synergie aller dinge, neugestaltung der zukunft – china business news „future industry series white paper 丨synthetic biology“ veröffentlicht
2024-08-31
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inhaltsverzeichnis
1. synthetische biologie: die wissenschaft und industrie der zukunft neu gestalten
1.1 definition der synthetischen biologie
1.2 die entwicklungsgeschichte der synthetischen biologie
1.3 überblick über die industriekette der synthetischen biologie
1.4 anwendungen der synthetischen biologie
2. pharmazeutika: als wichtiger ausgangspunkt für innovationen können rohstoff-pharmaunternehmen schnell in den markt eintreten
2.1 anwendung der synthetischen biologie im bereich der medizin
2.2 api-unternehmen und synthetische biologie haben sich gut verstanden
2.3 wichtige akteure auf dem markt für synthetische biologische api
3. schönheit und pflege: um den rohstoffengpass zu überwinden, bauen heimische unternehmen die kommerzielle nutzung energisch aus
3.1 die synthetische biologie kann dazu beitragen, den engpass bei rohstoffen für die schönheitspflege zu überwinden
3.2 der kommerzialisierungsprozess steht immer noch vor herausforderungen
3.3 verstärkte innenpolitische unterstützung
3.4 inländische unternehmen erweitern ihr layout
4. essen: die betreuung verbessert sich tendenziell und die bewerbungsaussichten sind vielfältig
4.1 die anwendungsaussichten im lebensmittelbereich lassen raum für fantasie
4.2 eine vorsichtige genehmigung verzögert die umsetzung von anträgen
4.3 kommerzialisierung muss das „skalenkostenparadoxon“ durchbrechen
5. chemische industrie: deutlicher kostenvorteil, großes verbesserungspotenzial bei der industriegröße
5.1 kostenvorteile sind ein wichtiger wettbewerbsvorteil
5.2 es gibt immer noch hindernisse für eine großflächige kommerzielle nutzung
5.3 zeitraum innenpolitischer chancen
5.4 rasante entwicklung inländischer unternehmen
6. landwirtschaft: das entwicklungsfenster ist gekommen und die bereiche züchtung und futtermittel machen große fortschritte
6.1 der markt für synthetische biologie in der landwirtschaft wächst weiter
6.2 führender anwendungsfortschritt in der züchtung, im futtermittel und in anderen bereichen
6.3 inländische unternehmen erforschen innovative anwendungen
7. energie: die zukünftige energiestrategie wird ein schlachtfeld sein, aber die industrialisierung ist noch in weiter ferne.
7.1 die größe des globalen bioenergiemarktes wächst von jahr zu jahr
7.2 synthetische bioenergie hat drei innovationsgenerationen durchlaufen
7.3 von der industrialisierung ist noch abstand, aber der trend ist klar
7.4 erforschen sie weiterhin die anwendungsimplementierung im in- und ausland
8. ki + synthetische biologie: angetrieben von innovation, in beide richtungen
8.1 beschleunigung der integration von ki und synthetischer biologie
8.2 innovation ist die treibende kraft für die rasante entwicklung der ki+synthetischen biologie
8.3 muster und barrieren der ki+synthetischen biologie
9. überblick über investitionen in die synthetische biologie
9.1 große unternehmen im bereich der synthetischen biologie
9.2 bewertung großer inländischer unternehmen für synthetische biologie
text
1. synthetische biologie: die wissenschaft und industrie der zukunft neu gestalten
die synthetische biologie als aufstrebendes interdisziplinäres fach entwickelt sich in beispielloser geschwindigkeit. es umfasst nicht nur biologie, ingenieurwesen, informatik und andere bereiche, sondern bietet uns auch unbegrenzte möglichkeiten, biologische systeme zu rekonstruieren und neue lebensformen zu erschaffen.
da die technologie der synthetischen biologie allmählich in alle lebensbereiche vordringt, hat die synthetische biologie ein großes anwendungspotenzial und einen großen marktwert in der medizin, landwirtschaft, energie und anderen bereichen gezeigt. die entwicklung der synthetischen biologie hat jedoch noch lange nicht ihren höhepunkt erreicht, betonte yang shengli, ein akademiker der chinesischen akademie für ingenieurwissenschaften, im vorwort des buches „synthetic biology roadmap 2030: the engine driving the next generation of biological manufacturing“. dass mit der iterativen entwicklung der technologie der synthetischen biologie, die anwendungen ermöglicht, die sich kontinuierlich ausweiten, die synthetische biologie eine zentrale rolle bei der künftigen wiederbelebung der bioökonomie spielen und neue lösungen für eine globale nachhaltige entwicklung bieten wird.
1.1 definition der synthetischen biologie
gemäß der definition in der „china synthetic biology 2035 development strategy“, die vom projektteam china discipline and frontier field development strategy research (2021-2035) erstellt wurde, steht die synthetische biologie unter der leitung des „bottom-up“-konzepts der technik wissenschaft, die darauf ausgerichtet ist, technisches leben mit spezifischen strukturellen funktionen zu schaffen oder die konstruktion von lebensprozessen zu realisieren, indem sie systematische, synthetische, quantitative, rechnerische und theoretische wissenschaftliche methoden integriert und das iterative forschungsprinzip „entwerfen-bauen-testen-lernen“ verwendet, um das leben zu verstehen der theoretische rahmen und das methodensystem.
als aufstrebendes interdisziplinäres fach schafft die synthetische biologie neue biologische systeme oder gestaltet bestehende biologische systeme neu, indem sie prinzipien und methoden aus den bereichen biowissenschaften, ingenieurwesen, mathematik, informatik, physik und chemie integriert.
