充当造物主的行业,全球不超过10家上市公司

充当造物主的行业,全球不超过10家上市公司
2022年01月13日 21:08 格隆汇APP

本文来自格隆汇专栏:阿基米德Biotech

筱萸时代,中成药新药迎来大繁荣。

中药无害成分+西药有效成分即可量产新药,治疗皮肤病的中成药加入大量地塞米松,镇静催眠类中成药添加利眠宁、舒乐安定,治疗癫痫的中成药里加入苯巴比妥或苯妥英纳。

华蟾素是当时获批的另一种中成药,提取干蟾皮中的脂溶性成分制成,属于抗肿瘤天然药物。

而打破天然与非天然界限是生命科学的方向,合成生物学,一个属于未来的崭新赛道,全球上市公司不超过10家。

合成生物学立足于基因编辑技术,创建生物部件与细胞底盘,拼装成全新的人工生命系统,完成设定的各种任务,相当于通过计算机编程,按照人类的意愿来生产物质。

正如Netflix一部科幻剧所言,合成生物学让我们从造物,变成造物主,这不光是医学的未来,还是人类的未来。

神奇的合成生物学

合成生物学一个初步应用是人造肉,把编译血红蛋白的基因植入酵母菌中,产生泡沫状的红色植物血,也就是豆科血红蛋白,使汉堡素肉饼闻起来有浓郁的肉香,并且提供营养素,解决贫血问题。还有一个应用是护肤品保湿剂角鲨烯,传统上来自鲨鱼肝油,合成生物学已通过改造酵母菌实现了角鲨烯的发酵生产。

我们可通过植物血生产步骤,对合成生物学项目有一个具象理解。

第一步,研发人员在实验室里对多种豆科植物进行测序读取基因组。

第二步,生物学家鉴定出在各种豆类中产生豆血红蛋白的特定基因。

第三步,特定基因被插入到毕赤酵母 (Pichia pastoris) 中。

第四步,发酵,用葡萄糖喂养带有血红素生产编码的酵母,并在精确控制的条件下生长,毕赤酵母在实验室规模的发酵罐中就会产生泡沫状的红色植物血。

第五步,层析纯化豆血红蛋白,进入商业化应用。

制造活的生命体尚有待时日,合成生物学现阶段的使命是对传统石化宇宙的瓦解,助力碳中和,70%石油化学品都能够采用生物法进行生产。预计未来 10-20 年与材料、化学品和能源相关的合成生物学市场将拥有 2000-3000 亿美元的空间。

与石化宇宙相比,合成生物学具有降维打击优势。

传统化学合成的原料主要来自石油和煤炭,而合成生物学所用的原材料以生物质为主,有可再生性,生产过程通常在常温常压下进行,生物技术的应用可降低工业过程能耗15-80%,原料消耗35%-75%,减少空气污染50%-90%,水污染33%-80%。据世界自然基金会(WWF)预估,到2030年工业生物技术每年将可降低10亿至25亿吨二氧化碳排放。

合成生物学仍面临两个卡脖子问题。

工艺和技术放大难。在实验室小型培养环境中,对微生物的改造较容易,但大规模工业化生产,则会遇到技术能力、成本控制难题。

与粮食安全为敌。采用的原料是以玉米为主的粮食作物,但随着产业化的发展,粮食耗用量也会成倍增加,成为制约大规模生产的阻碍。采用以秸秆为主的非粮食作物为原料是突破方向。

全球主要有5家合成生物学上市公司。

Ginkgo Bioworks

合成生物学平台型公司,用编程过的细胞作原料,制造食物、材料、新药、香料。今年在纽交所上市,现有市值105亿美元,2021年Q3总收入1.65亿美元,合作公司有CRONOS group(大麻);罗氏、渤健(生物制药);Givaudan、Robertet(香精香料);Genomatica、Synlogic(合成生物学产品公司);住友化学(化工巨头)。遭遇做空机构175页报告质疑,股价大跌。

Zymergen

涉及电子领域、消费者护理领域和农业领域,旨在生产传统化学法生产困难或无法生产的高性能生物制造产品,核心产品 Hyaline是一种聚酰亚胺薄膜,主要用于可折叠显示器和触摸传感器面板,但产业化过程出现延迟,股价重挫。

Amyris

为全球提供石油、植物和动物产品的生物法替代品,角鲨烷+疫苗佐剂+生物燃油+代糖+大麻素。通过生物法将法尼烯转化为角鲨烷,性能优于常规来源的角鲨烷而且成本更低。生产无糖甜味剂、营养品(如维生素)和食品成分。进入疫苗领域,与IDRI达成合作协议生产 COVID-19疫苗,有望在冰箱(非深度冷藏环境)中保存长达一年半,并且能在室温中保存8个月。去年4月,化工原料巨头帝斯曼DSM收购Amyris的香精和香水业务,交易价格为1.5亿美元,包括了7款生物基中间物产品。

