摘要：合成生物学，作为21世纪最具革命性的科学领域之一，正在全球范围内引发一场前所未有的生物技术革命。美国，作为这一领域的先驱和领导者，不仅在学术研究上取得了显著成就，更在产业化应用上走在了世界前列。
合成生物学，作为21世纪最具革命性的科学领域之一，正在全球范围内引发一场前所未有的生物技术革命。美国，作为这一领域的先驱和领导者，不仅在学术研究上取得了显著成就，更在产业化应用上走在了世界前列。
美国政府对合成生物学的支持是全方位的，体现在政策、资金、监管等多个层面。早在1986年，白宫科学和技术政策办公室（OSTP）就发表了《美国生物技术监管协调框架》，为基因工程生物的商业化铺平了道路。这一政策的实施，使得美国在合成生物学的商业化进程中走在了世界前列。
进入21世纪，美国政府对合成生物学的投入进一步加大。2008年至2014年间，美国使用公共经费对合成生物学的投入总计约8.2亿美元。同时，美国将“生物制造技术”列为2020制造技术挑战的11个主要战略方向之一，并承诺2050年实现碳中和。这些政策不仅为合成生物学的发展提供了强有力的支持，也为其在能源、环保等领域的应用创造了广阔空间。
此外，美国各州政府也积极出台相关政策，支持合成生物学的发展。例如，加利福尼亚州和马萨诸塞州，这两个州在过去十年中获得了合成生物学领域最大份额的投资。这种地域集中不仅得益于地方政策的扶持，还与背后精英大学的支持密不可分。这种集群效应促进了知识的交流和技术的传播，吸引了更多的投资和人才。
合成生物学的发展可以追溯到20世纪70年代。1970年，Waclaw Szybalski首次创造了“合成生物学”一词，为该领域提供了一种通用语言。随后，随着DNA测序技术的不断进步和基因编辑技术的快速发展，合成生物学逐渐从理论研究走向实践应用。
20世纪90年代，两家基因合成公司——GeneArt（现为赛默飞世尔科技的一部分）和Blue Heron Biotech分别成立，标志着合成生物学商业化进程的启动。进入21世纪，合成生物学的发展更是日新月异。2005年，Chan、Kosuri和Endy合成了第一个病毒：噬菌体T7.1，这标志着完整病毒的首次全合成。此后，合成生物学在医疗、制药、能源、农业等领域的应用不断拓展，取得了显著成效。
在美国，合成生物学的发展历程中，涌现出了一批具有里程碑意义的成果。例如，2014年3月，来自约翰霍普金斯大学和纽约大学的科学家团队首次成功合成真核染色体，这一合成生物学里程碑表明，一个小团队可以在不使用大量资源的情况下设计和合成完整的染色体。这些成果不仅推动了合成生物学技术的不断进步，也为其在各个领域的应用奠定了坚实基础。
美国合成生物学行业涌现出了一批具有全球影响力的重点企业。这些企业在技术研发、产业化应用、市场拓展等方面取得了显著成就，成为推动美国合成生物学行业发展的中坚力量。
Amyris是一家在合成生物学领域具有重要地位的公司。该公司致力于通过合成生物学技术生产可持续的成分，广泛应用于Clean Health & Beauty和Flavors & Fragrances（F&F）等领域。Amyris还与传染病研究所（Infectious Disease Research Institute）合作开发了新冠疫苗，展示了其在医疗领域的实力。此外，Amyris还与皇家DSM的子公司DSM营养产品公司签订了一项可能超过5亿美元的供应/制造协议，供应Amyris的F&F成分产品组合，进一步巩固了其在市场中的地位。
Ginkgo Bioworks是另一家在合成生物学领域具有显著影响力的公司。该公司致力于开发一个可以在食品、农业、制药和工业化学品等应用领域轻松为细胞编程的平台。Ginkgo Bioworks通过其强大的生物工程技术，为客户提供定制化的生物解决方案。2021年5月，Ginkgo Bioworks以175亿美元的价格与SPAC公司合并上市，预计SPAC将提供25亿美元的现金收益，进一步推动了其在资本市场的发展。
