合成生物學打造產業鏈優勢 開啟新一輪產業革命！
現如今，生命科學已經進入了一個重大質變的關口，而合成生物學這門新興的學科已經開始向醫藥健康、環境等各個領域有了不同程度的滲透。合成生物學并不是一門純粹的應用學科，它實際上可以對重大的科學問題、科學難題提供新的研究手段，同時它可以革新和顛覆傳統的產業。專家認為，今后的合成生物學“會帶動傳統的產業向高端產業升級、轉型。”
以青蒿素為例，中國科學家屠呦呦因發現青蒿素獲得2015年度諾貝爾生理學或醫學獎。青蒿素原來是從黃花蒿里面通過較為傳統的人工方法提取的，產量低下，成本也比較高。后來利用合成生物學技術，通過兩種酵母來生產青蒿素，大大擴張了產能，極大地補足了靠天然原料遠不能滿足的全世界抗瘧劑的需求。
合成生物學技術的廣闊前景使得近年來在國內外都掀起了一股創業和投資熱潮。國內在合成生物學領域的起步比國際上晚了10多年，但在近10年的時間里，合成生物學領域取得了很大的進展，中國在其中扮演了重要角色。在這之中，我們見證到了一批優秀企業的崛起，也注意到了一批擁有潛力的企業正在成長，而我們的投資機會就孕育在其中。
一、合成生物學領域總體投資趨勢
2021年12月，合成生物學創新平臺（Synbiobeta）發布合成生物學領域2021年第三季度風險投資報告。報告指出，合成生物學初創企業在第三季度投融資金額高達61億美元，比先前的紀錄高出33%。2021年的前三個季度，合成生物學初創公司獲得的投資總額已經達到150億美元。
圖表1：合成生物學總體投資趨勢（2009-2021Q3）
2021年第三季度的交易數量也創下紀錄，總共為73筆，平均交易規模同期相比有所下降，為8360萬美元。2021年合成生物學領域初創企業投資額或將達到2009-2020年的總和（約215億美元）。
圖表2：合成生物學領域平均交易額度和交易數量（2009-2021Q3）
2021年第三季度獲得投融資前十的企業包括：Laronde、PivotBio、Solugen、PerfectDay、 Nature'sFynd、CaribouBiosciences、Spiber、SonomaBiotherapeutics、NotCo和Icosavax，獲得的投資金額從2.09億美元到4.4億美元不等（圖3）。
圖表3：2021Q1-Q3獲得投資金額排名前十企業
從合成生物學的應用領域來看，健康和醫藥領域的增長速度繼續大大超過其他所有領域。2021年第三季度，健康和醫藥領域有28筆交易共獲得27億美元；2021年前三季度，共有64筆交易，總額度為達到67億美元。食品和營養領域位列第二，在第三季度籌集到12億美元，2021年前三季度的總額為23億美元。農業和能源/環境也有很大的發展空間，分別籌集了5.92億美元和3.93億美元。
圖表4：2021Q1-Q3合成生物學不同領域的投資情況
圖表5：2021Q1-Q3合成生物學不同領域的交易數量統計
二、合成生物學堆棧
在前三季度籌集的150億美元中，應用領域占110多億美元，在合成生物學“堆棧”框架（SyntheticBiology Stack）中占壓倒性優勢。應用領域包括醫藥、食品、化學品等終端產品，在以往的投融資中，這些產品都還未上市，因此該類別也相對較小。目前，在它們進入市場后獲得約87%的投資。下面將重點分析除應用領域之外的合成生物學技術和平臺方面的投融資情況。
圖表6：合成生物學堆棧分類投資
2021年7月，CyrusBiotechnology公司（屬于生物CAD軟件類別）籌集了1590萬美元，作為B輪融資的組成部分（截至2021第四季度，該輪融資已擴大至1800萬美元）。該公司使用Rosetta分子建模和設計工具進行蛋白質工程與結構預測。
在云實驗室/自動化和硬件領域，有6家公司籌集了至少2.5億美元。主要由實驗室機器人制造商OpenTrons主導，該公司獲得了2億美元的C輪融資。A-Alpha生物和納米細胞生物醫學公司籌集了2000萬美元用于細胞分析，Aromyx's食品科學設備公司獲得了1000萬美元的融資。此外，Strateos和Indee實驗室也在第三季度籌集到一定規模的資金。
