念新穎,但仔細看每一種都或多或少涉及生物工程、基因工程。從生活中常見的維C、維E片的生產(chǎn)到胰島素制備,再到通過基因工程化改造淋巴細胞來治療癌癥都可以歸入其中。
近年來,合成生物學的熱度不斷攀升。不僅投資熱度高,更有不少科技大佬投身其中。
中信證券預計,2020-2025年,全球合成生物市場規(guī)模將保持22.5%的高年均復合增速,至2025年有望突破200億美元。
國內合成生物學發(fā)展仍處于早期階段,無論是投資還是創(chuàng)業(yè)面臨的都是藍海。
作為一個很可能引導生產(chǎn)力革新的行業(yè),合成生物學的回報率較高,風口未至,仍在起飛階段,無論何時投資,都有著長足的成長空間。
但與此同時,作為一個高壁壘行業(yè),合成生物學細分領域多,研發(fā)周期差異較大,投資機構難免要做“時間的朋友”,行業(yè)騰飛還需時間。
資本和大佬都看好“合成生物學”
近年來,合成生物學投資熱度顯著上升。尤其是2021年,合成生物學VC投資熱度前所未有的繁榮:
2021年Q1和Q2投資額提升快速;
Q3全球合成生物相關企業(yè)融資額創(chuàng)單季度歷史新高,投資金額高達61億美元,比前期提高33%。
2022年,合成生物學熱度不減:
2022年1月,高瓴以數(shù)億人民幣加碼西湖歐米Pre-A輪融資;
2022年3月,合成生物行業(yè)新秀態(tài)創(chuàng)生物完成第四輪融資。態(tài)創(chuàng)生物目前累計融資額過億美元;
2022年5月,微元合成宣布完成近億元人民幣的天使輪融資,由經(jīng)緯創(chuàng)投領投,博遠資本、河南投資集團匯融基金、險峰長青和浙江紅什跟投;
2022年6月,衍微科技宣布完成5000萬元人民幣的天使輪融資,由紅杉中國和峰瑞資本共同領投,水木創(chuàng)投和康裕資本跟投。
而二級市場上,凱賽生物和華恒生物,PE在70倍左右,遠超傳統(tǒng)化工行業(yè),這也昭示了市場對于合成生物學的看好。
麥肯錫報告顯示,截止到2021年,大部分合成生物學投資聚焦于藥物生產(chǎn)和保健品食品生產(chǎn)。
生物技術和制藥的投資占比最高,合成生物學可幫助生物技術和制藥公司開發(fā)新藥。
默沙東使用合成生物學方法為糖尿病患者開發(fā)了 Januvia(西格列汀)。
諾華開發(fā)了CAR-T療法 Kymriah來治療 B 細胞急性淋巴細胞白血病。
此外,近年來合成生物學在很多領域取得了進步,包括活體材料、生物計算、治療性基因組編輯、活體生物療法、多路診斷和細胞記錄、電子接口和第三代生物精煉廠。
值得一提的是,“生物經(jīng)濟”是美國經(jīng)濟的重要支柱,涵蓋藥品、食品和燃料生產(chǎn)各個方向。
2018年,美國商務部工業(yè)安全署對技術出口加強管控,合成生物學是重點管控、限制技術出口的的關鍵領域之一。
縱觀這幾年國際投資,會驚訝的發(fā)現(xiàn),合成生物學吸引了越來越多投資人的目光,尤其是科技巨頭。
前谷歌首席執(zhí)行官Eric Schmidt是世界上最成功的商業(yè)領袖之一。2010 年,他與人共同創(chuàng)立了創(chuàng)新奮進公司,這是一家早期風險投資公司,該公司已投資多個合成生物學公司,包括Zymergen、Bolt Threads、Ukko和GRO Biosciences。
推特的 Peter Thiel?是 Founders Fund 的合伙人,該機構投資了一些領先的合成生物學公司,尤其是那些提供基于云平臺來遠程執(zhí)行實驗的公司。Thiel?表示,過去 50 年來,包括生物學在內的許多領域都缺乏突破。因此,Thiel嘗試利用基于軟件的解決方案來尋找生物學突破。
科技創(chuàng)始人通常具備敏銳的直覺,而投資合成生物學則是因為他們看到了一個真正的機會,可以通過將計算機科學和互聯(lián)網(wǎng)的便捷性融入到下一個科技革命浪潮中。
還有什么比投資合成生物學更合適?
