2025年合成生物行業(yè)概覽：定義、基本原理及制造工藝流程合成生物學(xué)被認(rèn)為是“第三次生物技術(shù)革命”，市場前景廣闊，在中國展現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭和商業(yè)價(jià)值。本文基于摩熵咨詢最新發(fā)布的《合成生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景及中國產(chǎn)業(yè)鏈上中下游企業(yè)分析》研究報(bào)告部分內(nèi)容，旨在探討合成生物行業(yè)的定義、基本原理、制造工藝流程以及行業(yè)發(fā)展趨勢。摩熵咨詢發(fā)布的《合成生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景及中國產(chǎn)業(yè)鏈上中下游企業(yè)分析》研究報(bào)告，對(duì)合成生物學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行了深入分析，從國內(nèi)外行業(yè)市場、技術(shù)趨勢、投融資現(xiàn)狀、戰(zhàn)略布局和政策等多維度梳理行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢，深度挖掘行業(yè)增長潛力，積極展望合成生物的市場前景。此外，以產(chǎn)業(yè)鏈思維，還從產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀、企業(yè)特征等角度，對(duì)我國合成生物學(xué)企業(yè)進(jìn)行深入分析，找準(zhǔn)行業(yè)發(fā)展優(yōu)勢和不足，為促進(jìn)行業(yè)發(fā)展提供思路。一、合成生物產(chǎn)業(yè)定義及基本原理合成生物學(xué)被認(rèn)為是“第三次生物技術(shù)革命”合成生物學(xué)（SyntheticBiology）是生命科學(xué)、信息技術(shù)和工程技術(shù)等匯聚而產(chǎn)生的一門新興交叉學(xué)科，旨在通過基因功能元件和模塊的挖掘，對(duì)底盤細(xì)胞代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遺傳學(xué)設(shè)計(jì)、改造，使其滿足人類需求。合成生物學(xué)被認(rèn)為是繼“DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)”和“人類基因組計(jì)劃”之后，以工程化的手段設(shè)計(jì)合成基因組為標(biāo)志的“第三次生物技術(shù)革命”。第一次革命：發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)和中心法則回顧生物技術(shù)的發(fā)展歷程，歷經(jīng)了幾次重大的革命。在二十世紀(jì)中葉的第一次革命中，實(shí)現(xiàn)了諸多里程碑式的突破，包含DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)、分子生物學(xué)“中心法則”的確定，以及“讀基因”（DNA測序技術(shù)的建立）、“寫基因”（DNA重組技術(shù)建立）、“編基因”（基因定向突變和敲除）等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展。第二次革命：人類基因組計(jì)劃到了二十世紀(jì)末的第二次革命人類基因組計(jì)劃時(shí)期，人類成功測出了自身基因組DNA的30億個(gè)堿基對(duì)的序列，并發(fā)現(xiàn)了所有人類基因，還合成了約100萬堿基的支原體基因組，獲得可正常生長和分裂的“人造生命”，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了非天然核苷酸、非天然氨基酸的合成以及人造單染色體真核細(xì)胞的創(chuàng)建。第三次革命：生物體系工程化即合成生物學(xué)而進(jìn)入二十一世紀(jì)初，迎來了以生物體系工程化即合成生物學(xué)為標(biāo)志的第三次革命。其采用獨(dú)特的研究方法——工程學(xué)“設(shè)計(jì)—構(gòu)建—測試—學(xué)習(xí)”，借助基因編輯、基因合成等工具，運(yùn)用工程學(xué)“自下而上”的理念，從系統(tǒng)表征自然界具有催化調(diào)控等功能的生物大分子，將其轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)化“元件”，進(jìn)而創(chuàng)建“模塊”“線路”等全新生物部件與細(xì)胞“底盤”，最終構(gòu)建出具備各類用途的人造生命系統(tǒng)。合成生物學(xué)“工程化”是其區(qū)別于其他生物學(xué)科的最大特征合成生物學(xué)以“人工設(shè)計(jì)與編寫基因組”為核心，可針對(duì)特定需求和用途，利用自然界中已有物質(zhì)的多樣性，從工程學(xué)角度設(shè)計(jì)構(gòu)建具有元器件或模塊，對(duì)已有生物系統(tǒng)的重新或優(yōu)化設(shè)計(jì)、生命過程的集成式解析，或者設(shè)計(jì)合成全新可控運(yùn)行的新生物系統(tǒng)，研究內(nèi)容主要包括生物元件、基因線路、代謝工程及基因工程。