（报告出品方/作者：华泰证券，孙丹阳、沈晓峰、梅昕）
绿色新经济，未来已来
从“造物致知”到“造物致用”
合成生物：改写生命密码，从“造物致知”到“造物致用”。随着基因测序、基因合成和基因编辑的技术突破（即基因的读、写、编），合成生物学被称为继DNA双螺旋结构发现和基因组测序后的“第三次生物科学革命”。合成生物学是以“人工设计与编写基因组”为核心，针对特定需求设计构建元器件或模块，并进一步通过这些元器件对现有自然生物体系进行改造和优化，或者设计合成全新可控运行的人工生物体系的学科体系。简言之，其本质在于通过改写细胞DNA，生产出人类所需的物质。
碳中和背景之下提供全新解决方案，下游应用领域广泛。合成生物是人口老龄化、资源能源短缺、气候环境变化等制约背景下，人类实现可持续发展的新解决方案。据发改委高技术司，用于合成生物制造的可再生生物质资源包括糖、油脂、非粮生物质、有机废弃物，乃至工业废气、二氧化碳等，可以生产一系列能源与化工产品，包括基础化工原料、溶剂、表面活性剂、化学中间体，以及塑料、尼龙、橡胶等高性能生物环保材料和生物制剂，或生产原料药、疫苗和抗体药物，推动化工、医药、材料、轻工等重要工业产品制造向绿色低碳、无毒低毒、可持续发展模式转型，甚至生产淀粉、蛋白质、油脂等食品成分，颠覆未来农产品供给模式。据CBInsights，年全球合成生物学市场规模达53亿美元，其预计19-24年合成生物学市场规模的年复合增长率（CAGR）将达到28.8%。医药健康是合成生物产业中最大的下游领域，其次分别为化工、食品饮料、农业及其他消费品。
资本助力产业发展壮大。根据Synbiobeta，年合成生物学行业融资总额约亿美元，几乎是年以来该行业融资的总和。在国内，-年间每年合成生物学领域投融资数量尚少，但年增长速度强劲，快速增长到16例。
美/英/法等多国出台多项政策推动合成生物发展。1）美国：年，美国开始了在合成生物学上的大规模投资，美国国家自然科学基金会（NSF）为新成立的合成生物学工程研究中心（SynBERC）提供十年万美元的资助；在和年，美国国防部高级研究计划（DARPA）分别宣布了“生命铸造厂”和“生命铸造厂-千分子”计划；年，在美国国防部发布的《国防部科技优先事项》中，合成生物学被列为了21世纪优先发展的六大颠覆性基础研究领域之一；，国国会参议院通过了《美国创新与竞争法案》，在该法案中，合成生物学名列几大关键技术重点领域之一。年9月12日，拜登签署“国家生物技术和生物制造计划”，法案实质指向合成生物学领域，强调了合成生物学在生物医药、能源、材料、食品等应用方向的重要价值，彰显了美国政府对合成生物学发展的重视。2）英国：年，合成生物学与创新中心（CSynBI）成立，这是英国第一个国家合成生物学中心；年，英国商业、创新和技能部发布了《英国合成生物学战略路线图》，用以整体规划英国的合成生物学的发展，指出了建立英国合成生物学社区、促进技术市场化等多个关键；年，英国合成生物学领导理事会（SBLC）总结并更新了英国的合成生物学战略，发布了《英国合成生物学战略计划》；在年的《发展生物经济战略》以及年的《英国创新战略》中，都对合成生物学进行了布局。
3）法国。年，法国高等教育和研究部发布的《国家研究与创新战略》（SNRI）将新兴学科“合成生物学”列为了“优先挑战”；年，法国第一个合成生物学实验室系统与合成生物学研究所（iSSB）在法国国家科学研究中心（CNRS）、Genopole和埃夫里大学的支持下成立；在年的《国家研究战略：法国-欧洲》、年的《法国国家生物生产战略》等战略文件中，合成生物学都被重点提及；在年的《法国健康创新战略》中合成生物的价值也被提及。中国：年以来各地政策加速落地，支持产业发展。年，合成生物学研究首次被列入“计划”。年，“计划”部署了合成生物学专题研究。年，科技部启动了合成生物学重点专项。近10年间，中科院及国内多个高校率先布局了合成生物学的学科建设。年9月22日，中国政府在第七十五届联合国大会上提出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于年前达到峰值，努力争取年前实现碳中和。”年5月10日发改委发布的首部生物经济五年规划《“十四五”生物经济发展规划》中明确指出，“十四五”时期，我国生物技术和生物产业加快发展，生物经济成为推动高质量发展的强劲动力，生物安全风险防控和治理体系建设不断加强。广东省、上海市、北京市、天津市等多省市规划多次提及合成生物，努力推合成生物学技术发展和成果落地。
产业链涉及多环节