1.2 die entwicklungsgeschichte der synthetischen biologie
die entwicklung der synthetischen biologie lässt sich bis in die 1970er jahre zurückverfolgen, als wissenschaftler begannen, die technologie der genetischen rekombination zu erforschen. im jahr 1973 gelang stanley cohen und herbert boyer das erste genklonen, was die geburtsstunde der gentechnik markierte. in den folgenden jahrzehnten beherrschten wissenschaftler mit der kontinuierlichen weiterentwicklung der genomsequenzierungstechnologie nach und nach die fähigkeit, die grundeinheiten des lebens zu verändern.
zu beginn des 21. jahrhunderts hat die synthetische biologie eine rasante entwicklung eingeläutet und vier wichtige entwicklungsstadien durchlaufen. 2000–2003 war die gründungsperiode der synthetischen biologie, als forscher eine vielzahl von forschungsmethoden und theorien mit domänenmerkmalen entwickelten; 2004–2007 war die expansions- und entwicklungsperiode der synthetischen biologie, und das konzept der synthetischen biologie wurde rasch vorangetrieben; im jahr 2013 leitete die synthetische biologie eine phase der innovation und anwendungstransformation ein. die erhebliche verbesserung der effizienz der zugrunde liegenden technologie förderte die kontinuierliche ausweitung der entwicklung und anwendung der synthetischen biologie-technologie seit 2014 mit der open-source-anwendung von biologischem material daten und mit der kombination von bioengineering-plattformen ist die synthetische biologie in eine neue entwicklungsstufe eingetreten; der „design-build-test“-zyklus der synthetischen biologie hat sich schrittweise zum „design-build-test-learn“-zyklus ausgeweitet. gleichzeitig hat das aufkommen neuer konzepte oder disziplinen wie „halbleiter-synthetische biologie“ und „ingenieurbiologie“ der entwicklung der synthetischen biologie neue dynamik verliehen.
die globale branche der synthetischen biologie verzeichnete in den letzten fünf jahren ein rasantes wachstum. laut statistiken und prognosen von cbinsights wird die marktgröße von 5,3 milliarden us-dollar im jahr 2018 auf über 17 milliarden us-dollar im jahr 2023 wachsen, mit einer durchschnittlichen jährlichen wachstumsrate von 27 %. es wird erwartet, dass der weltweite markt für synthetische biologie in absehbarer zeit seine rasante entwicklungsdynamik beibehalten und sich im jahr 2028 zu einem globalen markt mit einem volumen von fast 50 milliarden us-dollar entwickeln wird.
1.3 überblick über die industriekette der synthetischen biologie
die ökologie der synthetischen biologie deckt ein riesiges gebiet mit unterschiedlichen technologien und industriellen umsetzungsrichtungen ab und alle verfügen über beträchtliche marktgrößen. auf dieser grundlage kann die gesamte industriekette der synthetischen biologie grob in upstream, midstream und downstream unterteilt werden.
upstream konzentriert sich auf die entwicklung von basistechnologien, einschließlich lesen, schreiben, bearbeiten, lernen, automatisierung/hochdurchsatzquantifizierung und bioproduktion usw., wobei der schwerpunkt auf der subversion zugrunde liegender technologien sowie der verbesserung der effizienz und der kostensenkung liegt.
midstream ist eine technologieplattform für das design und die transformation biologischer systeme und organismen. die kerntechnologie ist die pfadentwicklung, wobei der schwerpunkt auf der auswahl synthetischer routen und technischen durchbrüchen liegt (z. b. auswahl und transformation von chassiszellen, optimierung der kulturbedingungen, entwicklung der reinigung). methoden usw.). im vergleich zu downstream-unternehmen wird mehr wert auf die vielseitigkeit von technologieplattformen und ihre potenziellen cro-attribute gelegt.
der downstream umfasst die anwendungsentwicklung und produktimplementierung in allen bereichen des menschlichen lebens, der lebensmittel, der kleidung, des wohnens und des transports. die kerntechnologie liegt in der kontrolle der massenproduktionskosten, der chargenschwankungen und der ausbeute im vergleich zu midstream-unternehmen. es betont den fokus auf anwendungsbereiche und den feinschliff von produkten und deren kommerzialisierung. unter anderem hat es im hinblick auf die massenproduktion das potenzial, cdmo-attribute zu haben.
streng genommen gibt es in der synthetischen biologie keine klare grenze zwischen midstream- und downstream-unternehmen. im vergleich zu midstream-unternehmen legen downstream-unternehmen jedoch mehr wert auf die konzentration auf anwendungsfelder, die verfeinerung der produkte und die kommerzialisierung. zu diesem zeitpunkt befindet sich die gesamte branche noch in einem frühen stadium der industriellen entwicklung, und viele biotechnologieunternehmen sind im wesentlichen integrierte midstream- und downstream-layouts.
1.4 anwendungen der synthetischen biologie
die entwicklung der synthetischen biologie hat eine vielzahl industrieller anwendungsszenarien hervorgebracht, und ihre anwendungsfelder umfassen viele aspekte wie medizinische versorgung, landwirtschaft, energie und umwelt.
laut einem von der boston consulting group im jahr 2022 veröffentlichten bericht wird erwartet, dass in den nächsten 10 jahren nacheinander verschiedene branchen wie medizin und gesundheit, medizinische schönheit, chemische industrie, landwirtschaft und lebensmittel betroffen sein werden bergbau-, energie- und bauindustrie.
bezogen auf die nachgelagerten endprodukte ist die medizinische gesundheit das größte anwendungsfeld. die marktgröße für endprodukte der synthetischen biologie im medizin- und gesundheitsbereich beträgt im jahr 2021 2,33 milliarden us-dollar, was 50 % des nachgelagerten endproduktmarktes ausmacht. es wird erwartet, dass die marktgröße bis 2026 5,35 milliarden us-dollar erreichen wird, was 31 milliarden us-dollar entspricht % mit dem wachstum der synthetischen biologie mit der entwicklung von wissenschaft und technologie nehmen die anwendungen in der lebensmittel-, getränke-, landwirtschafts- und anderen bereichen weiter zu, aber die medizin wird voraussichtlich immer noch der größte endproduktmarkt sein.
in diesem bericht werden in den folgenden kapiteln die neuesten entwicklungen und branchenaussichten in jedem unterteilten anwendungsbereich der synthetischen biologie erörtert.
