EdiGene Inc.

一、合成生物学行业概况1.1合成生物学相关介绍合成生物学（synthetic biology）的本质是让细胞为人类工作生产想要的物质。该技术突破自然进化的限制，以“人工设计与编写基因组”为核心，可针对特定需求从工程学角度设计构建元器件或模块。通过这些元器件对现有自然生物体系进行改造和优化，或者设计合成全新可控运行的人工生物体系。它把“自下而上”的“建造”理念与系统生物学“自上而下”的“分析”理念相结合，利用自然界中已有物质的多样性，构建具有可预测和可控制特性的遗传、代谢或信号网络的合成成分。合成生物学的研究内容主要包括生物元件、基因线路、代谢工程以及基因组工程。在合成生物学技术的知识体系中，DNA合成技术的发展、合成生物学元件的开发是基础。其中，合成生物学元件根据来源可分为天然元件和非天然元件，根据作用又可分为调控元件和功能元件等。立足元件的标准化开发，利用生物设计的工具，已开发出各类生物线路。合成生物学在工程学思想指导下，可以用以解决人类食品缺乏、能源紧缺、环境污染、医疗健康等各方面的问题，是生物学、生物信息学、计算机科学、化学、材料学等多学科交叉融合的学科。图1：合成生物学示意图,资料来源：华安证券图2：合成生物学的目标与实现途径,资料来源：天风证券合成生物学的基本过程则可以概括为以下步骤：① 路线设计：根据产品和原料特点设计生产路线。② 底盘细胞选择：选择一个性状优良的底盘细胞，也就是用于该产品生产的宿主细胞。③ 代谢途径重建：通过设计/构建/验证策略来设计代谢途径。定向进化改造的酶扩大了反应库，新兴DNA编辑/合成工具正在加速生产宿主中代谢途径的构建。④ 耐受性增强：通过理性或适应性实验室进化（ALE）来增强菌种耐受性，从ALE中分离出来的耐受性菌株可以为进一步合理地提高耐受性提供线索。⑤ 代谢通量优化：系统生物学和进化工程工具加速了代谢通量的优化，使目标产品的生产效率最大化。⑥ 发酵：发酵过程与菌种开发同步进行，提供数据反馈。⑦ 产品回收和纯化：根据产品特点选择合适的纯化路径，并且优化纯化条件。⑧ 放大：根据发酵和回收/纯化的数据对代谢通量进行反复优化，以实现从实验室规模到商业化生产的放大。1.2合成生物学发展史合成生物学的思想最早出现在1978年波兰遗传学家希巴尔斯基的一篇文章中；1980年，B.Hoborn第一次使用“合成生物学”（Synthetic Biology）作为论文题目并发表于学术期刊上，他用＂合成生物学＂描述通过重组基因组技术改造的细菌仍然能够正常存活这一现象。2000年，库尔等学者在美国化学年会上再一次用“合成生物学”描述生物系统中非天然存在的功能性有机分子的合成，至此合成生物学的概念才被学术界公认并开始受到关注，但此时的合成生物学只是遗传工程的延续，并未独立发展。自2000年至今合成生物学已走过21个年头。图3：合成生物学代表性进展资料来源：CNKI《合成生物学：开启生命科学“会聚”研究新时代》1.3合成生物学的学科互通合成生物学难度有高低，可分为三个阶段：一是利用现有的天然生物模块构建新的调控网络并表现出新功能；二是采用从头合成方法人工合成基因组DNA；三是人工创建全新的生物系统乃至生命体。合成生物学生产化学品的核心技术包括基因测序和编辑、菌种培育筛选、产品纯化分离。目前，合成生物学正处于产业化的关键阶段，产品种类迅速增加，新产品验证和对传统化学法的替代并行。在化学品的生产过程中，与传统的化学工艺相比，合成生物学具有微型化、可循环、更安全的特点：（1）微型化：利用合成生物学生产化学品的最小反应单元主要是细胞或酶的催化，因此放大难度较小，同一套装置适用于不同产品的生产，产品容易相互切换；而化学工艺需要不同单元操作搭配不同的反应装置，装置大型化过程中存在不确定性，且同一套装置难以适用不同产品生产，较难切换。（2）可循环：合成生物学所需原料以生物质原料为主，符合可循环发展的理念，而化学工艺则以化石原料为主。（3）更安全：合成生物学生产所需反应条件更温和，产业链长度更短，安全性更高；而化学工艺生产通常需要在高温高压等特殊环境下进行，产业链更长，容易出现安全隐患，需要更高的安全管理水平。图4：合成生物学与化学工程对比资料来源：CNKI，华安证券研究所合成生物学与计算机科学相似度很高。合成生物学的目标是扩展或改变生物的行为，并对其进行改造服务产品生产。合成生物学过程的目标和方法可以用计算机的层次结构类比。在层次结构中，每个组成部分都包含在更复杂的系统中。在设计新行为时会先考虑到层次结构的顶部，但是实现的过程是自下而上的。层次结构的底部是DNA，RNA，蛋白质和代谢产物（包括脂质和碳水化合物，氨基酸和核苷酸），类似于计算机中的晶体管、电容器和电阻器等。上一层是设备层，包括生化反应，该反应调节信息流并操纵物理过程，类似于在计算机中执行计算的逻辑门。在模块层，利用各种各样的生物设备库来组装起类似于集成电路一样功能的复杂路径。这些模块彼此之间的连接以及它们在宿主细胞中的整合，使合成生物学家能够以编程方式扩展或修改细胞的行为。尽管独立运行的工程化单元可以执行各种复杂性的任务，但通信单元的数量却可以进行更复杂的协调任务，这与计算机网络的情况非常相似。很多人关心合成生物学和发酵工程有什么区别，报告理解本质是对细胞干预的定向性。与传统的微生物发酵相比，运用合成生物学可以使过程优化从反向工程到正向工程，提高生产效率，拓宽产品类型。在传统的发酵过程中，对细胞的认识比较有限，是通过细胞功能确定生产产品。传统发酵的产品优化主要来源于对菌种进行改造或大量筛选，研究DNA、蛋白和代谢物对提升产品性能的影响。合成生物学出现后，为传统发酵提供了工程化、模块化、标准化的工具，对生物元件进行定性和定量。以此为基础，重新组装这些元件，创造一些新的功能。合成生物学的引入，大大提高了传统发酵的能力圈，不仅可以利用相对简单的方法提高了产品的质量和生产效率，还能生产原本不能生产或原本效率低下的产品。图5：合成生物学对传统发酵的影响资料来源：深圳先进技术研究院合成生物学更擅长生产底盘细胞生命周期涉及的物质。以二元胺为例，葡萄糖进入细胞后，经过一系列复杂的生化反应得到丙二胺、丁二胺以及戊二胺。之所以可以通过微生物生产二元胺，主要是因为在生物体内，C3～C5脂肪族二元胺的合成均衍生于碱性氨基酸（赖氨酸、鸟氨酸或精氨酸）的代谢途径。大肠杆菌存在天然的戊二胺和丁二胺代谢途径，通过对代谢途径中关键功能元件的表达调控以及旁支代谢途径的敲除，就可以实现了大肠杆菌对戊二胺和丁二胺的发酵生产。图6：二元胺在细胞体内的代谢路径资料来源：《合成生物学》（实线表示单一酶催化过程，虚线表示多种酶催化过程）二、合成生物学技术介绍2.1 合成生物学主要工具合成生物学的主要工具包括微生物细胞工厂构建技术、微生物高效合成化学品的代谢调控机制、无细胞合成技术。在合成生物学产业化的过程中，需要通过改造已有微生物细胞或设计并创建新的微生物元件，使底盘生物实现其特定的生物学功能。而在改造或创制这些微生物的过程中，需要对底盘生物基因组进行精简、插入或重构，而高效精准的基因编辑技术成为解决这些问题的有效手段。基因组编辑技术作为基因工程、代谢工程、医学研究等领域的重要技术，一直以来都是研究热点。传统的基因编辑方法如同源重组，存在打靶效率低、操作时间长和操作烦琐等问题。