来的天工开物 ：合成生物学

　　当人造物质超过自然物质总量时(资料来源Nature)，合成生物学有望移步幕前，成为人类实现可持续发展的必备工具。合成生物学的本质是让细胞为人类工作生产想要的物质。与传统化学合成相比，合成生物学具有微型化、可循环、更安全的特点；与传统发酵工程相比，合成生物学对细胞的干预是定向的。复盘合成生物学发展，我们认为已进入成长期：2000 年以来，合成生物学基础研究领域加速发展；2011 年以来，合成生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；2015 年以来，合成生物学产业投资加速。

　　合成生物学是一个长坡厚雪的赛道

　　据McKinsey 统计，生物制造的产品可以覆盖70%化学制造的产品，并在继续拓展边界。全球合成生物学领域有望快速成长：1)据McKinsey 数据，预计到2025 年，合成生物学与生物制造的经济影响将达到1000 亿美元；2)据Transparency Market Research 数据，2018 年全球合成生物学市场空间已达到49.6 亿美元，预计至2027年将超过400 亿美元(2600 亿元人民币)，年复合年增长率(CAGR)为26.3%；3)据Data Bridge Market Research 数据，到2027 年合成生物学市场规模将达到303 亿美元，复合年增长率为23.6%；4)根据 BCC Research 数据，合成生物学领域2017-2022 年的复合年增长率(CAGR)为26.0%。

　　合成生物学开始发力

　　有一个角度可以观察一个产业的发展阶段，那就是产业中大部分企业的融资方式。如果全部企业都是通过一级市场融资，说明产业处于导入期；如果开始有企业陆续上市，在二级市场融资，说明产业进入成长期；如果大量企业上市层出不穷，说明产业进入快速成长期。例如，电动车产业的发展主要看特斯拉的上市，以及2018 年单季度盈利转正，随之而来的是整个产业的两次大爆发。对比合成生物学产业，全球主要有5家上市公司，近一年内集中上市4家公司，分别是凯赛生物、华恒生物、Zymergen、Ginkgo Bioworks。我们华安化工认为，合成生物学领域多家公司集中上市代表这一领域已进入成长期。

　　合成生物学百家争鸣

　　从产业链布局的角度来看，合成生物学的公司可以分为两类：一类是实现从基因编辑到产品落地的全产业链公司，既有合成生物学技术储备，又有市场化产品落地；另一类是以服务为主，提供基因编辑和细胞工厂的研发型公司，业务以提供合成生物学技术支持为主，产品以代工厂生产为主。从盈利模式来看，全产业链布局的公司中短期内有望通过替代化学法更快实现盈利；而以服务为主的研发型公司将在合成生物学行业生态建立起来后，通过更高效专业地为大量代工企业服务获利。截止目前，国外从事合成生物学领域的公司已经近500 家，国内相关领域的公司也多达数十家，可谓百家争鸣、百花齐放。

　　合成生物学是绿色制造的核心

　　在“碳中和”的政策背景下，以合成生物学为基础，通过生物化工生产的产品有望得到政策的倾斜，撬动合成生物学的政策杠杆：1)原料端，生物化工主要以可再生资源作为原料，符合可持续发展的理念，并在某些产品领域缩短产业链长度，降低原材料成本占比和产品周期属性；2)工艺端，对于某些特定的化学品，生物法大部分反应步骤均在微生物或酶的作用下进行，反应条件更温和、流程更简单，反应过程中的碳排放也更少；3)后处理端，一方面合成生物学通过改造可以让微生物参与更多的废弃物治理，另一方面生物基材料因热塑性而方便回收利用，减少环境负担。

　　合成生物学和化学合成不是对立关系

　　我们认为，合成生物学是化学合成的一种补充生产方式，而不是替代关系。合成生物学不能构成完整的产业链。通常合成生物学更适宜生产小分子，因为大分子不宜和细胞质、营养液等相似分子量的物质分离。如果进一步生产聚合物或者改性仍需要精度更高的化学合成方法实施。完整的产业链包括基因工程、菌种培育、发酵过程、分离纯化、改性合成、开发应用这6 个环节。

　　机遇和挑战并存

　　合成生物学是人类生产工业品的新手段，在巨大的机遇面前，也要正视潜在的风险和挑战。尤其是涉及基因改造、生物循环等相对传统化工更加未知的领域。我们认为，合成生物学成为未来制造的主要补充手段可能还存在以下挑战：1)原料来源有待拓展2)基础分子不明确、3)市场推广与标准建立、4)生物安全与伦理、5)对公司综合能力要求高等问题。

　　投资建议

　　我们综合考虑收入体量、上市地区、技术平台、成长性等推荐关注：凯赛生物、华恒生物、Ginkgo Bioworks、Zymergen。

　　风险提示

　　产业化进程不及预期的风险；菌种及配方泄露的风险；法律诉讼的风险；生物安全的风险；道德伦理的风险；下游认证不及预期的风险。

（文章来源：华安证券）