2. pharmazeutika: ein wichtiger ausgangspunkt für innovationen, in den rohstoff-pharmaunternehmen schnell einsteigen können
viele der auf dem markt aktiven aktien von konzepten der synthetischen biologie sind api-hersteller. solche unternehmen verlassen sich auf ihre technologie- und produktionskapazitätsvorteile bei der produktion von rohstoffen und zwischenprodukten, um schnell in die synthetische biologie einzusteigen.
tatsächlich ist auch die biomedizin selbst eines der wichtigen anwendungsgebiete der synthetischen biologie und gilt als eines der vielversprechenderen anwendungsgebiete der synthetischen biologie.
„die größte treibende kraft für die umstellung der pharmaunternehmen auf die synthetische biologie ist, dass die traditionellen gewinnspannen unter dem doppelten druck politischer vorgaben und veränderungen im externen umfeld auf ein sehr niedriges niveau gedrückt wurden.“ unternehmen gewinnen mehr marktraum und marktprämie.“ yang yang, marketingleiter der central nervous business unit von hansen pharmaceuticals, sagte zuvor gegenüber china business news, dass vor einem solchen branchenhintergrund „pharmazeutische produkte, die keine neuen technologien nutzen, zum absturz verurteilt sind.“ dahinter steckt, was synthetisch macht einige sich schnell entwickelnde neue technologien, wie zum beispiel die biotechnologie, sind für pharmaunternehmen zur einzigen möglichkeit geworden, innovationen und transformationen durchzuführen.“
2.1 die anwendung der synthetischen biologie im medizinischen bereich umfasst hauptsächlich zwei kategorien
im rahmen der kommunikation mit praktikern der pharmaindustrie stellte das china business network fest, dass die aktuelle definition der synthetischen biologie durch einige innovative pharmaunternehmen nicht mit den gängigen definitionen übereinstimmt.
laut dem von bcg und b capital gemeinsam herausgegebenen „china synthetic biology industry white paper 2024“ umfasst die anwendung der synthetischen biologie im pharmazeutischen bereich hauptsächlich zwei kategorien: innovative arzneimittel und innovative therapien sowie die herstellung von rohstoffen und zwischenprodukten. darunter lassen sich anwendungen im bereich innovativer medikamente konkret in bakterielles engineering, künstliche viren/phagen und zellgentherapie unterteilen.
allerdings sagte eine person aus der bioproduktindustrie gegenüber china business news, dass es bei der anwendung der heimischen synthetischen biologie im pharmazeutischen bereich eher um die modernisierung der produktionsprozesse traditioneller chemischer pharmaunternehmen geht, indem die ursprüngliche, auf chemischer synthese basierende produktionsmethode auf biotechnologie umgestellt wird . synthese, die die kosten erheblich senkt und die umweltverschmutzung und andere probleme verringert, wodurch die wettbewerbsfähigkeit und rentabilität des unternehmens verbessert wird.
die person sagte, dass sie als biopharmazeutisches unternehmen ursprünglich medikamente durch fortschrittliche biotechnologie wie genetische modifikation hergestellt habe. obwohl es einige technische überschneidungen mit der synthetischen biologie gebe, sei der einsatz der synthetischen biologie als biopharmazeutisches unternehmen nicht dazu gedacht, die hohen kosten und die hohen kosten zu lösen umweltverschmutzung und andere probleme.
der zuständige verantwortliche eines anderen car-t-therapieunternehmens gab außerdem an, dass er nicht glaubt, dass das bestehende zelltherapiegeschäft des unternehmens eng mit der synthetischen biologie verbunden ist. dies unterscheidet sich etwas von der aktuellen definition des konzepts der synthetischen biologie durch dritte.
zhang yanfeng, f&e-direktor von zhongke xinyang, äußerte eine andere ansicht: „die synthetische biologie hat immer noch großes potenzial für die anwendung neuer medikamente und neuer therapien. er sagte, dass mit der entwicklung und anwendung der gen-editing-technologie die anwendung der synthetischen biologie global sei.“ auch auf dem gebiet der innovativen medikamente sind einige projekte, die synthetische biologie-technologie nutzen, um die darmflora zu verändern und sie dann in den körper zu injizieren, um an der behandlung einiger krankheiten teilzunehmen, in die phase der klinischen erprobung eingetreten. allerdings wies er auch darauf hin, dass die inländische forschung in diesem bereich relativ langsam fortschritte mache, da die inländische überwachung der anwendung der synthetischen biologie in der lebensmittel-, medizin- und anderen bereichen immer noch sehr streng sei.
2.2 api-unternehmen und synthetische biologie haben sich gut verstanden
gemessen an der tatsächlichen anwendungssituation haben inländische pharmaunternehmen, die sich mit der herstellung chemischer rohstoffe/pharmazeutischer zwischenprodukte befassen und starke anforderungen an kostensenkung und effizienzsteigerung stellen, tatsächlich schon früher vorkehrungen im bereich der synthetischen biologie getroffen, wie beispielsweise trianning biotech (301301). .sz) usw. repräsentative unternehmen der branche haben beträchtliche produktionskapazitäten für produkte der synthetischen biologie aufgebaut. im bereich der front-end-arzneimittelforschung und -entwicklung sind weitere technologische durchbrüche und weitere politische unterstützung erforderlich, da sich die forschung zu bakteriellem engineering, künstlichen viren/phagen und anderen technologien noch im proof-of-concept-stadium befindet.