为了解决这些问题，陆续出现了P1转导技术、锌指核酶技术、RNA干扰技术和转录激活因子效应蛋白核酸酶技术等。CRISPR技术的出现，大大提高了基因组编辑的效率，同时降低了成本，使合成生物学的盈利成为可能。表一：合成生物学的主要技术工具大类小类释义微生物细胞工厂构建技术基因组编辑技术细胞工厂代谢途径构建及优化的重要技术。通常的基因编辑技术有：Red同源重组技术、锌指核酸酶技术、转录激活因子效应物核酸酶技术等。这些基因编辑技术在合成生物学的发展中具有“里程碑”式的意义，但存在耗时长、成本高及宿主局限性等缺陷，无法满足高效构建细胞工厂的需求。CRISPR基因编辑技术具有操作简单、基因编辑效率高、成本低廉等优势，近年来得到了深入的开发，并广泛应用于生物及医药领域。多基因同时调控技术高效的产物合成途径不仅受限于某个单一的限速步骤，而是依赖多个酶的协同平衡。虽然通过质粒过表达的方式可以实现单一基因的过表达，但同时也会造成细胞代谢高负荷，对生长代谢和产物合成均不利。通过多基因同时调控技术，可以合理调控代谢途径表达的平衡。蛋白骨架技术在细胞工厂的代谢途径中，参与反应的酶与底物之间的距离及合成途径上相邻的酶所处的空间位置是影响代谢途径效率的一个重要因素。通过人工合成蛋白质骨架的技术，使酶按照特定的空间位置锚定在骨架上，可以使相关的酶聚集在特定的区域，增加了酶与底物的结合概率，进而提高产物合成速率。另外，蛋白质骨架也可以调节酶的催化效率，获得最优的催化效率组合，最终提高产物合成效率。基因动态调控技术基因动态调控技术的基本思路是：设计人工基因回路，使细胞能够感应外部环境条件的变化，在适当时间开启或关闭基因表达从而实现代谢通路的动态调控。已经建立的基因动态调控技术有：环境信号诱导的表达调控系统（如碳源调控系统、光调控系统和温度调控系统等）和内源信号诱导的表达调控系统（如群体感应调控系统和压力感应调控系统）。基因动态调控技术为细胞根据外部环境按需调控目的基因表达强度提供了技术方法。高通量筛选技术细胞工厂的快速构建离不开高通量筛选技术的助力。微孔板是常用的高通量筛选试验器具，孔板内发生的生物、化学和物理变化事件可以由多功能酶标仪、流式细胞仪、液相色谱仪和质谱仪等检测仪器连续自动化读取。高通量筛选技术已用于基因调控元件强度分析、酶元件的新活性检测、基因线路的活性检测、天然产物的活性筛选等。微生物高效合成化学品的代谢调控机制物质代谢调控微生物化学品的合成途径由多步生化反应组成，参与反应的酶元件与合成途径的适配性，影响着产物合成的效率。蛋白酶催化活性太低，成为整条途径的限速步骤；蛋白酶催化活性太高，而下游蛋白催化活性又较低，又会造成中间代谢物的积累。某些中间代谢物甚至对细胞会有较大的毒性，影响细胞的生长。能量代谢调控还原力和ATP是能量代谢的关键调控因素。细胞在代谢葡萄糖等底物时产生还原力，在合成化学品时需要还原力。还原力供给量若小于需求量，会影响化学品的转化率和合成途径效率。另外，细胞需产生足够的ATP供细胞生长和产物合成。细胞代谢调控优越的细胞生理性能是获得高效细胞工厂的关键因素之一。耐渗透胁迫是细胞生理性能的重要方面。对于分泌到胞外的大宗化学品，产量越高，渗透胁迫越大，细胞需具备耐渗透胁迫能力才能获得高产量。无细胞合成技术在体外组装大量酶和辅酶以实现复杂的生物转化，具有反应条件较温和、易于调控、产率高的特点。资料来源：华安证券图7：合成生物学未来重要的研究方向资料来源：《合成生物学》2.2 合成生物学技术其技术进步在以下四方面尤为突出：1、基因编辑技术：DNA从头合成、组装、测序等相关技术飞跃发展，即科学家们可以自主设计需要的核苷酸序列，并进行重新组合，或对未知序列进行测序，为后续其他人工设计流程奠定了基础。其中最典型的为测序技术的发展。2005年首代测序仪Roche454单次仅可产生400MB的基因序列文件，完成全基因组测序需花费11年且费用高达亿元。2010年的第二代测序仪IlluminaHiseq2000单次能产生200GB的基因序列文件，不仅基因测序的速度在5年时间里提升了500倍，全基因组测序服务的价格也降至5万美元。2017年，全球基因测序龙头Illumina公司发布新一代测序仪NovaSeq，声称“Novaseq能让基因组测序进入100美元的时代”。此外测序仪生产商还有ThermoFisher、罗氏等跨国巨头，以及国内基因测序行业头部公司如华大基因、贝瑞基因等；其中CRISPR技术是一种成本低、操作简便、效率高、功能多样的基因编辑技术，近年来被广泛应用于合成生物学、代谢工程和医学研究等领域，并彻底改变合成生物学学科。研发人员利用CRISPR技术可以更快、更精确地编辑基因。在大宗化学品代谢途径构建和改造中，CRISPR/Cas基因编辑技术展现了广泛的适用范围，不仅开发和设计出了大量新的基因编辑元件、工具和基因线路，还成功地应用于大肠杆菌、谷氨酸棒杆菌、丙酮丁酸梭菌、链球菌、芽孢杆菌等原核微生物及酿酒酵母、曲霉等真核微生物细胞工厂的构建。图8：CRISPR技术资料来源：《合成生物学》2、基因元件的标准化：随着人们对生物元件、遗传信息的开发研究不断深入，生物序列的不可见、已错配等问题给后续设计基因等操作带来较大不便。据此，麻省理工大学的奈特教授提出了“生物砖（BioBricks）”克隆技术，促进了标准化生物元件的装配，简化了设计与创造生命系统的过程，使生物合成更加简易快捷。即如同传统的机械制造那样，这顶技术使得特定结构和功能的DNA序列可共用一个标准的接口，拼接起来可形成一个新的生命系统。将DNA看作元件进行改造或组装极大地促进了合成生物学的标准化、统一化；3、微生物底盘改造技术及“细胞工厂”：不管是天然产物生产、代谢工程增产还是植物中的药物、高附加值化学品生产，都依赖细胞或微生物作为底盘应用的“工厂”。近年来细胞或生物体基因（组）底盘改造技术的蓬勃发展，例如CRISPR/Cas系统可用于调控基因表达强度、敲除基因、定点突变等，动态调控技术可随细胞内重要代谢物或荧光指标变化而随时自我调整，这些都加快了人工构建理想性状细胞的进程，进而已有研究将该技术拓展到医疗相关（如遗传病改造、修复等）。随之涌现了大批公司尝试将合成生物学构建出的高产菌株开发落地，2005年Amyris研发出了可以产生青蒿酸的酵母菌株，随后又开发了天然零卡路里甜味剂、法尼烯、大麻二酚等。类似的国外还有Ginkgo、Zymergen、Novozymes等，国内有凯赛生物、华恒生物等；4、人工智能和机器学习指导下的新突破：人工智能和机器学习系统可按照“设计-构建-测试-学习（Design-Build-Test-Learn）”的循环流程，通过从大型实验数据集学习系统的行为模式，以预测复杂的细胞代谢、蛋白质结构，模拟分子间相互作用，优化启动子等基因元件，大大节省了理性设计时间，加速合成生物学的井喷式发展。三、产业链3.1 产业链整体划分从产业链上下游角度来划分，上游为各类技术赋能公司，下游为各类产品应用型公司。① 技术赋能公司：为该行业提供关键的技术及产品支持，例如DNA测序、合成、基因编辑、生物信息学、细胞培养基产品以及菌株等生物合成所必须的生产资料与技术能力。② 产品应用公司：产业型企业核心能力除了主营产品所涉及的菌种和基因等技术能力以外，还包括产业化生产和商业推广能力，涵盖工业化学品、医疗、食品、材料以及化妆品/护肤品等多个领域。