合成生物学具有丰富的应用领域，包括医疗健康、食品、工业化学品、农业等。其中，医疗健康是第一大应用领域（2019年占比达到40%），其次为科研和工业化学品。

合成生物学在医疗健康领域的应用相当广泛，涉及创新疗法（细胞免疫疗法、RNA药物、微生态疗法等）、体外检测、医疗耗材、药物成分生产和制药用酶等诸多方向。

未来随着合成生物学的深度介入，将为医疗健康领域带来巨大变革，同时也给行业带来巨大的想象空间和市场机会。

医疗健康：合成生物学第一大应用领域，市场规模达50亿美元

近年来，资本在合成生物学赛道掀起了一轮轮投融资热潮。特别是一级市场，据星矿数据统计，2022年国内有超过50家合成生物公司宣布完成融资。

合成生物学具备的“颠覆性”、“革命性”、“高壁垒”等显著特点，让行业呈现出巨大的市场前景。根据CB Insights统计显示，2019年全球合成生物学的市场规模为53亿美元， 预计2024年将扩容至189亿美元，年复合增长率为28.8%。

这意味着，未来合成生物学将有望成为千亿级赛道。

在诸多应用领域中，医疗健康是合成生物学最为重要的一环，而且市场潜力巨大。据CB Insights预测，合成生物学在医疗健康领域的市场规模将从2019年的21亿美元增长到2024年的50亿美元，CAGR达到18.9%。

另外，根据麦肯锡预测，未来10-20年，在全球范围内医药健康领域每年直接产生的潜在经济影响约 0.5-1.3万亿美元，约占合成生物学总影响的35%。

▲来源：CB Insights，波士顿咨询集团，《合成生物学信息参考》东吴证券研究所

根据东吴证券研报显示，合成生物学在医疗健康领域的应用涉及四个层面，覆盖十大应用方向。

具体来看，在分子层面的应用方向，包括疾病机制的认识、合成疫苗、基因治疗和工程噬菌体/病毒疗法；

在细胞层面的应用方向，包括疾病诊断、工程微生物疗法、细胞疗法和药物发现与生产；

在生态层面的应用方向，主要为微生物群落疗法，也就是通过合成微生物群落，实现复杂生理功能治疗疾病；

在器官异种移植层面，就是通过合成生物学技术克服排斥反应等，实现器官的异种移植。

▲合成生物学在医疗健康领域的应用来源：解码合成生物，东吴证券研究所

合成生物学在医疗健康领域应用广泛，合成疫苗、创新疗法…

如前文所述，合成生物学不仅渗透了生活的方方面面，还广泛应用于医疗健康的各个细分领域。

从产业链情况看，合成生物学公司在生物医药领域呈现垂直化的产业链分布，在上中游都有完善的布局，主要分为：

上游为工具型公司，主要注重DNA/RNA编辑合成等基础技术工具的研究，例如华大基因、金斯瑞生物科技、丽珠医药等；

中游为平台型公司，注重合成质粒和微生物或提供合成生物学平台设计方案，涉及Zymergen、Amyris、蓝晶微生物、通用生物等公司；

下游为产品应用型公司，注重合成生物学技术的实际应用，包括医疗器械（如四环医药等）、医美护肤（如华熙生物、巨子生物等）、创新疗法（如博雅辑因等）、医药原材料（如华恒生物、健康元、金城医药、华东医药等）。

▲合成生物学在生物医药领域的产业链划分资料来源：各公司官网，中金公司研究部

最典型的应用，莫过于利用合成生物学帮助生物技术和制药公司开发新药或疫苗合成。

例如，默沙东就是利用多轮定向优化酶的催化活性，实现了明星降糖药DDP-4抑制剂西格列汀超99.95%的生产纯度。而使用传统的化学合成方法较难合成西格列汀，往往需要重金属和高压的条件，原因是其分子结构中具有立体构象专一的氨基。