china ist der weltweit größte lieferant von rohstoffen und zwischenprodukten und nimmt eine wichtige position in der industriekette ein. laut einer analyse der generic drug association macht die zahl chinesischer api-unternehmen 48 % der weltweiten gesamtzahl aus, und ihre produktionskapazität beträgt 30 %. darüber hinaus macht chinas vorleistungsproduktion 80 % der weltweiten gesamtproduktion aus.
da die meisten unternehmen jedoch immer noch in der vorgelagerten verbindung mit geringer wertschöpfung feststecken, ist die gesamtrentabilität der inländischen api-unternehmen nicht hoch. darüber hinaus begann mein land im jahr 2018 mit der erhebung von umweltschutzsteuern und den gewinnmargen chemischer apis mit erheblicher umweltverschmutzung wurden kontinuierlich verdichtet.
die aktuelle weltweite nachfrage ist im allgemeinen schleppend und die preise der meisten apis liegen auf einem historisch niedrigen niveau, was den rückgang der ursprünglich niedrigen bruttogewinnmargen der unternehmen beschleunigt hat. die kostenkontrolle ist für inländische api-unternehmen zu einem wichtigen mittel zur stabilisierung geworden rentabilität. huachuang securities gab an, dass die geopolitik zwar zu gewissen störungen der arbeitsteilung in der globalen api-industriekette geführt habe, die kosten jedoch immer noch der wichtigste wettbewerbsfaktor in der api-industrie seien.
angetrieben durch die synthetische biologie wird der ursprüngliche herstellungsprozess von rohstoffen und zwischenprodukten schrittweise von der tier- und pflanzenextraktion, der chemischen synthese oder der mikrobiellen fermentation zu enzymatischen prozessen und zelltechnik übergehen. von einigen wirkstoffen, die mit den ursprünglichen synthesemethoden teurer und schwieriger herzustellen sind, aber eine große marktnachfrage haben, wird erwartet, dass sie durch synthetische biotechnologie größere verbesserungen der produktionseffizienz, der energieeinsparung und der emissionsreduzierung erzielen und so unternehmen dabei helfen, stärkere kostenvorteile zu erzielen sind zu einem wichtigen grund geworden, warum api-unternehmen jetzt stärker auf den einsatz der synthetischen biologie setzen.
2.3 wichtige akteure auf dem markt für synthetische biologische api
derzeit sind antibiotika, vitamine, aminosäuren, hormonpräparate usw. die wichtigsten massenmedikamente in china. aufgrund der niedrigen technischen schwellenwerte, des harten wettbewerbs und der relativ niedrigen bruttogewinnmargen haben unternehmen einen stärkeren bedarf an einer weiteren kostenkontrolle. aus diesem grund hat eine gruppe börsennotierter api-unternehmen bereits früher intern forschungen zur synthetischen biologie durchgeführt und die führung bei der bildung eines skaleneffekts übernommen, der unternehmen dabei hilft, in segmentierten bahnen wettbewerbsvorteile zu erzielen.
gleichzeitig haben sich mit dem rasanten aufschwung des konzepts der synthetischen biologie in den letzten jahren immer mehr unternehmen für die zusammenarbeit mit externen parteien entschieden, beispielsweise durch die einführung professioneller plattformunternehmen oder die zusammenarbeit mit wissenschaftlichen forschungseinrichtungen, um in die zukunft einzusteigen relativ kurzer zeit und gewinnen sie auch einen gewissen wettbewerbsvorteil.
unter den a-aktien-unternehmen ist trianning biotech ein hersteller von rohstoffen und pharmazeutischen zwischenprodukten unter kelun pharmaceutical (002422.sz). sein hauptgeschäft sind antibiotika-zwischenprodukte, einschließlich penicillin-zwischenprodukte und thiocyanat spitzenposition in der branche.
in den letzten jahren hat das unternehmen die synthetische biologie intensiv eingesetzt. in kurzer zeit sind viele produkte wie bisabolol, 5-hydroxytryptophan, ergothionein und ectoin in die produktions- und vertriebsphase eingetreten china, um dieses ziel zu erreichen.
das unternehmen sagte, dass sich die nächsten mittelfristigen produkte auf aminosäuren, vitamine und andere produktbereiche mit hoher nachfrage und hohem produktionswert für eine gezielte gestaltung konzentrieren werden. gleichzeitig werden technologien der synthetischen biologie und ki-technologie eingesetzt, um bestehende antibiotika-zwischenproduktionsstämme weiter zu transformieren, um kosteneinsparungen, qualitätsverbesserungen und effizienzsteigerungen zu erzielen.
cytobio (300583.sz) ist der führende inländische anbieter von steroid-arzneimittelrohstoffen und der erste inländische hersteller, der methoden der synthetischen biologie zur herstellung von steroid-arzneimittelrohstoffen in großem maßstab einsetzte. bereits 2011 nutzte das unternehmen methoden der gentechnik und der synthetischen biologie . abdeckung der fünf kernserien von steroid-rohstoffen wie androstendion, die zur entwicklung von glukokortikoiden, sexualhormonen, gestagenen und anabolen hormon-steroid-medikamenten verwendet werden
mit der kontinuierlichen weiterentwicklung der synthetischen biologie, der stammmodifikation und anderer verfahren hat das unternehmen auch auf seine technologischen vorteile gesetzt, um den umsatzanteil margenstarker high-end-zwischenprodukte mit hoher wertschöpfung zu steigern, und optimiert weiterhin seine produktstruktur und rentabilität. china post securities geht davon aus, dass das geschäft von saito biosteroid intermediates angesichts der allmählich zunehmenden konzentration der steroid-arzneimittelindustrie voraussichtlich ein stetiges wachstum erzielen und seine führende position in diesem segment weiterhin konsolidieren wird.