图9：合成生物学产业链资料来源：奇迹创投公众号3.2 合成生物学企业分类按照产业链所处位置，可将合成生物学产业按上、中、下游进行分拆。其中，上游主要开发使能技术，包括DNA/RNA合成、测序与组学，以及数据相关的技术、产品和服务等。中游主要是平台型公司，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。下游企业主要涉及实际应用和产品的落地，渗透到健康和保健、食品和农业、化学品和日用品等众多领域。按照不同的研发和应用方向，我们将涉及合成生物学的企业分为以下五类：1）提供平台化服务类公司；2）生产人造生物组件，如生产蛋白类物质的公司；3）“细胞工厂”类公司，利用微生物改造生产化合物产品；4）医疗诊断类公司；5）应用于农业环境及能源等领域的公司。具体来看：① 平台化公司：通常与DNA相关，如DNA测序、合成等，属于合成生物学领域的最最底层技术。目前DNA测序和合成成本已经有了明显下降，但还有很多可以改进的地方。DNA测序技术如新一代的牛津纳米孔测序（Oxford Nanopore），其开拓了新的应用场景和方向。DNA合成技术方面代表者有如Twist公司的超高通量芯片合成DNA，以及酶法合成DNA，可一次性合成更长的DNA序列，走在前面的有GenScript公司。此外，平台型公司还包括涉及菌株改造和生产技术的公司，例如Ginkgo公司（Ginkgo Bioworks）可高通量、自动化地对菌株进行改造，其不参与下游生产而是专门做菌株的设计和筛选。国内也有很多类似公司，知名的如恩和生物（Bota Bio）等。② 生产蛋白类物质的公司：如诺维信，可生产大宗蛋白酶类。此外，酶催化公司拥有大量的酶库，可替代化学合成来催化合成相应化合物，如合成医药相关中间体，代表性公司包括弈柯莱等。③ “细胞工厂”型公司：这是目前和化工产业关系最为密切的，也是产业化最成熟的公司。其通过改造微生物生产具体化学品，可替代传统化工生产过程，如凯赛生物生产的生物尼龙、金丹科技生产的PLA、蓝晶生物生产的PHA等，此外还有如华恒生物、梅花生物生产的大宗化学品如氨基酸类等物质。其他还有与食品行业相关的产品，代表性的如Impossible Foods公司通过酵母生产血红素，添加到植物大豆蛋白中生产人造肉等。④ 医疗诊断类公司：此类公司利用CRISPR基因编辑技术，改造微生物进行免疫疗法开发，致力于攻克癌症和一些特殊疾病等。例如Synlogic公司改造微生物治疗苯丙酮尿症，此外代表性公司还有Editas、CRISPR Therapeutics等海外公司，国内的博雅辑因等。⑤ 农业、能源及环境应用相关公司：此类目前以国外公司为主，涉及领域如生物固氮、食品保存、CRIPSR育种、提升农作物光合效率等。3.3合成生物学的下游应用合成生物学技术的进步到其下游应用领域，而应用领域的发展情况反过来对生物制造的创新速度与程度具有积极推动作用。合成生物学基因测序及合成技术的进步，标准化的基因调控元件及各种载体、底盘细胞的开发显著促进了代谢工程的发展；各种复杂的基因线路的设计和构建正逐步开始用于疾病防治及环境污染检测治理等方面。另一方面，据麦肯锡研究，生物制造技术的创新速度与程度依赖于下游应用领域的发展。目前，合成生物学已经在包括医药、化工、农业的领域实现了应用；此外，在医药领域，目前采用生物途径进行药物制造已经展现出了早期商业应用迹象；而在一些使用基因工程植物来固定CO2的应用中，在前端研究领域表现出可行性，但在商业应用层面还未取得较大突破。图10：合成生物学主要应用领域资料来源：《合成生物学》图11：合成生物学不同应用领域的技术发展情况资料来源：McKinsey Global Institute应用场景广泛：医学领域合成生物学通过设计全新的细胞内代谢途径，使医药产品能够通过微生物细胞利用廉价糖类等原料进行合成，从而降低医药产品的生产成本，为绿色生产提供可能。在医学应用中，合成生物学可根据不同的疾病和致病机制，进行人工设计、构建适宜的治疗性基因回路，在载体的协助下植入人体，通过纠正机体有功能缺陷的回路，实现治疗疾病的目的。例如：默克公司糖尿病药物—JanuviaJanuvia，又称西格列汀或者佳糖维，通过抑制二肽基肽酶-4（DPP-4）活性降低血糖水平。西格列汀拥有13.5亿美金的年销售额，在现有大约107个处方中，西格列汀的开方数量排名在95位。西格列汀使用化学方法较难合成，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。默克公司利用多轮定向优化酶的催化活性，最终实现西格列汀超99.95％的生产纯度。从节杆菌属具有右旋选择性的转氨酶开始，利用模型模拟打开转氨酶与底物的结合口袋，最终通过27个氨基酸突变获得高转化率的转氨酶。图12：合成生物学在蛋白质和多肽领域的应用资料来源：《合成生物制造进展》应用场景广泛：化学品、生物材料、生物能源领域随着合成生物学快速发展，对细胞代谢和调控认知的深入以及技术手段的进步，使得优化改造、从头设计合成高效生产菌种成为可能，可再生化学品与聚合材料的生产能力与效率大大提升，与此同时可大幅减少原材料和能源消耗，大幅降低生产成本。例如：凯赛生物公司生物法长链二元酸系列产品制造凯赛生物利用合成生物学手段，获取具有产业化价值的用于生物转化的高效菌种，例如针对C10烷烃对菌种抑制问题，开发具备商业化竞争力的DC10菌种，其生物法长链二元酸系列产品产能将达到7.5万吨，在全球市场处于主导地位。凯赛生物的生物制造法能够生产从九碳到十八碳的各种链长二元酸，传统化工生产仅限于以十碳和十二碳二元酸为主；生物制造方法生产的反应过程温和，三废排放少，原料部分利用可再生生物质原料；生产收率接近99%，优化后生物法长链二元酸的热稳定性从60%提升到95%以上，使得其应用于高端聚合物领域成为可能。图13：合成生物学在化学品、生物材料、生物能源领域的应用资料来源：《合成生物制造进展》应用场景广泛：农业领域合成生物学的发展能够帮助提高农业生产力、改良作物、降低生产成本以及实现可持续发展，同时能够改造植物光合作用增加农业产量、利用微生物或代谢工程手段减少农业化肥使用以及重塑代谢通路改良作物等，带来农产品产能与营养价值的突破性增长。例如：Pivot Bio公司的生物玉米氮肥：PROVENPivot Bio公司利用合成生物学方法重塑KV137基因组（一种具有固氮基因的细菌，可作用于玉米根部），使其表达固氮相关基因，进而开发了基于γ-变形杆菌（KV137）的玉米生物肥料PROVEN。液体肥料PROVEN的活性成分是KV137细菌，PROVEN的使用可将化学肥料的需求量减少12公斤/英亩（1英亩约等于6.07亩），将产量提高147公斤，2020年PROVEN的使用面积达25万英亩，后续有望持续扩大使用面积。图14：合成生物学在农业领域的应用资料来源：《合成生物制造进展》应用场景广泛：食品领域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。例如：Impossible Foods公司的人造肉汉堡Impossible Foods采用DNA合成、DNA组装、遗传元件库建设以及基因线路设计来改造优化巴斯德毕赤酵母菌种，将其生产的大豆血红蛋白添加到人造肉饼中改善汉堡风味。