DeepTech×中科欣揚發布2023合成生物驅動美麗健康消費品產業報告

科技賦能——合成生物成為美麗健康創新加速器

碳中和背景下，生物製造成為傳統生產方式的轉型升級之路，傳統的能源利用來自化石燃料的燃燒及大化工體系的合成，生產及利用過程普遍伴隨高能耗和高碳排，全球主要溫室氣體濃度逐年上升。

合成生物學是繼「DNA 雙螺旋發現」和「人類基因組計劃」兩次生物科技革命之後，引領世界的「第三次生物科技革命」。合成生物學技術是對傳統生產方式的補充和顛覆，在醫藥、食品、農業、能源、化工等領域展現出了巨大的應用潛力。

圖丨與傳統的化學合成相比，合成生物製造的優勢（來源：DeepTech）

合成生物賦能化妝品：功能原料迎來爆髮式創新

隨著科技的進步以及消費者對於美妝、個護產品成分及功效的要求，化妝品原料進入了發酵智造、生物製造的時代，而合成生物學則為稀缺、複雜成分的生產以及新原料的開發帶來了無限可能。

化妝品巨頭加碼新興科技，合成生物獨占重頭，化妝品市場所獨有的創新周期較快、消費者需求導向的特點，已經吸引了越來越多的生物科技參與者進入化妝品領域，同時越來越多的美妝巨頭也湧入了源頭創新。近年由化妝品公司主導設立的投資機構，通過投資和孵化尋找新的業務增長點，均偏向於創新技術與科技屬性。

表丨全球代表性化妝品頭部企業投資案例（按時間排序；來源：公開信息、DeepTech）

食品健康審批監管仍然嚴格，政策支持與推進明顯

合成生物成為未來新食品創新路徑，合成生物學為研發賦能，為大規模食品生產建立新方法，開發多種功能的替代蛋白、合成天然稀有產物、提供微生物油脂、生產食品添加劑和食品原料，研發風味、質構、形態可控的食品產品，實現更安全、更營養和更可持續的食品獲得方式。

圖丨合成生物學賦能食品應用領域（來源：公開信息、DeepTech）

中國市場准入政策積極：

• 2017 年起衛健委開始允許轉基因酶製劑新品種的審批，此後「食品用酶製劑新品種」監管與審批進入常規化
• 2021 年衛健委開放「其他轉基因食品添加劑的申報和審批工作」通道
• 2022 年《「十四五」生物經濟發展規劃》提出發展合成生物學技術，探索研發人造蛋白等新型食品
• 2023 年 4 月發放首張基因編輯農業育種安全證書
• 2023 年 8 月第六次發布營養強化劑「2』-岩藻糖基乳糖（2』-FL）」食品添加劑新品種徵求意見

全球都在快速布局合成生物學的發展應用，新食品領域是合成生物學增長最快速的領域之一，其中最受產業界關注的名詞是「新型」和「功能」。國外近年融資主要為替代蛋白與油脂，如微生物油脂、細胞培養肉、細胞培養脂肪等；我國則側重於功能食品原料產品和新型食品添加劑等。

表丨中國代表性合成生物食品領域融資（按融資時間排序；來源：公開信息、DeepTech）

重塑創新——合成生物在美麗健康領域的科技創新

核心菌株：從複雜中理性解析，開發底盤微生物

底盤細胞在合成生物學中扮演著重要的角色。它們是代謝反應發生的宿主細胞，通過將合成的功能化元件、線路和途徑等系統置入其中，以達到理性設計的目的。然而由於細胞的複雜性，人工置入的生物元件、線路或系統往往會受到細胞內原有代謝與調控途徑的影響，不同底盤細胞具有不同的合成生物潛力。

