30萬億美元的潛在市場，合成生物學如何助力中國經濟新增長？
今年政府工作報告中提及了一些新興產業，除了氫能、新材料、創新藥等等之外，生物制造、低空經濟是政府工作報告里首次提到的行業。
“生物制造”并不是一個新概念，中美都很重視這個賽道的巨大潛力，比如美國此前出臺過《國家生物技術和生物制造計劃》，而中國也出臺過《“十四五”生物經濟發展規劃》等等。
生物制造，往大一些說是“合成生物學”的最重要的應用，自2013年人類發明了基因編輯技術——CRISPR-Cas9之后，就取得了飛速發展。這項獲得了諾貝爾化學獎的技術，讓人類擁有了“上帝之手”。如果說計算機是由0、1兩個指令構成的二進制代碼組合，那么合成生物學的底層則是A（腺嘌呤）、G（鳥嘌呤）、C（胞嘧啶）、T（胸腺嘧啶）等堿基，所構成的四進制代碼組合。
更進一步，我們可以利用工程學的方法（比如“設計、構建、測試、學習”），尋找到合適的基因片段，將一系列基因組件重新設計和組合，將之放至微生物細胞里，這些微生物就變成了一個個微小的“工廠”，進行獨特的生物化學反應，最終高效地代謝出目標產物。
圖片
合成生物學的目標產物包羅萬象，包括醫藥、農業、能源、消費品等領域，既包括了下游的產品公司，也包括了中上游的產業鏈公司。
合成生物學是一項底層技術，可以跨學科、跨行業，應用場景廣泛。所以麥肯錫預測，未來60%的物理實體都可由合成生物制造；波士頓咨詢公司（BCG）預測，到本世紀末，合成生物將廣泛應用于占全球產出三分之一以上的制造業，按價值計算在30萬億美元量級。
從中國的角度來說，我們所強調的是“生物制造”，它屬于合成生物學領域里更偏制造的環節，是更加腳踏實地，利用國內傳統發酵的大規模產能和發酵制造功底，升級菌株，生產出附加值更高且盈利的產品。
本文就是更進一步的解釋，為什么生物制造在政府工作報告的“新興產業和未來產業”中，被提到了非常重要的位置？中國公司如何走出一條不同的道路？
政策推動+技術進步，推動產業化進程加速
近年來，合成生物改變了傳統的工業生產方式，以更綠色、更高效的方式在醫藥、能源、材料、化工、農業等領域得到廣泛應用，故合成生物也被譽為“第三次生物技術革命”，有望成為新的“黃金賽道”。
從政策端來看，合成生物學作為現代生物前沿技術，已經成為各國必爭的技術高地，各國政府政策頻出以促進產業快速發展。世界經濟合作與發展組織（OECD）2014年發布 《合成生物學政策新議題》認為合成生物學領域前景廣闊，建議各國政府把握機遇；美國早在2006年便成立合成生物學工程研究中心，美國白宮、國會、國防部、科學 院、科學基金會等均發布過相關政策支持合成生物學發展；歐盟、德國、英國、日本等發達經濟體也陸續發布政策，其中歐盟《戰略創新與研究議程2030》提出“2050 年循環生物社會”；中國“973”、“863”等國家重點基礎研究發展計劃也建立了 合成生物學專項，2022年5月，國家發改委印發《“十四五”生物經濟發展規劃》，提出在醫療健康、食品消費、綠色低碳、生物安全等重點領域發展生物經濟，十四五期間生物經濟成為推動高質量發展的強勁動力。為促進合成生物產業發展，中國從中央到地方政府紛紛推出各項扶助計劃。
根據麥肯錫分析，未來生物制造的方式有望對傳統行業帶來巨大影響。專業人士認為，“國家頂層設計上的重視，地方政府的積極響應，都為合成生物行業的發展帶來了堅定的信心。政府高度重視合成生物學的發展，并提供了大量的資金和政策支持，推動了該領域的快速發展。”
值得關注的是，以合成生物學為核心的生物制造，正在成為新一輪大國博弈的焦點，中國的合成生物學在全球已經處于相對靠前的有利位置。
從技術端來看，基因檢測技術、編輯技術飛速發展。以合成生物學最基礎的基因測序為例， 過去20年基因測序的效率大幅提升、成本大幅降低，為合成生物學產業創造了良好 的發展基礎。第二代測序技術發展出來之后，基因測序成本開始實現斷崖式下降， 即超摩爾定律現象。