3. schönheit und pflege: um den rohstoffengpass zu überwinden, bauen heimische unternehmen die kommerzielle nutzung energisch aus
rohstoffe sind die seele von schönheits- und körperpflegeprodukten. damit ein schönheitspflegeprodukt wirksam ist und auf dem markt anerkennung findet, muss die formel wirksame rohstoffe wie nikotinamid, bifidhefe, bosein usw. enthalten pflege kann eine ausgewogenere wirkung erzielt werden und wird von verbrauchern und großen marken bevorzugt.
in den letzten jahren sind nach und nach heimische schönheitspflegemarken entstanden, es bestehen jedoch immer noch einschränkungen bei den produktrohstoffen. lange zeit wurden 80 % der rohstoffe für schönheitspflegeprodukte in meinem land importiert, und lokale marken waren in der produktforschung, -entwicklung und -innovation immer passiv. „inländische unternehmen haben in den letzten etwa zehn jahren damit begonnen, selbst entwickelte rohstoffe zu entwickeln, und sie haben mehr in der pflanzenextraktion getan. insgesamt wurde der rohstoffmarkt für schönheitspflegeprodukte in den letzten jahren immer noch von ausländischen marken dominiert.“ .“ zhang yanfeng, forschungs- und entwicklungsdirektor von zhongke xinyang, sagte gegenüber china business news.
rohstoffbeschränkungen haben zu einer erheblichen homogenität heimischer schönheitspflegeprodukte geführt, und der wettbewerb in der branche ist weiterhin hart. die anwendung der synthetischen biologie hat mehr möglichkeiten für brancheninnovationen eröffnet und dürfte den heimischen schönheitspflegemarkt fördern und neue chancen eröffnen zur umbildung.
3.1 die synthetische biologie kann dazu beitragen, den engpass bei rohstoffen für die schönheitspflege zu überwinden
als aufstrebende technologie, die sich in den letzten jahren rasant weiterentwickelt hat, kann der segen der synthetischen biologie nicht nur die sicherheit und produktionseffizienz von schönheitspflegeprodukten erheblich verbessern, sondern auch neue syntheseprozesse können es rohstoffen ermöglichen, effekte zu erzielen, die herkömmliche technologien nicht erreichen können . .
der zuständige verantwortliche von bloomage biotechnology (688363.sh) erklärte gegenüber china business news, dass die durch methoden der synthetischen biologie hergestellten kosmetischen rohstoffe aus erneuerbaren und natürlichen biomasseressourcen stammen und sie hauptsächlich gen-editing-technologie verwenden, um verschiedene benötigte produkte zu erhalten und herzustellen für das leben und die gesundheit des menschen und daher sicherer und biokompatibler. insbesondere für verbraucher mit empfindlicher haut und solche im post-wund-stadium nach schönheitsoperationen sind mit methoden der synthetischen biologie hergestellte rohstoffe sicherer und schonender. sie können eine starke wirkung entfalten und gleichzeitig potenzielle sicherheitsrisiken und schlechte biokompatibilitätsprobleme verringern.
der verantwortliche sagte auch, dass die traditionelle herstellung von rohstoffen für schönheitspflegeprodukte größtenteils auf der extraktion von tieren und pflanzen oder der chemischen synthese beruht. diese methoden seien nicht nur ineffizient und kostspielig, sondern könnten auch negative auswirkungen auf die umwelt haben. durch die umwandlung mikrobieller chassiszellen kann die synthetische biologie hochwertige kosmetische rohstoffe auf sichere und umweltfreundliche weise herstellen, wodurch der produktionsprozess umweltfreundlich und nachhaltig wird und gleichzeitig die produktionseffizienz weiter verbessert und die kosten gesenkt werden.
„ergothionein ist der klassischste fall, in dem die synthetische biologie die chemische synthese ersetzt.“ zhang yanfeng erklärte: „in der vergangenheit betrug der stückpreis für durch chemische synthese hergestelltes ergothionein etwa 20 millionen pro kilogramm. jetzt, da es mithilfe der technologie der synthetischen biologie hergestellt wird, der preis ist auf zehntausend yuan pro pfund oder sogar weniger gesunken.“ er glaubt, dass im fall von ergothionein kostensenkung und effizienzsteigerung immer noch eines der hauptziele der anwendung der synthetischen biologie im kosmetikbereich sind.
immer mehr schönheitspflegemarken, insbesondere inländische marken, haben damit begonnen, traditionelle tierische und pflanzliche extraktionsmethoden durch biosynthese zu ersetzen. gleichzeitig wird auch die schönheitspflegebranche immer wichtiger player in der synthetischen biologie.
nach berechnungen von cb insights und b capital wird die marktgröße der synthetischen biologie im bereich verbrauchermarken bis 2028 voraussichtlich 3,6 milliarden us-dollar erreichen, wobei von 2023 bis 2028 eine durchschnittliche jährliche wachstumsrate von 37 % erwartet wird, was etwa 7,2 milliarden us-dollar entspricht %.
3.2 der kommerzialisierungsprozess steht immer noch vor herausforderungen
die synthetische biologie hat große anwendungsaussichten im bereich der schönheitspflegeprodukte gezeigt, doch viele verbindungen von der substanzsynthese über die bestätigung der wirksamkeit bis hin zur kommerziellen produktion stoßen immer noch auf einschränkungen und herausforderungen.
der oben genannte verantwortliche von bloomage biotech sagte, dass die synthetische biologie die gezielte produktion kosmetischer rohstoffe hauptsächlich durch die transformation mikrobieller chassiszellen erreiche. obwohl diese technologie fortschritte in der dna-synthese, der genbearbeitung, dem stoffwechsel-engineering usw. gemacht habe, sei dies der fall noch im prozess der verbesserung der synthesegenauigkeit es gibt immer noch technische herausforderungen in bezug auf stabilität und syntheseeffizienz, beispielsweise wie die genauigkeit der genbearbeitung sichergestellt und die effizienz und stabilität der stoffwechselwege verbessert werden kann. der verantwortliche sagte, dass das lebende system äußerst komplex sei und viele gene, proteine, stoffwechselwege usw. beinhalte. um ein lebendes system vollständig zu simulieren oder zu synthetisieren, ist ein tiefes verständnis seiner komplexität und wechselwirkungen erforderlich, ein niveau, das die wissenschaft noch nicht vollständig erreicht hat.
in diesem zusammenhang sagte zhang yanfeng auch, dass der kommerzialisierungsprozess neuer kosmetischer rohstoffe im vergleich zur substanzsynthese auf größere schwierigkeiten stoßen könnte.