表丨不同底盤細胞合成生物潛力對比（來源：公開信息、DeepTech）

研發基石：合成生物使能平台

在合成生物技術的發展中，遺傳工具的逐步豐富、大量實驗數據的積累和菌株資源的挖掘，無論在微生物學基礎理論研究還是工業生物應用都發揮著重要的作用。

圖丨智能計算合成生物學使能平台（來源：中科欣揚）

加速技術：自動化智能化助力合成生物快速研發

高通量自動化和 AI 技術正在引領生命科學領域的變革。實驗室自動化的發展將傳統的實驗過程轉化為由自動化設備和機器人執行的操作，從而顯著提高實驗操作的效率、準確性和可重複性；AI 技術可以加速和重構合成生物學全流程。

圖丨多平台融合賦能研發（來源：中科欣揚）

圖丨AI+ 合成生物關鍵環節方案（來源：智峪生科）

高鑄壁壘：以稀有限定資源積累構築競爭先發優勢

合成生物是一個厚積薄發的賽道，並不能一蹴而就，需要長期的積累和深度資源挖掘。合成生物的研究需要各類微生物資源和元件資源，壁壘在於稀缺的資源，特別是難以獲得的菌株資源。構築特色微生物資源實體庫，可以在元件挖掘、酶的選育、菌株篩選方面均獲得獨占優勢和先發優勢。

圖丨全球極端環境微生物資源庫（來源：中科欣揚）

原料圖譜：合成生物賦能美麗健康原料研發

合成生物一改過去化妝品功效原料的植物提取、動物提取、化學合成的手段，以微生物為細胞工廠，為化妝品行業帶來更加可持續、高效、綠色的研發手段。

表丨合成生物驅動美麗健康原料部分圖譜（來源：公開信息、DeepTech）

美麗健康明星原料——麥角硫因

麥角硫因是一種天然稀有的胺基酸，通常由細菌和真菌生物合成，是人體天然存在的細胞保護劑和抗氧化劑，但人體自身並不能合成，需從外界攝入。具有抗光老化和減緩皮膚衰老功能，防止自由基對細胞的損傷，可用於抗衰老等功能性食品等。

表丨麥角硫因技術疊代進程（來源：公開信息、學術文獻、DeepTech）

美麗健康明星原料——依克多因

依克多因是極端微生物為了在極端環境下生存而自身合成的獨特活性物質，常作為生物保護劑用來幫助微生物維持自身的生命活動。具有平衡細胞滲透壓且對細胞代謝無不良影響的特點。依克多因的功能屬性，使其較多應用在化妝品中。但已被發現是食物中的天然成分，因而已有食品領域相關研究，依克多因在食品行業的應用潛力巨大。

表丨依克多因技術疊代進程（來源：公開信息、學術文獻、DeepTech）

美麗健康明星原料—— SOD

由於 SOD 可以清除多餘的超氧自由基，故在化妝品中可以起到防曬、抗衰老、消炎的作用。在醫藥中也有研究可以用於治療腸道類疾病。在食品健康中可以用作抗氧化劑、抗衰老營養補充劑等。

表丨 SOD 在多種宿主細胞中實現表達（來源：公開信息、學術文獻、DeepTech）

美麗健康明星原料——膠原蛋白

膠原蛋白作為最豐富的動物蛋白，至今為止共發現28中類型，包括纖維性膠原蛋白、網狀膠原蛋白、珠狀絲狀膠原蛋白、錨定纖維蛋白、膜蛋白以及多重蛋白膠原蛋白。其中纖維性膠原蛋白中Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型膠原蛋白占人體膠原蛋白的 80%-90%。

表丨膠原蛋白行業部分公司技術布局（來源：公開信息、DeepTech）

美麗健康明星原料—— HMOs

母乳低聚糖（HMOs）是母乳中天然存在的一類營養物質，目前 HMOs 已在 100 余個國家和地區批准或上市，主要應用於嬰幼兒配方食品、特殊醫學用途食品等食品中。

