合成生物学在近些年来颇受瞩目，它是指通过构建生物功能元件、装置和系统，对细胞或生命体进行遗传学设计、改造，使其拥有满足人类需求的生物功能，甚至创造新的生物系统。
什么是合成生物学？
合成生物学的本质是让细胞为人类工作生产想要的物质。它以“人工设计与编写基因组”为核心，可针对特定需求和用途，利用自然界中已有物质的多样性，从工程学角度设计构建具有元器件或模块，对已有生物系统的重新或优化设计、生命过程的集成式解析，或者设计合成全新可控运行的新生物系统，以帮助人类实现治疗疾病、生产产品、治理环境等目标。
运用合成生物学的手段实现生产产品产业化，主要包含菌种改造、代谢调控、分离纯化、聚合工艺、应用开发五个重要环节，利用糖、淀粉、纤维素，甚至二氧化碳等可再生碳资源为原料，进行化学品、药品、食品、生物能源、生物材料等物质加工与合成。而合成生物学之所以能够实现对产物的定量可控，其核心在于运用基因工程手段实现对菌种的改造工艺以及合成途径的精确调控。涉及的主要技术：1）关键元件（DNA序列）的挖掘/合成；2）底盘细胞的优化（菌株的选择及改造）；3）代谢途径/基因表达途径的构建和产物鉴定；4）如何分离纯化以及放大生产。且全过程中与机器学习等算法/以及生物数据库的完备程度息息相关，结合计算机技术建立整体流程的学习反馈机制是未来重点方向。
合成生物学的发展现状
目前合成生物学正处于创新成长期：年以来，合成生物学基础研究领域加速发展；年以来，合成生合成生物学关键底层技术指的是细胞构建阶段技术，主要运用的是“中心法则”，即遗传信息从DNA－RNA－蛋白质的传递。基因测序、基因合成和基因编物学技术的专利布局进入加速期，相关专利的申请量快速增长；年以来，合成生物学产业投资加速。
高效低成本的DNA测序是实现DNA合成的基础。基因测序技术已经从第一代发展到第三代，测序能力的提高使人类高速地积累大量的生物数据。近15年，基因测序成本以超摩尔速度直线下降了超一万倍。
另一方面，基因合成逐步走向高通量和精准合成。过去20年中，合成长片段基因的成本也下降了近1,倍。目前以成熟的柱式合成法为主，但依赖于危险的试剂和溶剂，效率低、通量低、成本高。超高通量芯片合成技术以芯片作为DNA合成固相载体，高密度集成于特定位点，一次可合成十万余条寡核苷酸，成本仅为柱合成技术的1/10~1/，是未来DNA合成领域的重要发展趋势。
合成生物学产业关键环节包括菌株设计改造、工艺开发、工业化量产和终端产品的交付，分为大致的上、中、下游。上游是工具层，负责为该行业提供关键的底层技术和原料等，如DNA测序、DNA合成、基因编辑、细胞培养基以及菌株等，这类公司也被称为技术赋能公司。中游是平台层，提供技术赋能、构建平台型生物，涉及对生物系统和生物体进行设计、开发和改造等。下游则是各类产品应用型公司，覆盖范围广泛，涉及医药、农业食品、化工能源和信息技术等领域应用和产品落地。
合成生物学市场概况
合成生物技术发展成为传统技术的充分补充和替代，广泛用于医疗、化工、食品、农业、消费品等终端领域。在政策和技术的双重驱动下，截至年底，全球合成生物学相关市场行业整体爆发式增长，市场规模达到.93亿美元，较年增长.5%。中国合成生物学从基础研究到产业发展进入了快车道，年市场规模约为64.16亿美元，同比增长.92%。
从细分市场来看，医疗、科研服务和化工行业是主要应用领域。其中增长最明显的是医疗领域，超过七成的药物发现来自生物，年市场规模达到.24亿美元；其次是化工领域，合成生物学市场规模18.22亿美元；科研服务领域合成生物学市场规模18.11亿美元；农业领域合成生物学市场规模为4.97亿美元；食品领域合成生物学市场规模为5.08亿美元；其他领域合成生物学市场规模为3.31亿美元。
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%。合成生物学在医疗健康领域的应用包括细胞免疫疗法、RNA药物、微生态疗法、基因编辑相关应用、体外检测、医疗耗材、药物成分生产和制药用酶等诸多方向。如利用mRNA技术快速人工合成疫苗，利用基因编辑技术治疗遗传疾病，设计细胞行为和表型精确调控免疫细胞治疗肿瘤，开发快速灵敏的诊断试剂，改造微生物和合成人工噬菌体治疗疾病，改造微生物生产医疗耗材和药物成分等。
在化工领域中，合成生物学也有迅猛的发展，生物路线逐步实现对传统化学路线的替代。据麦肯锡预测，未来10-20年，合成生物学预计将每年对化工能源等领域的-亿美元市场产生直接经济影响，约占合成生物学总影响的8%。合成生物学在化工领域的应用主要包含材料和化学品、化工用酶、生物燃料等方向。例如，利用改造后的酵母或其他微生物生产化学品、材料和油类，通过定向进化结合高通量筛选寻找在高温高酸等特殊场景拥有高活性的酶等。基于合成生物学的化学品制造、生物能源产品开发，将有助于打破经济发展的资源环境瓶颈制约、构建新型可持续发展的绿色工业化道路。
此外，合成生物学的发展能够帮助发掘动、植物的营养以及功能成分合成的关键遗传基因元件，有可能对跨种属的基因进行组合，采用人工元件对合成通路进行改造，优化和协调合成途径中各蛋白的表达，构建新的细胞工厂，颠覆现有的食品生产与加工方式。在食品领域的应用包含肉类和乳制品、饮品、食品安全、调味剂和添加剂等多个方向。
联系电话：