„einige hochwertige substanzen wie paclitaxel könnten die aufmerksamkeit vieler forscher auf sich ziehen, und es wird viele synthesewege geben. daher wird der einsatz der synthetischen biotechnologie zur förderung der kommerziellen produktion dieses rohstoffs einen sehr langen zeitraum erfordern.“ „kurze zeit.“ er sagte, dass im bereich der kosmetik neuen substanzen wie glabridin nicht so viel aufmerksamkeit geschenkt werde, obwohl ihre synthesemethoden immer noch von forschern verlangt würden es wird mindestens fünf jahre dauern, den kommerziellen produktionsprozess zu analysieren und zu bestimmen. „in einer hochentwickelten branche wie der kosmetik kann niemand garantieren, ob dieser stoff in fünf jahren noch beliebt sein wird.“ die forschung gerät ins stocken.“
darüber hinaus können unternehmen der synthetischen biologie auch mit einer reihe von eintrittsbarrieren konfrontiert sein, wie z. b. der bestätigung der produktwirksamkeit und der zertifizierung der branchenqualifikation. unter anderem ist die beurteilung des werts synthetisierter substanzen ein systematischer prozess, der durch die bewertung der wirksamkeit und marktakzeptanz der substanzen sowie durch eine reihe systematischer experimenteller überprüfungen, marktforschung und komplexer produktanalysen angepasst werden muss .
allerdings hat huaxi biotech diesbezüglich gute ergebnisse erzielt. zhang yanfeng sagte, dass huaxi biotech die feedback-kette durch den direkten betrieb seiner eigenen marken erheblich verkürzt habe und zeitnah auf kundenbedürfnisse reagieren könne. „derzeit gibt es keine.“ viele unternehmen können das wirklich.“
3.3 verstärkte innenpolitische unterstützung
auf politischer ebene hat mein land seit 2021 seine unterstützung für innovationen bei kosmetischen rohstoffen weiter erhöht.
im mai 2021 wurde mit der umsetzung der von der staatlichen lebensmittel- und arzneimittelbehörde erlassenen „vorschriften zur registrierung und einreichung von daten für neue kosmetische rohstoffe“ begonnen. das bisherige „genehmigungssystem“ wurde in ein „aufzeichnungssystem“ geändert nur neue rohstoffe mit hohem risiko unterliegen der registrierungsverwaltung.
zuvor wurden von 2004 bis april 2021 nur 14 neue rohstoffe zugelassen, 6 davon wurden im zweiten halbjahr 2021 registriert. mit der liberalisierung der registrierung neuer rohstoffe steigt die begeisterung der markenunternehmen für rohstoffinnovationen weiter. von 2022 bis 2023 wurden insgesamt 111 neue rohstoffe registriert, davon die zahl der neuen rohstoffe, die im jahr 2023 zur registrierung eingereicht wurden wird 69 erreichen. den neuesten daten zufolge hat die zahl der zur registrierung eingereichten neuen rohstoffe im ersten halbjahr 2024 46 erreicht, was einem anstieg von fast 90 % im vergleich zum vorjahreszeitraum entspricht, und der anteil inländischer unternehmen liegt weiterhin bei mehr als 78 %.
auch auf lokaler ebene nimmt die unterstützung für die anwendung der synthetischen biologie im bereich der rohstoffe für schönheitspflegeprodukte weiter zu. im september 2023 gaben neun abteilungen, darunter das beijing municipal bureau of commerce, „mehrere maßnahmen zur unterstützung der qualitativ hochwertigen entwicklung der schönheits- und gesundheitsindustrie“ heraus, in denen vorgeschlagen wurde, die innovative forschung, entwicklung und anwendung neuer kosmetischer rohstoffe zu unterstützen und zu fördern unternehmen sollen wissenschaftliche und technologische errungenschaften auf der grundlage von bioingenieurwesen, dermatologie und anderen wissenschaften entwickeln, hochwertige biotechnologie und neue chemische rohstoffe entwickeln und unternehmen belohnen, die neue kosmetische rohstoffe registrieren, sowie unternehmen, die registrierungszertifikate für neue funktionelle kosmetika erhalten.
gleichzeitig erließ die stadtregierung von hangzhou „mehrere maßnahmen zur unterstützung der qualitativ hochwertigen entwicklung der industrie der synthetischen biologie“ und schlug vor, sich auf die unterstützung der forschung und entwicklung kosmetischer rohstoffe zu konzentrieren und bestimmte finanzielle belohnungen für erfolgreiche registrierungen bereitzustellen oder neue rohstoffe für synthetische biokosmetik angemeldet.
angetrieben durch eine reihe von richtlinien und dem markt wird erwartet, dass sich der trend lokaler unternehmen, die forschung, entwicklung und innovation kosmetischer rohstoffe durch synthetische biotechnologie zu beschleunigen, fortsetzt und so die rasante entwicklung der branche weiter fördert.