表丨全球 HMOs 管理政策（來源：公開信息、DeepTech）

表丨中國部分布局 HMOs 的合成生物企業（來源：公開信息、DeepTech）

美麗健康明星原料——功能蛋白/替代蛋白

替代蛋白作為蛋白補充產品逐步走入大眾的視野，消費者往往出於對營養和健康的需求，對其有著越來越多的興趣和包容性，包括乳清蛋白、酪蛋白、卵蛋白、微生物蛋白、菌絲蛋白等。當前市場已有以酵母為原料的蛋白粉作為蛋白補充劑。

里氏木霉是一類絲狀真菌，是美國 FDA 認證的食品安全級的工業生產菌株。里氏木霉在生產條件下通常不產生真菌毒素或抗生素，因此在工業和食品領域的應用相對安全，是潛在的功能蛋白/替代蛋白的生產用菌株。

圖丨部分里氏木霉已實現的表達產物（來源：公開信息、DeepTech）

版圖拓展：解決應用場景短板，深度挖掘面向終端的研究

美麗健康的產業鏈長，各方需求多，使得一個活性原料的成功不僅僅依賴於原料的源頭研發和生產，還需要在上游原料的基礎上進行改進和復配，以解決活性成分在終端產品應用過程中可能出現的一系列問題和痛點。以應用研究為新產導向，可以更快打通利用合成生物學技術開發原料到應用場景拓展的快車道，尤其是在涉及產品功效驗證和原料選擇方面。一方面，大型頭部品牌可以投入大量資源來進行原料測試，並擁有龐大的研發團隊，但小型/初創品牌可能面臨著有限的資金和技術資源限制無法開展大量的自主研究。另一方面，中國化妝品行業原料供應商也在積極探索國產原料和產品，與國際巨頭之間尚存差距。

表丨上海部分美妝研發中心（按首字母排序，來源：公開信息、DeepTech）

引領產業——產業價值鏈及核心能力壁壘

考慮到生產規模、准入門檻、開發難度、市場需求等綜合因素，美麗健康已成為合成生物重要的產業化抓手，具有規模可控、化妝品准入門檻較低、產品開發容錯率較高、下游需求明確且存量市場與增量市場並重的特點。同時合成生物也可以滿足品牌商對功效活性成分的核心關注點，包括安全/合規、功效應用、穩定性、成本/效率、差異化。

圖丨合成生物美麗健康產業鏈圖譜（來源：公開信息、DeepTech）

未來產業趨勢

「形成多層次產業儲備」「選品」被認為是合成生物學所面臨的重要挑戰之一，但從選品到研發的成功，往往需要經歷較長的時間周期，盲目地採用「跟隨性」選品策略，將造成產業扎堆和利潤率下降的問題。作為美麗健康核心原料，從 me too 向 first in class 轉變需要形成多層次的產業儲備。合成生物能做什麼是研發階段需要解決的問題，同時並不是所有的研發都能走向產業化，早期的研發更像是為選品做儲備，當儲備有足夠的「半成品」時，再根據市場的變化，將儲備的產品推向市場。故而選品不僅僅需要「向外看」，更多的是需要「向內看」，解決生產工藝、質量控制、成本效益等一系列挑戰，才能被認為是選品的成功。

「以市場為導向，多元化產品管線布局」根據市場需求和趨勢，廣泛開發和推出多樣化的產品，以滿足多樣化應用需求。需要具備跨領域和跨行業的知識技能，與其他行業領域進行合作和整合，實現合成生物技術在不同領域的應用。

「構建「產學研用」生態圈，關鍵在於用的突破」新原料在推向市場的初期，往往存在供需不匹配的問題，這就需要將原料推向開發和在配方中的應用，可以採取原料定製、合作開發等方式為原料找到更多應用場景。

「監管與審批仍然嚴格」合成生物學在食品領域的商業應用尚未獲得完全政策的支持，合成生物技術涉及基因編輯及轉基因，故監管除食品安全外，還需基於轉基因監管審查生物安全問題，從而形成多部門協同並管的現狀。