圖表7：2021Q1-Q3合成生物學堆棧分類投資額度（應用除外）
圖表8：2021Q1-Q3合成生物學堆棧分類投資交易數量
基因/基因組合成與測序領域主要是用于研究，Touchlight籌資5000萬美元，MolecularAssemblies融資2000萬美元，OriCiroGenomics在B輪融資中獲得730萬美元。Catalog利用合成DNA作為數據儲存介質，籌集了3500萬美元的B輪融資。
工程平臺包括了基因組、蛋白質和生物體工程等。細胞療法開發商CaribouBiosciences在IPO中籌集3.04億美元，其同行Kytopen在A輪融資中也獲得3000萬美元。BotaBio在B輪融資中獲得1億美元用于投資高性能工業化學品的生物替代品。蛋白質工程領域的Protera和Allozymes公司分別籌集到1000萬美元和500萬美元。
三、從應用到影響：再生合成生物學
合成生物學初創公司2021年已經取得了令人震驚的融資金額。2021年是合成生物學領域從獲益前研究轉向醫藥、食品、材料和能源等有應用前景的領域，未來幾年還會有更多的應用。
合成生物學在風險投資領域幾乎是獨一無二的，與游戲和娛樂、金融或廣告科技等其他領域不同，絕大多數合成生物公司聚焦人類健康、創造更可持續的食品供應鏈、研發針對環境的可持續技術等。如果沒有這些工具和技術，政治家和企業可能無法實現他們提出的可持續發展目標。因此，首先應該提出的是：“可持續性”到底意味著什么？
1、 合成生物學的下一步行動：超越可持續到再生
長期以來，可持續性一直是人們談論的話題，但“可持續性”并不僅僅是一個雄心勃勃的目標，合成生物學正在使可持續生物經濟發展到有利可圖的生物經濟，或者從生態學角度來說，創造一個恢復性、生產性、再生性的生物經濟。
2、“再生”正在從夢想走向主流
從歷史上看，工業經濟中的大多數生態運動多集中在生態和工業領域，例如，在美國環境保護署，自然資源的“保護”、自然保護區都是常態。政府承諾的可持續性，都限于未來，但這期間排放量還在不斷增加。
如何才能減少碳排放，并消除已經排放的CO2？政府官員通常對未來和技術的看法模糊不清，因此需要讓他們意識到可擴展性的解決方案。例如，農業產業是很好的起點，而且其本身就是全球變暖的重要因素之一。此外，現有技術如生物炭和免耕農業都可以發揮積極作用。
Rodale研究所2021年4月發布的一份白皮書指出，“農田土壤碳封存可能會封存目前每年全球溫室氣體排放量，約為520億噸CO2當量。如果全球范圍內的作物和牧場都實現范例中的封存率，再生農業可以吸收比目前每年CO2排放量更多的CO2。如果所有全球牧場均采用再生模式管理，可能會額外增加71%的碳封存，使全球迅速進入年度負排放的情景。”類似的方法也可以應用在雨林和其他非農業土地。未來或將找到更多利用工業食品生產中的“剩余物質”恢復熱帶森林的途徑，這將是最好的回收利用。
當前，國際社會都在關注再生、恢復、仿生、阻止滅絕等等。聯合國宣布這是“聯合國生態恢復的十年”，旨在防止和扭轉生態系統的退化。“不是將自然與工業社會隔離開來，而是使自然成為工業和社會不可分割的一部分”。農業、生態、建筑、能源、工業制造、消費品、服務、城市規劃……未來在生物技術的幫助下，每個行業都可以再生。
3、 目前的再生設計原則
如何將再生從一個吸引人的想法轉化為現實的實踐？下面將介紹采用可持續方案的可再生設計從“不那么糟糕”轉變為“創造美好”的實例。
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可再生材料→營養物質
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能源中性→產生、儲存和重新分配能源
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不破壞環境→恢復比以前更好的環境
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對工人公平→工人成長的機會
此外，雖然并非所有的設計解決方案都是技術性的，但在某些情況下，技術可能是唯一的解決方案。例如，合成生物學公司正在創造的解決方案。