3.4 inländische unternehmen erweitern ihr layout
die optimistischen anwendungsaussichten der synthetischen biologie im bereich der schönheitspflege haben immer mehr aufmerksamkeit auf sich gezogen, und verwandte unternehmen wurden auch von vielen investmentinstituten verfolgt.
statistiken von synbiocon zeigen, dass bis zum 10. dezember 2023 insgesamt 52 inländische unternehmen im bereich der synthetischen biologie insgesamt 57 finanzierungs-/spendenaktionen durchgeführt haben, darunter fast 20 schönheitspflegeprojekte, darunter blue crystal microorganisms der in der b4-runde erzielte betrag überstieg 400 millionen yuan. es wird davon ausgegangen, dass das unternehmen hauptsächlich die technologie der synthetischen biologie einsetzt, um b-end-kunden in den branchen konsumgüter, lebensmittel, medizin, landwirtschaft und industrie dabei zu helfen, einen differenzierten wettbewerb in der branche auszuüben. die projekte umfassen hauptsächlich biologisch abbaubare materialien (pha), regenerative medizinische materialien. und neue kosmetika, neue lebensmittelzusatzstoffe, technische probiotika usw.
unter den börsennotierten unternehmen planen immer mehr unternehmen den einsatz der synthetischen biologie im bereich der schönheitspflege.
bloomage biotech gehört zum ersten lager im bereich der heimischen synthetischen biologie. seit 2018 nutzt das unternehmen die synthetische biologie als basistechnologie und engagiert sich für die entwicklung kosmetischer rohstoffe. basierend auf den vorteilen seiner technologieplattform hat das unternehmen nach seinem erfolg im bereich hyaluronsäure auch eine reihe neuer rohstoffe wie ergothionein und rekombinantes typ-iii-kollagen auf den markt gebracht. gleichzeitig hat das unternehmen auch die weltweit größte pilottransformationsplattform aufgebaut, um die kommerzialisierungsfähigkeit neuer produkte sicherzustellen. das unternehmen sagte, dass es sich in zukunft weiterhin auf die sechs hauptkategorien funktioneller zucker, aminosäuren, proteine, peptide, nukleotide und natürliche wirkstoffe konzentrieren, das industriesystem für bioaktive substanzen umfassend gestalten und verbraucherbereiche wie z als funktionelle hautpflegeprodukte und funktionelle lebensmittel.
juzi biotech (02367.hk) war das erste unternehmen weltweit, das 2009 die massenproduktion rekombinanter kollagen-hautpflegeprodukte erreichte. die aktuelle jährliche produktionskapazität von rekombinantem kollagen und seltenen ginsenosiden beträgt jeweils 10.880 kg bzw. 630 kg die höchsten werte der welt. das unternehmen besitzt marken wie kefumei, kelijin und xinxin, die drei große industriebereiche abdecken: funktionelle hautpflegeprodukte, medizinische geräte, funktionelle lebensmittel und formelnahrung für spezielle medizinische zwecke.
jinbo biotechnology (832982.bj) ist eines der führenden inländischen unternehmen für rekombinantes humanisiertes kollagen. das unternehmen hat erfolgreich rekombinantes humanisiertes kollagen vom typ iii entwickelt und drei arten von medizinprodukten entwickelt: „rekombinantes menschliches kollagen vom typ iii“. „dryed fiber“ wurde im juni 2021 von der staatlichen lebensmittel- und arzneimittelbehörde zur vermarktung zugelassen und wird zur korrektur von gesichtsfalten eingesetzt. im jahr 2023 stiegen der jahresumsatz und der der muttergesellschaft zuzurechnende nettogewinn von jinbo biotech dank der erheblichen umsatzsteigerung bei implantatprodukten mit rekombinantem humanisiertem kollagen als kernkomponente im jahresvergleich um 99,96 % bzw. 174,60 %.
4. essen: die betreuung verbessert sich tendenziell und die bewerbungsaussichten sind vielfältig
es bestehen große hoffnungen in die anwendung der synthetischen biologie im lebensmittelbereich. aus sicht der kommerzialisierung verläuft die entwicklung der synthetischen biologie im lebensmittelbereich jedoch relativ langsam. dazu gehören politische faktoren, die streng durch gesetze und vorschriften kontrolliert werden, sowie marktfaktoren wie eine relativ geringe öffentliche akzeptanz.
marktforschungsinstitute beurteilen die entwicklungsaussichten der branche weiterhin optimistisch. daten von cb insights prognostizieren, dass lebensmittel bis 2028 nach der medizinischen gesundheit die zweitgrößte anwendung im bereich der synthetischen biologie sein werden, wobei die marktgröße voraussichtlich 12 milliarden us-dollar übersteigen wird.
welche potenziellen anwendungen bietet die synthetische biologie im lebensmittelbereich? was sind in dieser phase die größten herausforderungen für die branche? wie sollten verbundene unternehmen wege finden, zu überleben und sich zu entwickeln?
4.1 bewerbungsinteressenten haben raum für fantasie
da die bevölkerung weiter wächst und die nachfrage nach nachhaltiger entwicklung steigt, hat das anwendungspotenzial der synthetischen biotechnologie im lebensmittelbereich große aufmerksamkeit auf sich gezogen.
chen jiaqi, general manager von beijing green kangcheng biotechnology co., ltd., sagte, dass der größte vorteil der anwendung der synthetischen biologie im lebensmittelbereich darin bestehe, dass sie kontinuierlich und effizient produzieren könne, mit weniger beeinträchtigungen durch umweltveränderungen, landbedingungen usw andere faktoren; zweitens die produktion von synthetischen biologietechnologien. im vergleich zur traditionellen landwirtschaft und tierhaltung verbrauchen lebensmittel weniger ressourcen und verschmutzen die umwelt. durch die reduzierung des einsatzes von pestiziden, antibiotika und anderen biochemischen wirkstoffen ist der lebensmittelproduktionsprozess sicherer und kontrollierbarer schließlich ist es auch möglich, die produktion schnell auszuweiten und synthetische biologische lebensmittel einzusetzen. ein großer vorteil, insbesondere bei angebotsengpässen oder sogar plötzlichen katastrophen, besteht darin, dass industriell hergestellte synthetische biologische lebensmittel die nachfragelücke schnell schließen können.