「多方合力，推動合成生物食品落地」2022 年中國營養學會發布《母乳低聚糖：功能、法規管理及應用前景》，建議推進有成熟生產能力 HMOs 組分作為營養強化劑使用；2023 年中國食品科學技術學會發布《母乳低聚糖（ HMOs ）的科學共識》，認為 HMOs 的營養必要性、安全性與應用可行性已得到廣泛認可，相關生產與應用技術已相對成熟，建議積極推進 HMOs 的審批與應用。有望推動母乳低聚糖的監管政策，此舉將成為合成生物在食品領域合規的重要里程碑。

構建核心競爭力是產業參與者取得長期成功的關鍵

合成生物改變了美麗健康產業從原料成分到生產過程的產業鏈條，同時合成生物作為新興產業仍然充滿創新和挑戰，包括研發核心競爭力、原料的創新性和差異性、創新原料建立完整的科學證據鏈條，充分的原料溯源、完備的原料功效驗證和安全數據等。

「研發仍然是最重要的核心能力」在產業化為市場需求的合成生物當下，長期價值來看，科技型企業尤其是科技型創業企業，研發能力體現在產品的持續疊代和生產效率的最大化。如產品的底盤細胞不斷疊代更新、單位產量不斷提升、產能逐步增大，依靠的都是較強的研發能力，使企業在市場競爭中保持優勢並不斷成長。

「充分發揮特色平台的作用」研發平台的建設和升級，是研發能力的重要保障，同時需要建設具有優勢的核心平台才能呈現差異化競爭的態勢，比如「全球極端環境微生物資源庫」已存儲來自冰川、熱泉、深海等極端環境中分離的海量菌種，具有嗜冷、耐熱、耐酸鹼、耐鹽等特性，為合成生物學開發提供了大量稀有、獨特元器件；再如以特色的基於大分子結構的預測、篩選與設計的算法，將人工智慧技術應用到合成生物學從研發到放大再到生產的全流程階段，大幅提高產業落地的效率。

「關注下游的發酵、分離純化工藝」從產業競爭的中期開始，競爭實質上就轉變為了工藝、成本、穩定性和規模的控制，培養基與發酵菌種的適配，簡化工藝流程，提升整個生物反應效率，降低成本，提升產品批次間的穩定性，才能實施於大規模生產。

合成生物也正在賦能著更多行業，生物醫藥領域已建立了由研發到管線的逐漸清晰發展脈絡。材料方面包括生物基材料、生物可降解材料等，已形成一定產業鏈和市場規模。農業領域合成生物加快生物育種、微生物固氮、生物農藥、生物飼料、生物獸藥等創新研發進程。合成生物學的發展方興未艾，擁有著不斷增長的機會。

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關於 DeepTech

DeepTech 成立於 2016 年，是一家專注新興科技的資源賦能與服務機構，以科學、技術、人才為核心，聚焦全球新興科技要素的自由連結，為產業、政府、高校、科研院所、資本等科技生態的關鍵角色提供服務，通過科技數據與諮詢、出版與影響力、科創資本實驗室三大業務板塊，推動科學與技術的創新進程。

關於中科欣揚

作為國內最早一批合成生物學企業，中科欣揚構建了「深圳、北京雙研發總部+上海應用中心+無錫生產基地」的「產學研用」一體化生態圈，撬動時尚美妝、食品飲料、醫藥器械、新型農業、生態環保等多產業的生產方式升級，成功將多個前沿科技項目帶出實驗室，是國內最早完成商業閉環、實現規模營收的合成生物學公司。中科欣揚建立了多管線、多品類、多宿主的研發平台，布局了主要利用大腸桿菌、釀酒酵母、谷氨酸棒桿菌等微生物宿主，生產蛋白質、胺基酸衍生物、聚酮類化合物、萜類化合物和生物鹼類等 1 大 4 小多種類生物活性成分。