例1：不僅減少CO2，還將其轉化為有用的材料。
最早是2005年成立于新西蘭的LanzaTech，該公司通過細菌發酵將廢棄的CO2轉化為乙醇、可持續航空燃料或聚乙烯等工業產品，并與聯合利華、歐萊雅和科蒂合作，關注包裝、香水、洗衣粉和家用清潔劑領域；公司還以CO2為原料為服裝品公司Zara制作“黑色（碳）小禮服”。該公司的融資超過3.1億美元，投資者包括鋼鐵制造商ArcelorMittal、工業集團三井、石油生產商中石化，以及制藥創新者諾和諾德。
Solugen于2021年剛獲得3.5億美元C輪融資。公司將生物催化和金屬催化相結合，將（植物通過捕獲空氣中的CO2而產生的）植物糖轉化為工業化學品。在催化劑作用下，制造過程不會像石化過程那樣污染空氣或水，并且需要的能源更少。該公司表示每年有望提取10億噸CO2。
AirProtein在2021年第一季度的A輪融資中獲得3200萬美元。AirProtein與另一家公司Kiverdi一起，正在開發吸收CO2，并將其轉化為魚飼料、土壤濃縮物、“反向塑料”和其他通常從自然界中提取的物品。
例2：不僅要保護物種和生態系統，還要把瀕危或滅絕的物種恢復回來。
未來的生態系統除了需要支持不斷增長的人口，同時還需要保護已經瀕臨滅絕（甚至已經滅絕）的野生動物。合成生物初創公司正在引領該方向的新發展：
數千年前，由于人類的過度捕殺，長毛猛犸象已經滅絕。Reviveand Restore是生物科學孵化器，旨在利用合成生物學，通過賦予物種抗病、抗氣候變化和抗逆基因等方式進行物種保護并恢復遺傳多樣性的喪失。其最引人注目的項目是通過修補從西伯利亞凍土帶標本中提取的猛犸象DNA，創造第一代胚胎，再由象媽媽進行生育。恢復的猛犸象群將生活在俄羅斯的更新世公園，它們的足跡或可恢復永久凍土，扭轉土壤中的溫室氣體甲烷泄漏并上升的趨勢。
犀牛和大象同樣也到瀕臨滅絕的地步。Pembient一直在試圖利用合成生物學重建相同的生物材料，將有望取代從活體動物身上獲取材料的市場（犀牛角或者象牙等）。這家公司是創業孵化器IndieBio首批產品的組成部分。GinkgoBioworks與氣味研究人員和藝術家合作，重現了南非、北美和夏威夷地區已滅絕的植物的氣味。
圖表9：拯救珊瑚礁的基因工具包
珊瑚礁在平衡海岸線生態系統方面發揮著關鍵作用，并為成千上萬的生物提供棲息地。珊瑚礁需要1萬年才能形成，大型珊瑚礁或環礁的形成甚至需要10萬-3000萬年，失去后再修復比重新種植一片森林都要困難。合成生物學正在開發耐寒的珊瑚品種，這些品種可以適應環境變化、污染和旅游業，在溫度更高或酸性更強的水域存活。“藍色生物技術”方法可以為其他初創公司帶來倍增效應，如CoralVita、Blue Oasis、PharmaMar、Sirenas等，其中Sirenas是一家致力于在珊瑚礁中發掘藥物的計算代謝組學的公司。
四、結語
盡管行業火熱，合成生物學產業發展并非一片坦途。合成生物學是一條完整的產業鏈、一個龐大的體系，并非攻克了某一個環節就可以搞定所有的事情。舉例而言，從一開始的基因編輯，到培育、發酵、分離、純化等，再后面到開發應用，這是一條具有高技術壁壘的完整的系統工程。所以一家優秀的合成生物學企業不僅比拼前端基因工程、生物技術方面的能力，同時也比拼后端的工藝流程。誰可以真正做到低污染、低成本、大規模量產，才是“贏家”。因此，僅僅得到融資追捧還不夠，作為一種“使能技術”，合成生物學必須要在市場上有產品、能夠為國計民生解決重大問題。
源起基金團隊認為，從合成生物學領域的投資角度來講，我們要擁有跨學科思維，敏銳察覺技術可能有橫向拓展應用的其他領域，聚焦于有潛力開發出擁有巨大商業應用價值的新興產品的企業；另外，我們也在不斷地去靠近科研端與產業端，沿著技術路徑與產業發展路徑向前端、深層去走，去建立緊密的聯系，探討研發進展以及發現投資機會，以期為我們的基金組合、為我們的投資人帶來依托于優質資產洞察能力和專業投資分析能力的可觀投資回報。
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