合成生物学方法与传统牛肉饼生产方式相比不需要养殖真正的肉牛，所需土地减少96％，温室气体减少89％。在全球范围内，其产品已经在超过30000家餐厅和15000个杂货店中售卖。图15：合成生物学在食品领域的应用资料来源：《合成生物制造进展》四、合成生物学行业政策情况4.1 美国与欧盟合成生物学在全球范围内受到广泛关注，众多国家/组织均出台相关政策，推动合成生物学技术及应用快速发展。早在2006年，最早在2006年由美国国家科学基金会(NSF)向新成立的合成生物学研究中心（SYNBERC）提供为期十年共3900万美元的资助，为美国的合成生物学研究领域奠定了基础。欧洲最早一批聚焦合成生物学的国家，顶层设计布局始于2009年，该年英国、德国、法国研究学院分别发表在合成生物学行业研究报告或设立研发中心，旨在提升行业的发展优先级以及指定本国未来的行业发展目标。美国于2021年出台《2021美国创新与竞争法案》，将合成生物学列举为关键技术重点领域之一。欧盟在《面向生物经济的欧洲化学工业路线图》中，提出在2030年将生物基产品或可再生原料替代份额增加到25%的发展目标。图16：美国及欧盟关于合成生物学的政策/项目，资料来源：公众号解码合成生物4.2 全球各国图17：全球各国关于合成生物学的政策/项目，资料来源：公众号解码合成生物4.3 国内合成生物学相关政策1997年，我国重点基础研究发展计划启动（“973计划”），主要支持国家重大需求驱动的基础研究和重大新兴交叉科学前沿领域。2010年启动部署“合成生物学”专题研究，其中安排了10个研发项目，为我国合成生物学发展奠定了重要基础。2018年，在前期发展计划（“973计划”）的基础上，科技部启动国家重点研发计划“合成生物学”重点专项，专项中重点部署“人工基因组合成与高版本底盘细胞”“人工元器件与基因线路”“人工细胞合成代谢与复杂生物系统”以及“使能技术体系与生物安全评估”等4项主要任务，涵盖了11个任务模块、47个研究方向。图18：“973计划”合成生物学项目项目资料来源：《中国合成生物学发展回顾与展望》张先恩图19：国家重点研发计划“合成生物学”重点专项任务及资助情况资料来源：《我国“合成生物学”项目立项概况与实施管理建议》曹芹国内各省份政府管理部门积极指定战略规划，促进合成生物学的基础研究、应用研究与成果转化。当前国内诸多省份已出台并颁布重点鼓励和支持合成生物学行业的政策，加强顶层设计，助推行业更快发展。图20：各省份出台有关鼓励和支持合成生物学行业政策资料来源：各省份政府官网另外国家层面也有多项相关的政策出台，信息如下：表二：国家相关政策时间部门条纹名称条款内容摘要2013.2国务院国务院关于印发国家重大科技基础设施建设中长期规划（2012—2030年）的通知生命科学前沿方面，探索预研系统生物学研究设施及合成生物学研究设施建设，满足从复杂系统角度认识生物体的结构、行为和控制机理的需要，综合解析生物系统运动规律，破解改造和设计生命的科学问题。2016.5国务院国家创新驱动发展战略纲要发展引领产业变革的颠覆性技术，重视基因组、干细胞、合成生物、再生医学等技术对生命科学、生物育种、工业生物领域的深刻影响。2017.4科技部“十三五”生物技术创新专项规划突破若干前沿关键技术，包括合成生物学、大片段DNA和人工基因组设计合成等，构建DNA合成与组装、生物计算与设计等共享平台，及可生产化学品、材料、天然产物、药物、生物能源的人工细胞工厂，引领以绿色生物制造、现代生物治疗等为代表的新型生物经济发展。生物化工方面，发展新一代工业发酵技术，建立工业菌种定向改造、高通量筛选、发酵基因组分析、生物合成途径的人工构建等技术，突破国外专利垄断，全面提升我国发酵产业的技术水平与国际竞争力。2021.3国务院“十四五”规划和2035年远景目标纲要加强原创性引领性科技攻关，包括基因组学研究应用、遗传细胞和遗传育种、合成生物、生物药等技术创新。2021.10国家发改委关于推动原料药产业高质量发展实施方案的通知重点发展合成生物技术、生物催化剂（酶）筛选与制备、连续流微反应、连续结晶和晶型控制、手性合成、固相合成、高效分离纯化、药物微量杂质控制、过程分析等先进技术。五、合成生物学资本市场情况5.1 合成生物学市场空间据CB Insights统计数据显示，全球合成生物学市场规模在2019年达到53亿美元，2020年达到68亿美元，并预计到2024年合成生物学市场规模将增长至189亿美元，年复合增长率达29.1%。从当前市场分布看，占比最高的依次为医疗健康、科学研究和化学工业。图21：全球合成生物学总市场规模及增速预测资料来源：CB Insights，西部证券研发中心图22：全球合成生物学各领域市场规模及增速预测/亿美元资料来源：CB Insights依据CB In sights预测，消费品在2019年到2024年的复合增长率约为43.9%，农业约为64.2%，食品约为64.6%，化工领域约为27.5%，研究约为21.7%，医疗健康领域约为18.9%。图23：2019到2024年合成生物学应用领域占比变化情况资料来源：CB Insights在医疗医学领域，合成生物学的快速发展带来了新鲜血液与动力。①合成生物学应用于天然药物、抗生素等的人工合成潜力已经得到证明。化学法生产化学品大多集中于结构清晰、简单的化学物质，而对于天然药物等大分子化合物大多只能来源于植物、动物、真菌细菌等自然来源的提取。但由于其提取工艺能耗大、提取率低，目前大部分仅能通过全合成或半合成的方式制得，这成为制约天然药物价格的重要原因之一。通过合成生物学手段，将产生这些代谢产物的基因簇进行异源表达并利用发酵工程进行大规模制备，将成为解决药品供应和价格昂贵问题的方法之一。目前，利用重组大肠杆菌细胞工厂合成体紫杉二烯，重组酵母细胞工厂生产青蒿酸和人参皂苷等，都已经打通合成路线或即将达到产业化水平。抗氧化作用显著的白藜芦醇（resveratrol）、具心血管保健作用的柚皮素（naringenin）、抗病毒和凝血作用显著的咖啡酸（caffeic acid）等也有较长的研究历史，在酿酒酵母和大肠杆菌中均已构建工程菌。②合成生物学可提升疫苗研制效率。当前全球疫情仍在肆虐，且病毒持续变异，给疫苗开发带来巨大难度。合成生物学则可使疫苗开发模块化，不同病原微生物的保护性抗原对应可变模块，根据中和性抗体来设计并合成与之相对应的保护性抗原，即可快速制造适应新疫情的病毒疫苗。在疫情突发时，合成生物学技术可以根据病原基因组序列进行迅速分析，并快速人工合成保护性抗原基因，大大提升疫苗的研制效率。图24：合成生物学在应急疫苗研发流程中的作用资料来源：CNKI《合成生物学助力应急疫苗研制》③此外，合成生物学在干细胞与再生医学、药物载体的靶向递送和治疗等领域均在发挥重要作用。图25：合成生物学的应用方向广阔资料来源：CB Insights在化学工业领域，合成生物学有望助力解决化工原料及能源问题，并在部分化学品的生产上已体现出成本优势。例如某些经过合成生物学方法改造过的光合藻类富含大量的脂质，被人们称为“生物柴油”，可以一定比例添加至汽柴油中使用，用以替代原有能源。