华恒生物

以合成生物技术为核心,专注于氨基酸及其衍生物,主要产品包括丙氨酸系列产品(L-丙氨酸、DL-丙氨酸、β-丙氨酸)、D-泛酸钙和α-熊果苷,可应用于日化、医药及保健品、食品添加剂、饲料。现已成为全球领先的通过生物制造方式规模化生产小品种氨基酸产品的企业之一,其中丙氨酸系列产品生产规模位居国际前列。拓展应用场景,推进包括缬氨酸(IPO募集资金项目)、β-丙氨酸衍生物(安徽华恒7000吨)、巴彦淖尔1.6万吨三支链氨基酸项目建设,成立华恒香料,覆盖檀香、玫瑰精油,成立礼合生物,主营生物基产品。

凯赛生物

生物基长链二元酸与尼龙全球引领者,是全球唯一可以生产DC18(长链二元酸)的企业。今年前三季度营收16.33亿元,同比增长41.70%,净利润4.90亿元,同比增长52.50%。

DC18 产品与诺和诺德合作,助力其研发生产新一代降糖药物索玛鲁肽。索马鲁肽已经在全球43个国家上市,是为数不多的长效GLP-1抑制剂,降糖和减重效果优于西格列汀、甘精胰岛素U100、度拉糖肽,在减肥方面优于同门药物利拉鲁肽,并可使心血管获益。索马鲁肽的长效机制得益于使用了凯赛生产的DC18的修饰,增加侧链稳定性。据EvaluatePharma预测,2024年索马鲁肽注射剂和口服剂全球销售额预计将达到85亿美元。作为全球唯一一家生产DC18的企业,凯赛将充分受益。

生物基聚酰胺下游应用场景覆盖民用丝领域,例如运动服饰、内衣、袜类、与棉麻丝毛混纺的面料、箱包、地毯;工业丝领域,例如轮胎帘子布、箱包、气囊丝、脱模布等;无纺布领域,例如面膜、卫生用品;工程塑料领域,例如汽车部件、电子电器、扎带、隔热条;玻纤增强复合材料和碳纤维增强复合材料用于轻量化领域,例如新能源汽车、风电叶片、管材、建筑材料;尼龙弹性体领域,例如面料、鞋材。

凯赛生物正处于产能释放阶段,今年中乌苏工厂乌苏10万吨聚酰胺、5万吨戊二胺投产投产,Q3开始贡献收入,规划产能中4万吨癸二酸及2万吨长链生物基尼龙预计2022年下半年投产。公司还有50万吨戊二胺以及90万吨基于戊二胺的尼龙产能正在规划中。

我国秸秆年产量稳定在8亿吨左右,其中可利用的秸秆6.7亿吨左右,是数量庞大的生物质资源。秸秆利用或成为第二次页岩气革命,凯赛有望实现产业化,在山西的秸秆制乳酸的示范项目进展顺利,在政策推动以及秸秆收储体系逐步建立的情况下,有望迎来快速发展期。

国内未上市合成生物学公司前程远大。

蓝晶微生物:国内领先的合成生物学公司,PHA可降解塑料的规模化生产有明显进展,1月10日完成累计15亿元B系列融资。1月1日,首个产品管线——生物可降解材料PHA的年产25,000吨超级工厂在江苏省盐城市开建。在菌株研发、生物转化、分离纯化、材料改性的PHA相关技术链的各个环节均有布局。正在围绕再生医学材料、美妆新功能成分、新型食品添加剂、工程益生菌的应用方向开发新品。

恩和生物:工业合成生物技术公司,去年7月完成超1亿美元的B轮融资。自动化技术平台BotaFreeway,可高效完成合成生物学的设计-建造-测试-学习循环,缩短50%的迭代周期,并进一步覆盖下游工艺开发和非传统工程微生物菌株改造。正在通过加速生物基产品的设计与规模化生产的流程,使用可持续原料进行生物合成的生产方式,取代基于化石燃料的、能源密集的、不可持续的产品和生产工艺。

弈柯莱生物:建成先进的包含20,000+种酶的酶库;同时建成了酶的高效设计与改造平台,能够根据催化反应需求利用机器学习预测和筛选酶,并通过高通量筛选与测试对酶的进行快速人工进化。在合成途径与细胞工厂的构建上,弈柯莱生物已经建成了包含20+种模式菌株的完备底盘细胞库和包含50,000+种元件的基因元件库,储备了大量优质生物工程资源,实现了在细胞内直接进行生物合成途径组装,利用基因元件驱动合成目标分子的“智能细胞工厂”构建。

迪赢生物:通过自主创新掌握超高通量新一代DNA合成技术,拓展出高通量寡核苷酸池合成、高通量NGS探针合成、高通量全基因序列合成平台、全合成抗体库与抗体优化四条产线。

瑞德林生物:将固定化酶催化技术应用于多肽、多糖、非天然氨基酸领域产品的开发。

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