合成生物学被认为是“第三次生物技术革命”，以“人工设计与编写基因组”为核心，采用“自上而下”和“自下而上”两种构建形式，通过“设计-构建-测试-学习”（DBTL）策略，对生物系统进行重新或优化设计、生命过程的集成式解析，或设计合成全新可控运行的新生物系统，以满足人类需求。合成生物学市场前景广阔，展现出强劲发展势头和商业价值。随着应用场景的增多、成本降低及技术的进步，合成生物行业市场将快速扩容，具有广阔的市场前景。2022年，全球合成生物产业市场规模为139.8亿美元，预计2028年将达到500亿美元。其中，医疗健康将成为最大的细分市场，占比达26.6%。
技术突破为合成生物产业变革带来新契机。使能技术选代和成本降低促进产业应用，如DNA测序、基因合成和基因编辑技术成本不断下降，推动合成生物学产业发展。人工智能（AI）加速合成生物研发进程，可进行高效的基因注释、蛋白质功能预测、基因线路预测等，加快DBTL的循环效率。构建细胞工厂和发酵工艺推动合成生物快速走向工业化，如浙江工业大学通过构建发酵生产前体O-香草醛-L-高丝氨酸（osh）高效细胞工厂，实现了osh产量达120g/L，糖酸转化率达60%以上。多酶催化体系和发酵工艺是推动合成生物工业化的关键技术之一，如中国科学院上海药物研究所团队设计并构建了一种基于C1延长策略的三酶级联反应和工程大肠杆菌，提高了目标产物的转化率。
资本涌入助推合成生物产业投融资繁荣。近年来全球合成生物学投融资呈现高度增长态势，2021年，全球合成生物学初创公司共吸引103亿美元投资，其中医药健康领域占比高达79%。我国合成生物投融资市场持续火热，2015-2024年7月，我国共发生投融资事件591起，投融资总金额超909亿元。二级市场融资进一步提升合成生物上市企业竞争力，多家合成生物公司IPO上市成功，如传奇生物2024年8月的市值高达746亿元。
多国重视促使合成生物成为国际科技竞争焦点。合成生物已是全球50多个国家和地区的战略部署方向，北美、欧洲、亚太为主要投入地区。国家政策支持培育合成生物为新质生产力，我国从“十二五”到“十四五”期间，出台系列政策支持合成生物产业发展，并明确合成生物学在医药绿色制造、生物化工、生物基材料、未来食品等领域的产业化布局方向。国内合成生物产业集聚发展，多地加大合成生物产业支持力度，积极打造产业集群，如深圳市已集聚了华大智造、华大基因等110家合成生物企业，总估值约320亿元。
我国合成生物产业链上中下游企业情况如下：
- 产业链上游：呈现科研机构和企业双核驱动体系，我国DNA测序、DNA合成、基因编辑处于快速追赶阶段，但AI赋能、高通量/自动化测试筛选技术、数据库和工具酶与国外差距较大。科研机构布局范围和领域全面，企业多涉及单个技术领域。
- 产业链中游：平台型企业技术逐步突破，与下游产品型企业结合度高中，呈现CDMO模式，多个生产基地布局。细胞铸造厂布局相对较晚，仅少部分企业已经构建了一定数量的细胞菌种库；无细胞/类细胞平台正处于快速追赶阶段，如苏州珀罗宁、赛索飞、码科技等已实现利用CIPS技术提供目标蛋白产品的制备。
- 产业链下游：产品应用场景丰富，多款产品有待挖掘，企业多布局医疗健康领域，生产基地向西部等能源成本低区域布局。医药健康领域经济影响最大，基因诊断比较成熟，如CGT、RNA疫苗/药物、原料药/中间体半合成逐渐实现突破；能源化工领域最热，部分生物材料已实现规模化生产；农业食品领域未来增长快，多领域有待突破；日用化妆品未来增长潜力大，以胶原蛋白、多肽等产品发展较快。
合成生物学各分领域产品发展应用趋势：
- 医药健康：0-5年将实现非实体瘤的CAR-T细胞疗法、基因驱动顶防媒介传播疾病无创产前检查法；5-10年将实现实体瘤的CAR-T细胞疗法，渐细胞产生的可移植器官；10年以上将实现通过CRISPR合成生物新材料、健康监测传感器、微生态药物、个性化联食服务、基于遗传和微生物组的非养殖肉、植物基蛋白质等。
- 化工能源：0-5年将实现面向大众的化工能源下游聚合物成熟品种（PHA等）；5-10年将实现高性能蛋白质面向市场、建筑材料、活体专业颜版功能材料（再生医学）；10年以上将实现工业溶剂和生物能源、二氧化碳的绿色固定、光合作用加快生长、污染物的生物修复等。
- 农业食品：0-5年将实现食用蛋白，营养添加剂、生物固氮共生固氮肥料、自然杀虫剂；5-10年将实现植物基食用蛋白、发酵法植物细胞、化学光会作用、生物固氮；10年以上将实现动物替代蛋白、植物细胞、基于RNAi农业修饰的作物育种标记、生物农药等。
- 日用化妆品：0-5年将实现成本合成的高性能蛋白，如胶原蛋白（加羟脯氨酸）；5-10年将实现其他大分子功能性成分添加剂；10年以上将实现可持续来源、安全性和真实性的植物基蛋白质等。