西格列汀采用生物合成方法实现的产品总得率和生产效率均显著高于化学合成方法。中国首个使用生物合成技术的西格列汀仿制药，正是由合成生物学公司弈柯莱生物和糖尿病龙头企业通化东宝联手打造而来。

在合成疫苗应用方向，可以通过合成生物的生物设计，直接设计mRNA、DNA疫苗，通过重编程基因以产生减毒病毒，以辉瑞的mRNA疫苗研发、人工合成脊髓灰质炎病毒最为典型。

在创新疗法方面，美国生物制药公司Poseida Therapeutics使用基因编辑技术来开发治疗多发性骨髓瘤和前列腺癌等疾病的方法，也有药企根据合成生物学原理设计含有不同抗原识别模式受体结构的CAR-T细胞，继而开发出CAR-T细胞疗法，甚至优化CAR结构以提高功效、攻克实体肿瘤。

除此以外，合成生物学在医疗健康领域的应用方向，还包括微生物疗法、药物发现与生产、器官异种移植等。

例如，赛诺菲曾基于合成生物学大规模生产通过基因工程合成酵母制成的抗疟疾药物青蒿素半合成；2022年有一位57岁的男性患者在马里兰大学医学中心接受了基因编辑猪心脏的移植手术。

上市药企布局合成生物学，华东医药、川宁生物…

合成生物学给医疗健康领域带来的巨大变革，吸引了不少上市药企抢滩布局。

例如，华东医药已经在工业微生物领域深耕40余年，而合成生物学正是其工业微生物发展所依托的核心技术之一。2022年上半年，公司工业微生物板块整体收入继续保持良好发展态势，与去年同期相比增长31%。

华东医药于2022年5月投资成立的全资子公司珲益生物，拥有较强的合成生物学技术水平，通过对酵母、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等高效工程菌株的基因构建与改造，实现生物技术在制药工程、精细化工、新型生物材料等领域的广泛应用。

川宁生物为科伦药业的抗生素中间体生产基地，主要以合成生物学研究为核心，专注保健品原料、生物农药板块、高附加值天然产物、高端化妆品原料、生物可降解材料等产品的研发、生产和销售业务。

2022年前三季度，川宁生物实现总营收29.4亿元，同比增长15.83%，归母净利润为3.32亿元，同比大幅增长93.31%。

▲川宁生物的抗生素中间体产品收入情况来源：招股说明书

金城医药正在推动“高门槛合成生物学领域、高端医药中间体与原料药及高质量化学制药产业链、CMO/CDMO”三大创新发展方向，并通过面向生物催化（酶催化）和生物合成（细胞工厂）两大主要方向，建设金城合成生物学研发平台，聚焦多手性催化和高难度化学合成的酶催化产品以及高附加值的生物合成产品，目前已形成从上游研发、中试放大到产业化落地整条产业链的合成生物学平台。

浙江震元从事发酵工业生产已有五十年的历史，在生物发酵、药物合成等领域拥有较强的技术优势和相当的工业化生产经验，拥有一批国内市场不是唯一就是第一的原料药、制剂产品，包括丁二磺酸腺苷蛋氨酸、克拉霉素、罗红霉素等。

浙江震元的控股子公司震元生物，主要采用基于合成生物技术的生物发酵法生产质量优秀、环境友好的生命营养品，生产经营的产品包括氨基酸、抗氧化剂、健康糖类、功能性脂肪酸等，主要用于医药、食品、保健品、饲料等领域。

结语

总结来看，合成生物学在医疗健康领域的应用相当广泛，涉及药物发现、医疗预防、创新疗法等各个方向，而且展现出的市场潜力十分巨大。

可以预见，在未来的很长时间内，医疗健康仍是合成生物学的重要应用领域之一。而通过借助高技术壁垒、颠覆性的合成生物学，医疗健康领域也将迎来巨大变革。

【参考资料】

1.《医药行业合成生物学深度报告：合聚万物，成致未来》，东吴证券

2.《中金|医疗健康：合成生物，引领未来》，中金点睛，2022-09-19

3.《合成生物行业：2022年中国合成生物学产业发展报告》，创业邦