此外，微生物还能通过糖酵解等过程为我们提供丁醇、乳酸、甲烷等工业原料，进一步还可从中获取甘油、丙酮酸、氨基酸等具有工业价值的原料，这一过程绕开了传统石油化工必需的原油、烯烃等原材料，可最大限度的利用可再生的生物碳源替代不可再生的化石碳源。成本方面，受益于规模效应，目前经由合成生物学手段可大规模生产的化学品如己二酸（ADA）、1,4-丁二醇（BDO）、L-丙氨酸等已经可以达到低于石油基路径的生产成本。同时由于其不依赖于原油，故盈利水平相对较为稳定。具备成本优势的合成生物学途径化学品可以以更低的价格切入市场，同时保持更高的利润水平。以华恒生物的生物法L-丙氨酸为例，其平均售价为1.6万元/吨，毛利率为45%左右；对比本公司酶法生产的L-丙氨酸，平均售价为2万元/吨，毛利率在10%-25%之间波动。5.2 相关投融资情况融资额创历史最高，开启合成生物学元年：从一级市场投资变化可以看出，2021年Q1和Q2季度融资金额快速提升，2021Q3季度全球合成生物学相关企业融资金额创单季度融资历史新高，总金额高达61亿美元，较前期历史记录提高33%。截止2021Q3，合成生物学领域一级市场总融资金额合计高达150亿美元。从历年合成生物学融资变化趋势可以看出，2021年已成为合成生物学领域最景气的一年，有望开启合成生物学研究和发展的元年。图26：2021Q1-Q3合成生物学领域投资力度大幅提升（单位：百万美元）资料来源：Synbiobeta医疗健康领域融资活跃度高：从投资领域来看，2021Q1-Q3每个季度医疗健康领域获得的融资金额均大幅领先其它领域。2021Q3医疗健康领域相关生物合成公司获28笔交易总计27亿美元的融资，截至2021年前三个季度融资总额高达67亿美元，不管是从融资金额还是从交易数量上来看，医疗健康领域受到一级市场更高的投资热度。农业、能源/环境等应用领域也受到较高的关注度，融资额分别为5.92亿美元和3.93亿美元。图27：2021Q1-Q3医疗健康领域相关公司获融资额度最高（单位：百万美元）资料来源：Synbiobeta图28：2021Q1-Q3医疗健康领域相关公司获交易热度最高（单位：笔数）声明文章内容仅供参考，不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担, 关于对文中陈述、观点判断保持中立，不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。本公众号发布的各类文章重在分享，如有侵权请联系我们，我们将会处理。识别微信二维码，可添加药时空小编请注明：姓名+研究方向！

今年3月，美国及欧洲的生物医药行业共发生18起融资事件，融资规模达21.8亿美元（约158.96亿人民币），其中值得关注的有：AI制药领域大额融资集中爆发：3月，位居融资额前两位均是AI制药公司，其中，诺奖得主创立的Isomorphic Labs更是单轮完成创纪录的6亿美元融资；前沿技术路线与新靶点受到关注：3月，HDAC6抑制剂公司Augustine 、mGluR5负变构调节剂公司Tempero Bio、KnotBody药物公司Maxion Therapeutics等前沿技术公司均获得大额融资。1、Isomorphic Labs：诺奖得主创办的AI药企3月31日，Isomorphic Labs宣布在第一轮外部融资中筹集了6亿美元。本轮融资由Thrive Capital领投，GV、Alphabet提供后续资金。此次领投的Thrive Capital是如今全球最为炙手可热的风险投资机构之一，以“在少数初创企业押下巨额赌注”的风格著称，曾投出过OpenAI、Instagram、Stripe、Spotify等一众明星项目。Isomorphic Labs成立于2021年，创始人兼CEO为2024年诺贝尔化学奖得主Demis Hassabis。公司致力于利用人工智能技术重新定义药物发现和开发流程，其核心技术包括AlphaFold等革命性AI模型。此前木头姐的《Big Ideas 2025》报告中，将Isomorphic Labs列为AI药物研发领域的少数关键公司。AlphaFold是一种能够预测蛋白质三维结构的AI模型，将预测误差从传统方法的10Å级别压缩至原子尺度（1.6Å）。基于AlphaFold的技术基础，Isomorphic Labs开发了PhoenixAI平台，该平台通过图神经网络（GNN）与扩散模型（Diffusion Model）的融合架构，能够模拟药物分子与蛋白质口袋的原子级相互作用，显著缩短了先导化合物优化周期。2024年5月，Isomorphic Labs与谷歌DeepMind共同开发的AlphaFold 3模型发布，能够准确预测所有生命分子的结构和相互作用，能够显著降低新药研发成本，并提高临床成功率。据摩根士丹利预测，该技术若完全落地，可将新药研发成本从当前平均26亿美元压缩至1.7亿美元，同时将临床成功率从9.6%提升至34%。公司优异的技术，斩获了多家大药企的合作，合作金额高达30亿美元：2024年1月7日，Isomorphic Labs宣布与礼来达成战略研究合作，合作开发针对多个靶点的小分子疗法，公司将获得4500万美元的预付现金，以及潜在高达17亿美元的里程碑付款和净销售额高达两位数的分成；2024年1月7日，Isomorphic Labs宣布与诺华达成战略研究合作，合作开发针对三个未公开靶点的小分子疗法。公司获得3750万美元的预付款，以及潜在高达12亿美元的里程碑付款和从中单到低两位数的净销售额的分成；除了这些合作伙伴关系外，Isomorphic 还在推进多个治疗领域和药物模式的设计项目，包括肿瘤、自身免疫疾病等。公司计划今年年底前将一些人工智能设计的药物投入临床试验。公司的科学顾问委员会包括2020年诺贝尔化学奖获得者、CRISPR先驱 Jennifer Doudna，2021年诺贝尔化学奖获得者David MacMillan，2001年诺贝尔生理学或医学奖得 Paul Nurse，以及阿斯利康前执行副总裁Mene Pangalos等知名人士。近年来，AI制药是资本市场追逐的热点，包括Retro Biosciences（10亿美元A轮）、Xaira Therapeutics（10亿美元初始资金）、EvolutionaryScale（1.42 亿美元种子轮）在内的多家AI制药企业近期获得或正在筹集巨额早期融资。2、Lila Sciences：Flagship Pioneering孵化的AI药物公司3月10日，Lila Sciences宣布完成2亿美元的种子轮融资。本轮融资投资人包括Flagship Pioneering、General Catalyst、March capital、ARK Venture Fund、Altitude Life Science Ventures、Blue Horizon Advisors、State of Michigan Retirement System、Modi Ventures和阿布扎比投资局（ADIA）等知名机构。Lila Science于2023年诞生在Flagship内部实验室。当时，Flagship孵化了两家早期AI公司：一家专注于新材料，另一家专注于生物学，后来两家公司的发展目标趋于一致，招募相同的人才，因此在内部合并。