热门赛道:合成生物学

2022-11-01 09:05:59, 基泰生物 上海基泰生物科技有限公司


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合成生物学


01
什么是合成生物学?













合成生物学诞生于21世纪初,是生物学、工程学、化学和信息技术等相互交叉融合 的新兴领域。合成生物学利用基因组测序、生物工程、化学合成和计算机模拟等技 术进行生命设计与合成再造,突破原有生物系统的限制,创造出更加符合产业化的 新型生物系统,应用于医药、能源、化工、农业、环境等多个领域,集低碳、可持续、 低成本等多优势于一体。


合成生物学是在工程学思想的指导下,按照特定目标理性设计、改造乃至重新合成生物体系,简单来讲就是利用细菌等工程化的生物,来生产各类我们想要的东西,其使命是解决人类面临的食品缺乏、能源紧缺、环境污染、医疗健康等各方面的问题。


合成生物学产品制造步骤是原料→菌种→产品的全链条设计和优化。整个生产链条可分为原料选择、底盘细胞的选择和优化以及产品生产3个部分,其中底盘细胞的选择和优化是核心步骤,而该步骤又可拆分为设计、构建、测试、验证四个环节。


在整个合成生物学产品制造过程中包含3种主要技术和产品:

  • 使能技术 (Enabling Products):推动合成生物产业发展的引擎,主要包括基因测序技术、基因组编辑技术等

  • 核心技术 (Core Products):利用创新专利技术改造微生物/酶,为终端用户市场创造价值的关键枢纽

  • 致能技术 (Enabled Products):接近终端用户的最大细分市场,包括制药、化学、能源、农业等。


合成生物学的核心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。

(1)生物元件:复杂生命系统里最基础、功能最简单的单元统称。在遗传系统中最基本、最简单的生物元件是具有特定功能的氨基酸或核苷酸序列,可以在大规模的设计中与其他元件进一步组合成具有特定生物学功能的生物学装置。常见生物元件:调控元件、催化元件、结构元件、操控和感应元件等。


(2)基因线路:由启动子、阻遏子、增强子等调节元件及被调节基因构成的遗传装置,同时也是生命体对自身生命过程控制的动态调控系统。人工基因线路通过遗传线路工程合成,主要分为基本型和组合型两类:①基本型:依据生物学知识,借鉴电路的逻辑控制原理,设计并构建基因开关、放大器、振荡器、逻辑门、计数器等合成器件。②组合型:以基本型人工基因线路作为基本元件搭建而成的用于模拟高级生命过程的遗传装置。


(3)代谢工程:设计生物合成途径,代谢工程对生化反应进行修饰,利用分子生物学手段比如DNA重组技术,合理设计与改造已有的代谢途径和调控 *** ,目的是合成新的产物、提高已有产物的合成能力或者赋予细胞新的功能。常用的构建途径:异源表达、细胞代谢反应的构建与调节。


(4)基因组工程:是一项能够从头合成或重设计基因组的技术,它的产生主要是由于基因组测序、基因编辑和基因合成等技术的迅速发展。从头设计基因组的能力使人们可以根据任意设计原则对基因信息进行工程设计,从而开辟了无需天然基因组作为模板即可构建具有任何所需特性的细胞的可能性。





02
资本和政策双加持













国内政策:

2022年5月10日,国家发改委印发《“十四五”生物经济发展规划》,明确要求发展合成生物学技术,并列出了具体的重点攻克领域,以及政策支持方向。


2022年10月上海印发《上海打造未来产业创新高地发展壮大未来产业集群行动方案》(简称“《方案》”),确定了到2030年,在未来健康、未来智能、未来能源、未来空间、未来材料等领域涌现一批具有世界影响力的硬核成果、创新企业和领军人才,未来产业产值达到5000亿元左右的发展目标。


受到业界关注的是,在未来健康产业集群规划中,“合成生物”赫然在列。《方案》不仅对这一领域的具体技术方向作出引导,也囊括了一些主要的应用场景,包括:

  • 推动攻关DNA/RNA底层关键技术,发展基于生物信息学和机器学习的DNA/RNA自动合成系统。

  • 聚焦生物体初级和次级代谢间的相互作用,发展代谢科学共性交叉技术。

  • 推动合成生物技术在创新药研发、医美产品研制、微生物菌株试验、生物可降解材料等领域的应用转化。


资本:

2021年投资高涨:Q1和Q2投资额提升快速,Q3全球合成生物相关企业融资额创单季度历史新高,投资金额高达61亿美元,比前期提高33%。

2022年,合成生物学热度不减:

  • 2022年1月,高瓴以数亿人民币加码西湖欧米Pre-A轮融资;

  • 2022年3月,合成生物行业新秀态创生物完成第四轮融资。态创生物目前累计融资额过亿美元;

  • 2022年5月,微元合成宣布完成近亿元人民币的天使轮融资,由经纬创投领投,博远资本、河南投资集团汇融基金、险峰长青和浙江红什跟投;

  • 2022年6月,衍微科技宣布完成5000万元人民币的天使轮融资,由红杉中国和峰瑞资本共同领投,水木创投和康裕资本跟投。

而二级市场上,凯赛生物和华恒生物,PE在70倍左右,远超传统化工行业,这也昭示了市场对于合成生物学的看好。

麦肯锡报告显示,截止到2021年,大部分合成生物学投资聚焦于药物生产和保健品食品生产。

生物技术和制药的投资占比最高,合成生物学可帮助生物技术和制药公司开发新药。





03
合成生物分析仪器













合成生物因过程复杂涉及到仪器众多,但里面也可用到色谱/质谱/毛细管电泳仪/PCR等仪器。

WATERS UPLC

Agilent 1290 UHPLC

AB SCIEX 4500

THERMO QE

毛细管电泳

PCR






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