現階段合成生物學相關技術的發展逐漸由科研探索驅動開始轉為工程能力驅動，賦能傳統行業，提供高質量解決方案。目前，通過合成生物制造已經成功實現了一批醫藥、大宗發酵產品、可再生化學與聚合材料、精細化工品、天然產物、未來農產品等重大產品的生物制造，甲醇、甲酸以及二氧化碳等一碳原料利用方面也不斷取得進展。
領先的中國生物制造本質是高端制造業
中國和美國是全世界范圍內最重視合成生物的國家，中國在最新的支持政策里更偏向制造端。面對這項“顛覆性科技”（波士頓咨詢定義），以及未來60%的物理實體都可能由合成生物制造而成（麥肯錫），大家都不敢怠慢。
中美在合成生物上各有所長，傳統意義上來說美國整體的基礎研究比中國更早更強，所以在菌種生物學研究上更具優勢，通量高、代碼庫迭代快等，然而過去10年中國在這個領域也迅速發力，尖端科學家發力明顯，合成生物學國家級基礎設施建設也迅速落地。另一方面，中國的優勢則在于發酵產業的基礎，成本低。中國是全球發酵大國，在現代生物發酵產品中占全球70%以上份額，全球醫藥原料85%來自中國，也擁有合成生物學領域全球最大的中間性試驗轉化平臺，供應鏈更加完整。
相比之下，生物制造環節反而是美國的短板。特別是缺乏發酵工程師，原材料進口依賴度高，且人工成本高，這導致美國合成生物供應鏈不完整，也是很多企業在最終落地環節出現問題的原因，不得不去巴西或歐洲尋找產能。
但中國生物制造產業的問題在于，雖然產能規模龐大，但普遍品種老化，附加值偏低，產業端面臨內卷和虧損等等問題。此時如果能產業升級，逐漸生產更高附加值的產品，這意味著要迭代菌株并提升工藝水平，才能進入2.0時代釋放出巨大的市場潛力。
要想實現升級，最重要的是菌種改造。一個優秀的菌株，可以讓生產環節不做太大改造的同時，實現從低附加值產品轉為高附加值產品。比如同樣是一套設備，更新菌株后，可以從生產3-4千元一噸的果葡糖漿，變成2-3萬元的阿洛酮糖。
同時，要想突破量產，最核心的是在前期菌株設計中，就要采取“以終為始”的策略。要結合考慮在全球范圍內，有哪些可用的工藝流程、設備條件，這樣才更具投產的可能。如果僅僅在實驗室條件下，其實可以通過很多方式來做出漂亮數據，但這些“華而不實”的手段在最終生產中，一定很難實現量產。
當然，這就對研發的真正實力提出了極高要求，因為很多實驗室技術都不能用。誰更有菌株開發經驗、有足夠的工業化生產經驗/know-how積累，有更先進的基因編輯工具和代謝流設計能力等等，誰能構筑新時代的產業壁壘。
總之，生物制造是一個非常有潛力的賽道，而中國在技術端追趕得很快，同時又具備歐美欠缺的成熟產能和生態鏈，如果能實現產業技術升級，將創造出巨大的產業新效益。
當然，生物制造與傳統化工，并不是替代關系，更多是融合。比如最近大火的司美格魯肽，諾和諾德就是通過生物發酵法與化學合成（固樣合成）結合來做。
在如今的大環境下，生物制造的發展方向越來越清晰——這應該是一個接地氣的高端制造業，而非只是宏大敘事。再無法依靠通過一個概念，經歷多年虧損來換取未來潛在的大爆發。
歸根結底，中國的生物制造公司已經不再需要對標美國，現在更需要討論的是“你的產品、平臺，最終能干一些什么事情？選品到底是什么樣子的？技術壁壘在哪里？成本優勢在哪里？產能如何落地？如何設計產能爬坡的速度？什么時候能有收入和利潤？” 在中國做生物制造，最核心的是未來幾年整個公司發展落地的確定性，商業化路徑是要走得通的。
對于終端產品來說，一個經驗法則是新產物需要降低至少20-30%的成本，或者是有新功能，才能令客戶有動力從舊有的產品體系中遷移出來，變化越小，新產品替代的速度就越慢。所以回歸產品思路，回歸商業本質，利用好國內的供應鏈優勢，這不僅是公司自身發展的需要，也是推動整個生物制造行業“彎道超車”的關鍵。