Lila Science致力于在开发一款人工智能程序，该程序经过已发表的实验数据以及科学过程推理的训练。仅仅两年时间，公司平台已在多个领域表现出超越人类和现有人工智能基准的性能，例如：生成优于市售疗法的最佳基因药物结构、发现和验证数百种适用于广泛治疗靶点的新型抗体、肽和结合剂、设计用于工业规模碳捕获的新材料等。在商业模式上，Lila并未像其他AI制药公司那样自己直接下场研发新药，而是与Flagship孵化药企、外部生物技术公司合作，承担 “科研助推器”的角色，加快同行药物研发速度。团队方面，Lila Science集聚了业内众多知名专家：哈佛大学著名遗传学家 George Church担任首席科学家、OpenAI前高管Kenneth Stanley担任高级副总裁、Flagship的普通合伙人Geoffrey von Maltzahn 担任首席执行官。3、Callio Therapeutics：Frazier Life Sciences孵化的ADC药物公司3月3日，Callio Therapeutics宣布完成1.87亿美元的A轮融资。本轮融资由Frazier Life Sciences领投，Jeito Capital、Novo Holdings A/S、Omega Funds、ClavystBio、Platanus、Norwest、Pureos Bioventures、SEEDS Capital和EDBI等知名机构跟投。Callio Therapeutics是一家由Frazier Life Sciences孵化设立的ADC药物公司，致力于开发下一代多载荷ADC。公司的ADC采用差异化的有效载荷和接头技术，能够将多载荷靶向递送至肿瘤细胞，从而最大限度地提高治疗效果。Callio Therapeutics的管线与技术来自Hummingbird Bioscience的授权。公司获得了后者双plyload技术平台、以及两个ADC管线的独家授权。其中一个较快的管线为靶向Her2双payload ADC，第二个管线尚未披露靶点。而Hummingbird则获得Callio的股权，以及两个授权管线的未来里程碑付款。Hummingbird的ADC技术来自著名的ADC技术平台公司Synaffix：2023年1月，Hummingbird以1.5亿美元总额获得了Synaffix三大平台技术GlycoConnect™、HydraSpace™、ToxSYN™的授权。公司的首个项目是靶向HER2的双有效载荷ADC：HMBD-802。根据公司在2024年AACR大会上的介绍，HMBD-802的两个payload分别为拓扑异构酶Ⅰ抑制剂和ATR抑制剂，用以克服单一Topo1i ADC的耐药性。公司联合创始人兼CEOPiers Ingram此前曾是Hummingbird Bioscience的联合创始人，亦曾在此前在赛诺菲等医药企业从事了15年的研发咨询、商业战略和学术工作。首席医疗官Naomi曾担任ProfoundBio（普方生物）的首席医疗官（被Genmab以18亿美元收购），在此之前，她曾担任Silverback Therapeutics的首席医疗官、Acerta Pharma的临床开发和医疗事务副总裁、Seattle Genetics的临床开发副总裁等职务。4、Latigo Biotherapeutics：Vertex镇痛药的潜在挑战者3月17日，Latigo Biotherapeutics宣布完成1.5亿美元的B轮融资，本轮融资由Blue Owl Capital管理的基金领投，卡塔尔投资局、Deep Track Capital、Access Biotechnology、Cormorant Asset Management、赛诺菲风险投资公司、Rock Springs Capital、UPMC Enterprises、Kern Capital、Westlake Village BioPartners、Foresite Capital、5AM Ventures和Alexandria Venture Investments等机构跟投。Latigo Biotherapeutics由生物医药投资机构Westlake Village BioPartners于2020年孵化设立，是一家专注于开发非阿片类止痛药的生物技术公司。目前，公司有四款在研药物，其中最为主要的是LTG-001。这是一款口服选择性Nav1.8抑制剂，目前正在进行临床二期试验，旨在治疗急性和慢性疼痛，预计今年下半年发布数据。NaV 1.8抑制剂为近几年走进医药行业视野的全新机制镇痛药，具有起效快、疗效显著、安全性优于标准护理且不影响中枢神经系统等潜在优势。今年1月底，Vertex Pharmaceuticals旗下药物Journavx成功获批，成为首个获得FDA批准针对 NaV1.8 的止痛药物。虽说Journavx面临着一定程度的商业挑战，疼痛缓解市场一直被廉价的阿片类药物“霸占”，但分析师们还是相当看好药物前景，预测它能够跻身十亿美元药物。Latigo的LTG-001有可能成为有望成为“best-in-class”药物。除了LTG-001，公司还有一系列Nav1.8抑制剂，正处于发现阶段。Westlake运营合伙人Desmond Padhi博士为公司首席执行官。在加入Westlake之前，Padhi博士在安进（Amgen）工作了20年，曾担任药代动力学、药物代谢和临床药理学副总裁一职。在一级市场，2024年2月，Latigo Biotheraputics宣布完成1.35亿美元的A轮融资，本轮融资由Westlake Village BioPartners领投，5AM Ventures和Foresite Capital，Corner Ventures参与跟投。公司的孵化机构Westlake Village BioPartners成立于2018年，致力于与有望为患者带来变革性疗法的企业家共同培育、发展生命科学公司。Westlake的联合创始人Sean Harper博士于2002年进入安进研发部门，并于2012年成为研发执行副总裁，期间领导安进心血管疾病、肿瘤学、神经科学和肾脏疾病领域药物的新品获批。5、Curevo Vaccine：带状疱疹疫苗Shingrix的挑战者3月17日，Curevo Vaccine宣布完成1.1亿美元的B轮融资。本轮融资由Medicxi领投，OrbiMed、HBM Healthcare Investments、赛诺菲风险投资公司、RA Capital Management、Janus Henderson investors、Adjuvant Capital和GC Biopharma等机构跟投。Curevo Vaccine创立于2018年，是一家专注于生产新一代带状疱疹疫苗的药企。公司唯一的管线CRV-101是一款佐剂亚单位疫苗，用于预防老年人带状疱疹。CRV-101被专门设计为在使用少量佐剂的同时产生最佳免疫应答，目的是获得与目前批准的带状疱疹疫苗相似的疗效，但副作用较少。目前，已经上市的带状疱疹疫苗有默沙东的减毒活疫苗Zostavax、以及葛兰素史克的基因重组亚单位疫苗Shingrix。其中，Shingrix凭借90%的有效率，占据市场主导地位。2024年1月7日，公司宣布CRV-101疫苗在对随机、对照、观察者盲法各组的临床二期试验达到了主要终点。