此外，Twist Bioscience、Precigen、Codexis等公司也在合成生物学领域取得了显著成就。Twist Bioscience通过在硅芯片上“写入”DNA来制造合成DNA，为DNA数据存储和基因合成提供了新的解决方案。Precigen则通过其ActoBiotics™平台开发了基于微生物的治疗药物，在1型糖尿病等领域取得了重要突破。Codexis则专注于利用合成生物学技术生产高性能酶，为制药、化工等行业提供高效、环保的解决方案。
从市场规模来看，美国合成生物学市场呈现出快速增长的态势。根据贝哲斯咨询的调研数据，2024年全球合成生物学市场规模达160亿美元，预计到2032年将增至1380亿美元。其中，美国以21.1%的市场份额占据全球主导地位。美国拥有最多的制药和生物制药公司，工业化程度的提高和对研发的日益重视是助推该市场增长的主要因素之一。
从融资情况来看，美国合成生物学领域的企业融资额也在逐年攀升。2020年，美国合成生物学领域的企业融资额飙升至78亿美元，是前一年的2.5倍。到了2021年，这一数字更是达到了180亿美元，几乎等同于之前12年的总和。这些资金为美国合成生物学行业的发展提供了强有力的支持。
从政策支持来看，美国政府通过制定一系列政策，为合成生物学的发展提供了良好的政策环境。例如，《2019年工程生物学研究与开发法案》要求科学和技术政策办公室（OSTP）实施国家工程生物学研究与发展倡议，并建立工程生物学研发咨询委员会；NSF与国家科学院、工程院和医学院签订协议，就与工程生物学研发相关的伦理、法律、环境和其他社会问题进行审查并提出建议。这些政策的出台，为美国合成生物学行业的健康发展提供了有力保障。
未来，美国合成生物学行业将继续保持快速发展的态势，并呈现出以下创新趋势：
（一）技术融合与创新
随着基因测序、基因编辑、生物信息学等技术的不断进步，合成生物学将与其他学科领域进行更深入的融合与创新。例如，将合成生物学与人工智能、大数据等技术相结合，可以实现对生物系统的精准设计和优化，推动合成生物学技术的不断升级和迭代。
（二）产业化应用拓展
未来，美国合成生物学行业将更加注重产业化应用的发展。通过加强产学研合作，推动合成生物学技术在医疗、制药、能源、农业等领域的广泛应用，为这些领域的发展提供新的动力和解决方案。同时，随着技术的不断成熟和成本的降低，合成生物学技术将逐渐从实验室走向市场，实现更大规模的产业化应用。
（三）政策与监管创新
随着合成生物学技术的不断发展，政府将需要制定更加完善的政策和监管体系来保障其健康发展。未来，美国政府将继续加强合成生物学领域的政策研究和监管创新，推动建立更加科学、合理、高效的监管机制，为合成生物学行业的可持续发展提供有力保障。
（四）国际合作与交流
未来，美国合成生物学行业将更加注重国际合作与交流。通过加强与其他国家和地区的合作与交流，共同推动合成生物学技术的发展和应用，实现资源共享、优势互补和互利共赢。同时，通过参与国际标准和规则的制定，推动合成生物学技术的全球化和标准化发展。
中投顾问产业研究院认为，美国合成生物学行业作为全球领先的生物技术领域之一，正经历着前所未有的快速发展和变革。从政策支持到技术创新，从重点企业发展到未来创新趋势，美国合成生物学行业都展现出了强大的生命力和广阔的发展前景。未来，随着技术的不断进步和应用的不断拓展，美国合成生物学行业将继续引领全球生物技术革命的发展潮流，为人类社会的可持续发展贡献更多的智慧和力量。
来源：中投顾问