合成生物學(xué)有兩種不同的設(shè)計(jì)和構(gòu)建生物系統(tǒng)的方法：自上而下（反向工程）：目標(biāo)導(dǎo)向的構(gòu)建“人造生命”，使用代謝和基因工程技術(shù)為活細(xì)胞賦予新功能，“人工基因組”是其核心內(nèi)容，大片段基因組操作、改造以及大規(guī)模、高精度、低成本DNA合成是關(guān)鍵技術(shù)。（2）自下而上（正向工程）：通過將“非生命”生物分子成分聚集在一起在體外創(chuàng)建新的生物系統(tǒng)，元件標(biāo)準(zhǔn)化→模塊構(gòu)建→底盤適配的線路以及對(duì)生命過程的途徑、網(wǎng)絡(luò)組成及其調(diào)控、設(shè)計(jì)與構(gòu)建是核心內(nèi)容，人工線路構(gòu)建平臺(tái)是其關(guān)鍵技術(shù)。DBTL是合成生物學(xué)的核心策略設(shè)計(jì)-構(gòu)建-測試-學(xué)習(xí)(Design-Build-Test-Learn，DBTL)是合成生物學(xué)核心研發(fā)模式，通過長期、反復(fù)的人工實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)，有效地篩選和優(yōu)化所需的生物合成裝置和系統(tǒng)功能。設(shè)計(jì)（Design）：利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)化生物元件對(duì)基因、代謝通路或基因組進(jìn)行理性設(shè)計(jì)，包括宿主選擇和修飾、通路選擇和修飾。構(gòu)建（Build）：在生物系統(tǒng)中對(duì)目標(biāo)基因進(jìn)行操作，構(gòu)建細(xì)胞工廠，包括DNA合成、大片段組裝以及基因編輯。測試（Test）：通過高效、準(zhǔn)確和經(jīng)濟(jì)的檢測，評(píng)估構(gòu)建的細(xì)胞工廠的實(shí)用性，包括對(duì)酶元件的表達(dá)、純化與酶活測試，轉(zhuǎn)錄或翻譯元件以及非天然途徑的體外或體內(nèi)測試，細(xì)胞工廠改造后的時(shí)空調(diào)控及對(duì)生長和代謝的影響。學(xué)習(xí)（Learn）：利用測試數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)并隨機(jī)搜索更有效地推進(jìn)循環(huán)實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的原則，為下一個(gè)循環(huán)改進(jìn)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，包括數(shù)據(jù)收集整合、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果可視化和建模分析。二、合成生物制造工藝流程合成生物學(xué)從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化落地，需經(jīng)過細(xì)胞構(gòu)建、生產(chǎn)規(guī)模放大兩個(gè)階段。細(xì)胞構(gòu)建：合成生物學(xué)的硬件基礎(chǔ)底盤細(xì)胞構(gòu)建是合成生物學(xué)的“硬件”基礎(chǔ)，包括底盤細(xì)胞的選擇、DBTL循環(huán)、目標(biāo)細(xì)胞的設(shè)計(jì)與改造等，涉及基因測序、基因編輯、基因合成等使能技術(shù)。規(guī)?；a(chǎn)：產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)規(guī)?；a(chǎn)是合成生物學(xué)能否實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括實(shí)驗(yàn)室小試、中試、量產(chǎn)，涉及菌種培養(yǎng)、篩選、分離等菌種培育技術(shù)，及發(fā)酵技術(shù)、酶工程技術(shù)、分離純化技術(shù)等。合成生物學(xué)以植物油、谷物秸稈、二氧化碳等原料為碳源，通過“設(shè)計(jì)-構(gòu)建-測試-學(xué)習(xí)”（DBTL循環(huán)）過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)底盤細(xì)胞的改造，成功構(gòu)建細(xì)胞工廠，再通過生物發(fā)酵和酶聯(lián)反應(yīng)、分離純化流程，最終獲得目標(biāo)產(chǎn)品。目前，合成生物學(xué)已被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥、化工能源、食品飲料、消費(fèi)與個(gè)護(hù)、農(nóng)業(yè)技術(shù)、信息技術(shù)等諸多領(lǐng)域，展現(xiàn)出巨大的商業(yè)價(jià)值和市場前景。結(jié)語：合成生物學(xué)作為“第三次生物技術(shù)革命”，正在醫(yī)藥健康、化工能源、食品飲料等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)巨大潛力。摩熵咨詢的《合成