生命科學下半場?起飛階段的革命性技術
合成生物學其實已經(jīng)滲透到生活的方方面面,其中,最廣為人知的胰島素生產(chǎn)。
最初,人們從豬的胰腺中收集胰島素,但人們很快發(fā)現(xiàn)豬的生產(chǎn)速度滿足不了糖尿病人的需求。如果沒有合成生物學的參與,今天,人類需要一個比地球更大的地方來養(yǎng)豬,才能幫助全世界數(shù)億糖尿病患者。
幸運的是,上世紀70年代,科學家們發(fā)現(xiàn)可以通過基因改造微生物,將人胰島素基因插入酵母細胞,促進這種治療糖尿病的關鍵蛋白質的產(chǎn)生,這也是基因泰克誕生之初的故事。
合成生物學的這一開創(chuàng)性應用催生了生物技術產(chǎn)業(yè)。在這里,合成生物學落地的主要場景為通過改造微生物,生產(chǎn)具有高附加值、通過傳統(tǒng)方法化學生產(chǎn)成本較高、碳排放較大或難以大量獲得的產(chǎn)品。
相對于生物工程和基因工程,合成生物學的概念外延了很多,但核心離不開創(chuàng)新和工程化:
創(chuàng)新是跨學科交流迸發(fā)的靈感火花;
工程化是合成生物學的愿景,即從實驗室研究走向工程化應用。
由于能夠克服與當前生物制藥生產(chǎn)相關的基因設計、表達優(yōu)化、產(chǎn)量穩(wěn)定性、發(fā)酵和純化的限制,合成生物學大大擴展了生物制藥、藥物開發(fā)規(guī)模和范圍。同時,合成生物學大大降低原材料成本,縮短了產(chǎn)品周期。
對于某些特定的化學品,生物法大部分反應步驟均在微生物或酶的作用下進行,反應條件更溫和、流程更簡單,反應過程中的低碳環(huán)保;生物基材料因熱塑性而方便回收利用,可減少環(huán)境負擔。
合成生物學可能會改變大量產(chǎn)品的制造方式,從實驗室培育的肉類到化妝品再到可生物降解的包裝,不僅降本增效而且環(huán)境友好。
合成生物學是綠色制造的核心。通過生物化工生產(chǎn)的產(chǎn)品,可以節(jié)省大批的人力物力成本。
以維生素C合成為例,維生素 C 的生產(chǎn)工藝方法具體的發(fā)展過程可以分為三個階段:濃縮提取法、化學合成法和微生物發(fā)酵法。
相比濃縮提取法和化學合成法,微生物發(fā)酵法生產(chǎn)維生素 C 的收率更高,生產(chǎn)條件溫和,得到廣泛應用。
類似的例子不勝枚舉,包括維生素E、人參皂苷乃至化工材料。
合成生物應用場景豐富,涵蓋醫(yī)療健康、化工、農(nóng)業(yè)、食品、消費品等;同時,行業(yè)技術不斷推進,在DNA合成、組裝及基因編輯技術進步下,有望大幅度改善行業(yè)通量和成本。
目前國際上的合成生物學企業(yè)及其主要應用如下:
在醫(yī)療保健領域,各種公司已經(jīng)使用合成生物學來設計使微生物能夠生產(chǎn)醫(yī)學相關藥物的途徑。例如:Poseida Therapeutics公司使用基因編輯技術開發(fā)治療多發(fā)性骨髓瘤和前列腺癌等疾病的方法。Amyris Inc. 設計了酵母菌株以開發(fā)抗瘧疾藥物青蒿素。
此外,合成生物學還可以改善體外藥物生產(chǎn)。Codexis 利用合成生物學開發(fā)了一種更有效的酶,用于合成小分子藥物。
生物工程和自動化平臺公司正在構建軟件和硬件解決方案,以實現(xiàn)合成 DNA 生產(chǎn)的快速擴展。Desktop Genetics正在為 CRISPR 基因編輯構建一個人工智能驅動的平臺。
風口未至,起飛仍需蓄力
投資者對合成生物學的關注重點在于大規(guī)模工業(yè)化后的經(jīng)濟效益,而當下政府鼓勵科研成果合理轉化,而非揠苗助長。
國內某生物合成專家表示,目前雖然國內的優(yōu)秀實驗室成果很多,但成果轉化比例不算高,因為工業(yè)放大還需要優(yōu)化生產(chǎn)條件,評價成本,而目前還沒有完備的成果轉化體系。
作為一個綜合學科衍生產(chǎn)物,合成生物學的產(chǎn)業(yè)化必須依附當下的科研進展,而國內研究還有很大成長空間。
因此,目前合成生物學的發(fā)展還在起步階段,風口未至。
這都沒能阻止投資者的熱情,巨額融資催生出了雨后春筍般崛起的新興生物技術公司,吸引了更多的人進入行業(yè),一定程度上促進了行業(yè)的發(fā)展。
目前國內外合成生物學企業(yè)不過50多家,國內不過十余家。
2020年12月工程生物產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)分析平臺EB Insights發(fā)布的《全球最值得關注的50家合成生物學企業(yè)》可以發(fā)現(xiàn),其中的中國企業(yè)共有九家:杭州恩和生物(Bota Biosciences)、北京博雅基因、北京合生基因、蘇州泓迅科技、上海凱賽生物、北京藍晶微生物、南京傳奇生物、深圳森瑞斯生物、深圳鑫飛生物。
各大廠家都在各自的合成生物學細分領域有所建樹:
凱賽是國內唯一布局生物化工領域從基因工程——菌種培養(yǎng)——生物發(fā)酵——分離純化——化學合成——應用開發(fā)的全產(chǎn)業(yè)鏈上市公司。
華恒生物是一家專業(yè)以丙氨酸系列產(chǎn)品為主的氨基酸等生物基產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn) 與銷售的國家火炬重點高新技術企業(yè)。
傳奇生物旗下的百斯杰則是國內合成生物學分支——工業(yè)酶制劑龍頭。
雖然已經(jīng)默默發(fā)展了二十年,合成生物學發(fā)展尚處于早期階段,此時無論是投資還是創(chuàng)業(yè),該行業(yè)都存在巨大機會。
合成生物學或許終將起飛,但可能不是現(xiàn)在。