CRV-101有效性为100%，而Shingrix为97.9%。此外，CRV-101较Shingrix相比表现出更低的局部或全身不良反应发生率。为了将Shingrix彻底比下去，公司还在进行多达640人的扩展试验，旨在确定临床三期的剂量选择。管理层方面，公司董事会主席Moncef Slaoui博士曾在葛兰素史克工作了近30年，期间为许多新疫苗的开发做出了贡献，包括Shingrix®（带状疱疹）、Cervarix®（HPV诱导的宫颈癌疫苗）、Mosquirix®（疟疾）、Rotarix®）（轮状病毒肠胃炎）和Synflorix®。另外一位董事Tal Zaks 博士在Moderna担任首席医疗官超过六年，期间还负责监督COVID-19的mRNA疫苗Spikevax的开发。在一级市场，公司曾完成两轮融资：2022 年2月，Curevo Vaccine宣布完成6000万美元A轮融资。本轮融资由RA Capital牵头，Aduvant Capital、Janus Henderson investors、EN Investment和创始投资者GC Pharma跟投；2022年11月，Curevo Vaccine宣布完成2600万美元A+轮融资，投资人包括Janus Henderson、RA Capital 、Adverant Capital和GC Biopharma。6、Character Biosciences：博士伦支持的眼科新药公司3月25日，Character Biosciences宣布完成1亿美元的C轮融资。本轮融资由aMoon和Luma Group共同领投，博士伦、Jefferson Life Sciences、Innovation Endeavors、Catalio Capital、S32和KdT Ventures等机构跟投。Character Biosciences成立于2019年，致力于采用资金效率更高的观察性研究来构建患者数据库并开拓多基因疾病的精准医疗解决方案。通过与全美150多家眼科中心合作，公司构建了一个涵盖6500多名患者的基因-临床-影像数据库，实现了AMD的遗传亚型重分类，并以此发现关键致病机制和靶点，结合AI与多组学方法，有望提升复杂眼病精准治疗的成功率。目前，公司有四个在研管线，其中最为重要的有：CTX114：一款补体抑制剂，旨在减缓晚期干性AMD的地图样萎缩的进展。药物设计用于抑制补体系统激活，保护视网膜细胞表面免受免疫攻击；CTX203：一款脂质调节剂，适应症为高风险中期AMD。该药为人工设计的ApoA1类似肽，针对ABCA1脂质转运通道，具有“延缓进展”而非“逆转疾病”的作用方向，定位于尚无药物覆盖的中早期AMD人群（尚未发展至地形萎缩）。CTX203与CTX114预计将于今年进入临床试验阶段。该公司还利用其人工智能驱动的基于基因组学的平台，将其产品线扩展到其他眼科疾病。对外合作方面，2024年1月，公司宣布与博士伦签署协议，共同开发针对AMD的治疗方法，并可能将双方的合作扩展至其他眼科疾病领域。公司创始人兼CEO Cheng Zhang先生拥有丰富的跨行业经验，曾在多家知名公司担任重要职务。在瑞银（UBS）、Oliver Wyman和辉瑞等公司任职期间，他积累了宝贵的战略规划和创新管理经验，参与并推动了多项战略计划的实施。7、Augustine Therapeutics：礼来支持的HDAC6抑制剂药企3月24日，Augustine Therapeutics宣布完成8480万美元的A轮融资。本轮融资由Novo Holdings和Jeito Capital共同领投，Asabys Partners、礼来、AdBio Partners、V-Bio Ventures、PMV、VIB、Gemma Frisius Fund、Charcot Marie Tooth（CMT）研究基金会、Newton Biocapital等机构跟投。Augustine Therapeutics成立于2019年，由比利时弗拉芒生物技术研究所（VIB）与鲁汶大学（KU Leuven）的联合孵化，致力于解决目前缺乏有效治疗方案的重大医疗需求，包括腓骨肌萎缩征等影响周围神经的遗传性疾病，以及其他神经肌肉、神经退行性和心脏代谢性疾病。公司的科学基础源于VIB-KU鲁汶脑与疾病研究中心的Ludo Van Den Bosch教授在胞浆组蛋白脱乙酰酶6（HDAC6）抑制方面的突破性研究，他认为HDAC6抑制剂是治疗CMT和其他神经疾病的有前景的方法。HDAC6是一种II类组蛋白脱酰酶。HDAC6是一种众所周知的分子靶点，对神经系统疾病有很强的生物学基础，对心脏代谢疾病有很高的治疗潜力。2023年，诺华以8000万美元获得了韩国公司Chong Kun Dang Pharmaceutical的1期阶段的HDAC6抑制剂CKD-510。目前，Augustine Therapeutics正在开发HDAC6的同类最佳的小分子抑制剂，适应症为Charcot-Marie Tooth（CMT）。CMT是最常见的外周神经系统遗传性疾病，影响全球约300万人。一级市场，Augustine最初由V-Bio Ventures、AdBio Partners、VIB、PMV和Gemma Frisius Fund组成并提供种子资金，并于2024年6月完成1850万美元的A轮融资，投资人包括Asabys Partners、礼来、Charcot Marie Tooth研究基金会等机构。8、Arbor Biotechnologies：张峰的又一家基因编辑公司3月18日，Arbor Biotechnologies宣布完成7390万美元的C轮融资。本轮融资由ARCH Venture Partners和TCGX领投，QIA、abrdn、Partners Investment、Revolution Partners、Kerna Ventures、Ally Bridge、Arrowmark、Deep Track、Piper Heartland Healthcare、Surveyor、淡马锡、T.Rowe Price Associates和Vertex制药等机构跟投。Arbor Biotechnologies成立于2016年，是一家基因编辑酶开发公司。Arbor联合创始人包括张锋教授、David Walt、David Scott、Winston Yan等业内知名人士。Arbor主要是通过机器学习与人工智能技术来开发新的基因编辑器，截至目前，公司已拥有17种基因编辑器，覆盖90%以上的基因组。还发现了超60多种核酸酶家族和70多种CRISPR转座酶，数量是已发表文献中的6倍和30倍。Arbor的基因编辑器主要包括两大类：CRISPR核酸酶编辑器、CRISPR转座酶编辑器。其中CRISPR核酸酶包括DNA核酸酶（Cas12h，Cas12i）和RNA核酸酶（Cas13d，Cas12g，III-E型）等。2024年5月，Arbor还收购了张锋旗下另一家基因编辑公司Serendipity Biosciences，获得了DNA核酸内切酶基因编辑器Fanzor、基因编辑器IsrB等技术。目前，公司有在研管线8款，最为重要的是ABO-101。