如果将细胞比作工厂，合成生物学的核心在于在底盘细胞（工厂）设计完整的代谢通路（生产线），而这一过程涉及多个DNA序列的编辑改造（生产工序）。而鉴于生命系统的复杂性，构建理想的菌种需要通过不断筛选、试错，这一过程通常被称为DBTL，即工程学中的设计（design）-合成（build）-测试（test）-学习（learn）。设计：是DBTL策略的基础，指利用相关数据库或是软件平台确定合成目标产物的底盘细胞以及对代谢通路或基因组进行理性设计。构建：是指通过DNA合成、DNA组装、基因编辑等手段将设计好的代谢通路导入底盘细胞内。检验：是指通过各种技术收卷检验细胞的生长代谢、生产能力等相关参数，并筛选出最优菌株。学习：是合成生物学DBTL中的重要一环。需对细胞代谢通路上的每一个节点进行分析，找出目标产物产量不达标的原因，修改代谢通路，为下一个循环改进设计提供指导。
产业链相关企业类型可划分为工具型、平台型和应用型。工具型：产业链上游开发使能技术的企业，涵盖测序、合成，基因编辑等，如DNA/RNA测序/编辑/合成，以及软硬件设施开发，以CRISPR-Cas9为代表的基因编辑技术带来的成本下降奠定基础。代表性企业有10XGen（DNA测序）、TwistBioscience（在硅芯片上“制造合成”DNA）等。平台型：平台型与应用型企业的业务范畴并非界限分明，平台型企业更侧重对菌株的筛选与改造，核心壁垒在于对底盘细胞改造的技术能力，以及基因组数据库是否强大。代表性公司有蓝晶微、Ginkgo等。应用型：应用型企业更侧重规模化生产，下游应用包括化工、农业、食品、医药、美容等，核心在于选品和是否有生产成本优势（除硬成本外，还需考虑传统化工法的绿色成本），包括菌株本身的生产效率，和后端发酵工艺及分离技术等。代表性公司有Amyris、Geltor、华熙生物等。
变现或需更多检验
海外上市的合成生物相关标的可能因技术储备、选品方向、应用拓展等失误而难以形成较稳定的变现模式及盈利能力，市值往往会因此遭遇滑铁卢。海外企业的选品起伏：Amyris的生物燃油与Zymergen的生物膜。Zymergen于18年决定投入开发电子领域产品线，年正式推出HyalineZ2薄膜产品，可用于触屏显示器、折叠装置、屏下镜头、车用领域。公司曾预计该产品将于21H2贡献收入，但21年8月公司声称该产品存在技术问题，并且公司重新评估了可折叠显示器应用的总体潜在市场，发现市场需求远低于此前预期，该产品宣告商业化失败。由加州大学伯克利分校的化学教授杰·基斯林创立的Amyris则开发了能够产生青蒿酸（青蒿素的前体）的微生物菌株技术，并通过这种技术生产出Farnesene（法尼烯）。其首先规划通过法尼烯生产生物柴油，但在后续的产业化生产中面临技术瓶颈，且伴随着全球石油价格下跌，生物燃料丧失价格优势。年公司退出柴油、润滑油、聚合物塑料、清洁剂业务，将战略聚焦于化妆品、香料、医疗保健与食物三大业务板块。化妆品领域，其推出的自有品牌BiossanceTM主打CleanBeauty，依托的核心功效成分角鲨烷即由法尼烯经过简单转化得到角鲨稀并最终得来。
美妆与合成生物:何以“擦出火花”
美妆助推合成生物商业化落地
考虑到规模生产难度、监管准入门槛、下游市场需求、产品开发周期等因素，我们认为美妆成为合成生物重要的变现抓手。规模生产难度：微生物生长具有一定随机性，实验室环节条件相对可控，但规模化生产过程中，温度/压力等条件控制难度增加，局部的微环境（代谢物积累、流场环境）等都会发生改变，影响工艺和发酵。同时，细胞扩增代数增加，也可能扰动菌种遗传稳定性。即便实现成功放大，不同批次产品的一致性和质量稳定性也需要保障。对于大宗商品，大规模量产才能摊薄生产成本（如PHA、丁二醇、甜菊糖苷等），通常需要千吨/万吨级别，工艺放大难度高、风险大。而高附加值的精细化工品、高活性分子，产能规模量级要求相对低，能够更快变现。监管准入门槛：保健品/食品领域，国内对于“转基因”食品审批仍较严格；医药/医美等领域，则涉及药监局审批，准入周期较长。而用于美妆的原料准入门槛相对低，产品注册备案周期相对较短。下游市场需求：通过合成生物技术生产出的产品通常有以下方向：1）替代传统的化学法或动植物提取，如凯赛生物的长链二元酸，杜邦的1-3丙二醇等。2）通过改造菌株，降低成本、提高效率、突破生产难度，打开小众市场应用空间，如华熙生物的玻尿酸。3）设计并生产全新的分子，如NMN（β-烟酰胺单核苷酸）。而产品能否在下游顺畅应用，取决于产品性能/生产成本/市场格局等综合因素。产品开发周期：美妆为高毛利率的品类，对原料成本相对不敏感，新原料技术容错性更高。
合成生物有望为美妆带来突破
提供绿色替代解决方案
新兴市场ESG或存在溢价。国际组织及海外投资机构已针对ESG演化出了全面、系统的信息披露标准和绩效评估方法。据MSCI数据，年以来至年7月，MSCI新兴市场ESG领先指数的表现优于MSCI新兴市场指数。在年5月28日举办的中国ESG论坛中，首都经济贸易大学党委书记韩宪洲提出，中国企业的绿色升级转型离不开与世界一流企业的沟通交流，ESG是中国企业拥抱世界的通用语言。双碳目标下市场对ESG投资