合成生物学行业深度报告：以生物造万物，跨越多尺度寻求最优解

行业及产业 行业研究/行业深度 证券研究报告 基础化工 2024 年 10 月 09 日 以生物造万物，跨越多尺度寻求最优解 看好 ——合成生物学行业深度报告 相关研究 《梅花生物（600873）深度：笃行不怠风正劲，“梅花“香自苦寒来》 2024/04/18 《华恒生物（688639）深度：生物制造小品种氨基酸领先企业，布局新材料领域加速成长》 2022/12/19 《凯赛生物（688065）深度：生物制造引领时代发展，打造生物基聚酰胺生产平台》 2022/11/23 证券分析师 宋涛 A0230516070001 songtao@swsresearch.com 研究支持 周超 A0230123090004 zhouchao@swsresearch.com 联系人 马昕晔 (8621)23297818× maxy@swsresearch.com 本期投资提示： ⚫ 合成生物学：打破传统发酵的局限性，绿色制造与可持续发展新引擎，变“黑金经济”为“绿金经济”。合成生物学本质是利用工程化设计理念，从基因层面对生物体进行有目标的设计、改造乃至重新合成，通过构建基于人工基因线路的定制化细胞，实现目标化合物、药物或功能材料的大规模生产及应用。生物制造顺应时代“绿色、低碳、循环”的发展要求，是我国破解化石原料瓶颈、变革传统制造工艺的重要方向。据世界经合组织（OECD）预测，到 2030 年将有 35%的化学品和其它工业产品来自生物制造，生物制造在生物经济中的贡献率将达到 39%，且将有 25%有机化学品和 20%的化石燃料由生物基化产品取代，基于可再生资源的生物经济形态终将形成。 ⚫ 从技术突破—高效、稳定量产—商业化放量，合成生物学的成功商业化需要在多尺度上寻求最优解。合成生物学属于典型的交叉学科，从实验室再到最终产品的商业化，将经历分子尺度、电路/网络尺度、细胞尺度、生物群落尺度乃至社会尺度的多重放大发展。1）在分子尺度上，基于 AI、基因等技术量身定制并合成对应的酶蛋白；2）在电路/网络尺度上，设计精简高效的代谢路径，考虑酶在代谢过程中的协同工作，并尽可能减少有毒中间体和副反应；3）在细胞尺度上，为代谢路径寻找适合的宿主（底盘细胞），优化宿主对于环境的耐受性；4）在生物群落尺度上，生产规模的不断放大，细胞群在复杂的生物反应器环境中相互作用，营养物质的可用性和运输，以及反应器内部环境条件控制（如温度、湿度、氧气、pH 值等）将变得举足轻重；5）在社会尺度上，作为一款商业化产品，经济效益、社会效益等方面是主要考量，需要兼顾产品质量、成本控制、ESG 标准等问题。 ⚫ 生物制造产业获得全球广泛认可，产业链涌现出许多优秀企业，短期产品型公司发展更好。合成生物学产业可以划分为上、中、下游三个部分，分别代表工具型、平台型和产品型三个类别：1）上游：底层技术赋能，以销售工具、试剂、材料产品为主；2）中游：聚焦技术突破，以协助研究开发，提供技术服务为主；3）下游：专注产品落地，以生产销售合成生物学产品为主。全球范围看，海外典型的合成生物学企业主要是聚焦技术赋能、技术服务的平台型公司，国内典型的合成生物学企业则主要是专注产品落地的产品型公司，此外生物制造来势汹汹，诸如美国的巴斯夫、杜邦、埃克森美孚，德国的拜尔，法国的道达尔能源，荷兰的 DSM，日本的三井、日本化药、三菱，韩国的 LG 化工等传统化工企业也纷纷开展合成生物学的布局。 ⚫ 投资分析意见：给予行业“看好”评级：作为革命性的技术，生物制造变“黑金经济”为“绿金经济”，符合全球绿色、低碳、可持续的发展要求，是破解化石原料瓶颈、变革传统制造工艺的重要方向。建议关注公司：梅花生物（稳定业绩+高分红，关注赖/苏氨酸涨价带来的机会）、华恒生物（老产品企稳，新产品放量，关注短期反转）等。 ⚫ 风险提示：1) 初代菌种依赖外部科研院所的风险；2）核心技术外泄、技术人员流失及技术迭代滞后风险；3）原材料和能源价格大幅波动风险；4）新项目建设进度、产品达产进度及销售不确定性的风险。 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第2页 共43页 简单金融 成就梦想 投资案件 结论和投资分析意见 给予行业“看好”评级：作为革命性的技术，生物制造变“黑金经济”为“绿金经济”，符合全球绿色、低碳、可持续的发展要求，是破解化石原料瓶颈、变革传统制造工艺的重要方向。建议关注公司：梅花生物（稳定业绩+高分红，关注赖/苏氨酸涨价带来的机会）、华恒生物（老产品企稳，新产品放量，关注短期反转）等。 原因与逻辑 新质生产力特别强调“原创性”和“颠覆性”，生物制造是其中重要的发展方向。社会需求+技术进步是推动生物制造快速发展两大核心因素： 社会需求：1）人类社会发展遇到的最大困扰“地球变暖”，全球碳中和政策带来绿色制造需求；2）衣食住行各行业的发展归根结底都是材料的问题，传统化工领域材料的研发近乎停滞，生物制造助力破局材料瓶颈限制。 技术进步：1）基因技术：菌种构建、改造、筛选和迭代技术是合成生物技术核心关键的技术，基因技术的进步为生物制造的发展奠定了重要基础（读，读取，基因测序；写，复制，基因合成；改，改造，基因编辑）；2）AI 技术：加速并优化合成生物学中的设计与发现过程。 有别于大众的认识 市场认为：目前国内合成生物学企业主要关注产品端发展，在初代菌种以及上游的工具层主要依托高校、科研院所，自身缺乏持续造血能力。 我们认为：1）目前合成生物学的发展整体仍处于早期阶段，对于国内企业而言，在上游使能工具和中游平台方面积累较少，短期需要的投入非常大，且短时间内很难形成效益；2）国内传统发酵产业全球领先，在下游产品的工业化量产方面具有深厚积累，短期通过与高校、科研机构的合作，能够快速将产品实现商业化落地，近年来从盈利水平方面也逐步体现，是非常符合国内情况的发展模式；3）从更长期的维度去看，往上游的投入和布局也不可或缺，在实现稳定产品盈利的同时我们也可以看到国内合成生物学企业陆续出手，例如凯赛生物，2023 年战略入股 AI 蛋白质设计平台公司分子之心，实现 AI 蛋白质结构预测、设计技术领域的深度布局，2024 年与具有丰富仿真模拟专业知识和经验的 3P.COM 公司签署了合资协议。 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第3页 共43页 简单金融 成就梦想 1. 合成生物学：打开生命科学的想象空间 ......................... 7 1.1 什么是合成生物学？ .................................................................... 7 1.2 合成生物学顺应时代“绿色、低碳、可持续”发展要求 .............. 9 2．机遇与挑战并存，跨越多尺度寻求最优解 ...................11 2.1 分子尺度：基