ABO-101是一种针对原发性高草酸尿症（PH）的体内基因编辑疗法，于2024年12月获得了FDA的IND批准，目前正在PH1中进行临床I/II期试验，预计2029年初步完成。此前，在2024 ASGCT年会上，Arbor公布了BO-101的临床前数据。在非人灵长类动物（NHP）中，BO-101对HAO1基因实现了有效的体内编辑，多次给药具有良好的耐受性。此外，公司还在推进其首个同类项目的IND/CTA备案，包括一个罕见肝病的RT（逆转录酶）编辑项目和一个针对肌萎缩侧索硬化症（ALS）的项目。对外合作方面，Vertex是公司的长期合作伙伴，于2018年首次达成合作，并于2021年和2023年两次扩大合作协议，尤其是2021年的扩展合作金额高达12亿美元。此外，Arbor分别在2022年和2024年Allogene与博雅辑因达成了授权合作。在一级市场，公司曾完成两轮融资：2017年5月，Arbor宣布完成560万美元A轮融资后走出隐匿模式；2021年11月，Arbor宣布完成2.15亿美元的B轮融资。本轮融资由淡马锡、汇桥资本和TCG Crossover领投，Arrowmark、Deep Track、Great Point Ventures、Illumina Ventures、Janus Henderson investors、Logos Capital、Ono Venture、Piper Heartland Healthcare、Ridgeback Capital、Section 32、Surveyor Capital、T.Rowe Price Associates、Tao等机构跟投。图片来源：123RF版权声明/免责声明本文为授权转载文章。本文仅作信息交流之目的，不提供任何商用、医用、投资用建议。文中图片、视频、字体、音乐等素材或为药时代购买的授权正版作品，或来自微信公共图片库，或取自公司官网/网络，部分素材根据CC0协议使用，版权归拥有者，药时代尽力注明来源。如有任何问题，请与我们联系。衷心感谢!药时代官方网站:www.drugtimes.cn联系方式:电话:13651980212微信:27674131邮箱:contact@drugtimes.cn点击这里，查看更多精彩!

1 前言 基因治疗通过直接干预遗传物质，为传统疗法无法治愈的疾病提供了革命性解决方案。中国基因治疗始于上世纪90年代初，早期开展了全球领先的临床试验，例如2003年全球首个基因治疗药物“今又生”获批上市，标志着中国在该领域的早期探索。然而，与欧美相比，早期发展受限于资金不足、技术瓶颈和监管体系不完善，进展相对缓慢。近年来，随着政策支持力度加大、技术创新突破及资本涌入，中国基因治疗进入快速发展期，临床试验数量跃居全球第二，市场规模显著扩张，成为全球不可忽视的力量。 2 中国基因治疗的发展阶段 中国基因治疗发展可分为三阶段：早期探索期（1990-2010年）、政策规范期（2011-2020年）和快速发展期（2021年至今）。早期阶段以科研为主导，2003年“今又生”上市虽具里程碑意义，但受制于技术成熟度和商业化能力，未形成规模化应用。2010年后，政策逐步完善，如《细胞治疗产品研究与评价技术指导原则》发布，推动行业向规范化发展。 2018年后，CAR-T疗法等突破性技术涌现，复星凯特的Yescarta（中国首款CAR-T产品）等获批，标志着治疗手段从单一基因替换向精准编辑扩展。同时，监管路径明确为“技术”与“药物”双轨制，加速了临床转化。2021年起，年复合增长率达24.4%的市场扩张、CDMO服务兴起及AAV载体优化，推动行业进入高速增长期。 3 中国基因治疗的现状 当前，中国基因治疗临床研究活跃，适应症集中于罕见病（如血友病、地中海贫血）和肿瘤（如黑色素瘤），临床试验数量位居全球第二。2023年市场规模达33.81亿元，预计2024年将突破88亿元，呈现爆发式增长。政策层面，国家通过“重大新药创制”专项等扶持创新，但监管仍面临多部门协调难题，审评流程需进一步优化。 公众认知方面，研究显示，中国患者对基因治疗接受度较高，但对其长期安全性和伦理问题存疑，需加强科普与伦理审查。企业端，复星凯特、博雅辑因等本土企业通过合作引进与自主研发并进，而药明康德等CDMO企业则支撑产业链关键环节。 4 中国基因治疗企业概况 复星凯特凭借Yescarta（治疗淋巴瘤）率先商业化，2021年销售额超2亿元，临床缓解率达83%，成为行业标杆。博雅辑因专注于基因编辑技术，其针对β-地中海贫血的ET-01疗法已进入临床试验，展示出高效靶向修饰能力。药明康德通过一体化平台覆盖基因治疗全流程，服务全球超50%的基因治疗项目，推动国产化生产降本增效。 此外，西比曼、科济生物等企业聚焦CAR-T赛道，而信念医药、纽福斯则在AAV载体治疗遗传病领域取得突破。企业合作模式多样化，如License-in（引进授权）与自主开发并行，加速产品管线布局。 5 中国基因治疗市场规模 中国基因治疗市场规模从2021年的504亿元增长至2025年预期的1,208亿元，年复合增长率24.4%。细分领域中，肿瘤治疗占据主导（约60%），其次是单基因遗传病（30%）。区域分布上，华东和华北为产业聚集地，占比超70%，受益于政策支持与人才密集。 价格方面，CAR-T疗法单剂定价超百万元，医保覆盖有限，商业保险与分期支付成为重要补足。未来，随着规模化生产与CDMO降本，价格有望下探，进一步释放市场需求。 6 中国基因治疗的监管 中国基因治疗监管体系以《药品管理法》和《基因治疗产品非临床研究与评价技术指导原则》为核心，实行“双轨制”审批，但部门职责交叉（药监局、卫健委、科技部）导致流程复杂。2021年后，政策加速创新药审评，60日默许制等举措缩短上市周期。 然而，对比欧美，中国缺乏针对罕见病的“孤儿药法案”，支付体系尚未健全，企业面临回报周期长等压力。近期，《细胞和基因治疗产品临床评价指导原则》征求意见，拟进一步明确安全性评估标准，监管框架趋于完善。 7 中国基因治疗的挑战与前景 中国基因治疗的挑战集中于三方面： 技术瓶颈：病毒载体（如AAV）的免疫原性、靶向性不足，且规模化生产良率低； 支付难题：高价疗法依赖商保，但国内渗透率不足5%，患者可及性受限； 伦理风险：生殖细胞编辑的潜在滥用引发争议，需强化伦理审查与社会共识； 前景方面，政策持续利好，如“十四五”生物经济规划将基因治疗列为重点；技术进步（如碱基编辑、体内递送系统）拓宽应用场景；全球化合作加速，预计2030年市场规模突破3,000亿元。 8 小结 中国基因治疗历经30年沉淀，从跟跑迈向并跑。政策、资本与技术共振下，行业迎来黄金发展期，但需突破支付、监管与伦理瓶颈。未来，随着原创技术涌现、产业链协同及国际化合作深化，中国有望引领全球基因治疗新浪潮，为人类健康提供“中国方案”。 参考来源： 1.中国基因治疗行业概览.头豹研究院/郝世超. 2.2024年中国基因治疗行业产业链图谱、发展历程、市场发展现状及趋势分析. 智研咨询. 3. 基因治疗药物行业竞争格局分析. 贝哲斯咨询. 公众号内回复“ADC”或扫描下方图片中的二维码免费下载《抗体偶联药物：从基础到临床》的PDF格式电子书！ 公众号已建立“小药说药专业交流群”微信行业交流群以及读者交流群，扫描下方小编二维码加入，入行业群请主动告知姓名、工作单位和职务。