es gibt zwei hauptanwendungskategorien der synthetischen biologie im lebensmittelbereich: die eine ist die gewinnung von proteinen aus nicht-tierischen quellen durch synthetische biotechnologie ist für lebensmittelzusatzstoffe, herstellung von lebensmittelrohstoffen usw.
je nach technischen wegen und umsetzungsschwierigkeiten werden alternative proteine in pflanzliche proteine, fermentierte proteine und zellkulturproteine unterteilt. unter ihnen haben tierische proteine, die durch zellkultur gewonnen werden, größere marktaussichten, aber die aktuelle technologie ist aufgrund von problemen noch nicht ausgereift b. kosten und geschmack, ist die marktakzeptanz ebenfalls gering und befindet sich noch im frühen stadium der kommerzialisierung. die industrie prognostiziert, dass alternative proteine, die direkt aus tierischen zellen gezüchtet werden, erst 2032 die kostenparität mit relativ teurem rindfleisch erreichen werden und dann voraussichtlich die industrielle produktion beginnen wird.
im gegensatz dazu werden pflanzliche proteine, die auf der basis von sojaprotein und erbsenprotein entwickelt werden, im jahr 2023 die gleichen produktionskosten haben wie fleisch, und kommerzielle anwendungen entwickeln sich derzeit rasant, wie beispielsweise das vegetarische burgerfleisch der globalen kunstfleischmarke impossible meat das produkt hat die fda-zulassung für den einzelhandel erhalten. nach einer analyse der boston consulting group (bcg) wird die durchschnittliche jährliche wachstumsrate des marktes für pflanzenproteine von 2025 bis 2030 voraussichtlich etwa 16 % erreichen. bis 2030 wird der markt für pflanzenproteine etwa 50 millionen tonnen verbrauchen.
laut prognose des us-landwirtschaftsministeriums wird der weltweite fleischkonsum bis 2030 358 millionen tonnen erreichen. es wird erwartet, dass synthetische biologische alternativproteine, repräsentiert durch pflanzliches fleisch, eine immer wichtigere rolle in der menschlichen proteinversorgung spielen werden, nachdem ihre kosten gesunken sind.
im vergleich zu alternativen proteinen wurde die derzeitige anwendung der synthetischen biologie in den bereichen lebensmittelrohstoffe und lebensmittelzusatzstoffe schneller umgesetzt und ist derzeit die hauptanwendung der technologie der synthetischen biologie im lebensmittelbereich.
zu den lebensmittelzusatzstoffen und lebensmittelrohstoffen zählen nahrungsergänzungsmittel, antioxidantien, süßstoffe, farbstoffe, neue lebensmittelrohstoffe, funktionelle inhaltsstoffe und andere stoffe. in der modernen lebensmittelindustrie wächst die nachfrage nach lebensmittelzusatzstoffen weiter, da der globale lebensmittel- und getränkemarkt weiter wächst.
zhang zhenzhuo, ein forscher beim taixin fund, sagte, dass biologische lebensmittelzusatzstoffe im vergleich zu herkömmlichen chemischen methoden und fermentationsmethoden sicherer im hinblick auf die lebensmittelsicherheit seien und größere vorteile bei der produktionseffizienz und der innovativen produktentwicklung hätten.
berichten zufolge umfassen die derzeit durch synthetische biotechnologie hergestellten lebensmittelzusatzstoffe l-alanin, vitamin e, lycopin und andere produkte, die durch tierische und pflanzliche extraktion oder chemische synthese gewonnen werden können und im lebensmittelbereich hmo (humanmilch-oligosaccharid) verwendet werden ), erythritol und andere neue produkte, die bisher nicht synthetisiert werden konnten. unter ihnen ist hmo als innovativer nährstoffanreicherungsbestandteil eine der relativ vielversprechenden errungenschaften der synthetischen biologie im lebensmittelbereich.
chen jiaqi sagte auch, dass im bereich der konsumgüter, insbesondere in einem segment wie funktionellen ernährungsprodukten, die verbraucher empfänglicher für innovative rohstoffe und weniger preissensibel seien. dank leistungsstarker technologie werden lebensmittelzutaten, die in der synthetischen biologie entwickelt wurden, eher erkannt.
derzeit ist dsm das weltweit erfolgreichste führende unternehmen beim übergang von der traditionellen chemischen synthese zur biosynthese. seit 2021 machen biobasierte produktion oder aus der natur gewonnene nahrungsergänzungsmittel mehr als 50 % des unternehmensumsatzes aus.
da mehrere lebensmittelzusatzstoffpatente führender unternehmen wie dsm nacheinander auslaufen, haben inländische unternehmen der synthetischen biologie in den letzten jahren nach und nach durchbrüche in den bereichen ara (arachidonsäure), äpfelsäure, 1,3-propylenglykol und anderen bereichen erzielt ( 688639.sh), jiabiyou (688089.sh) und start-ups wie green kangcheng haben große entwicklungsmöglichkeiten eröffnet.
in bezug auf die nachfrageaussichten für diesen bereich sagte chen jiaqi, dass der 2017 veröffentlichte nationale ernährungsplan (2017–2030) die anerkennung und unterstützung für neue nahrhafte und gesunde lebensmittel wie reformkost und mit nährstoffen angereicherte lebensmittel klar zum ausdruck bringe. derzeit beträgt die marktgröße für inländische funktionelle lebensmittel mehr als 600 milliarden yuan, und der zukünftige nachfrageraum für funktionelle lebensmittel und mit nährstoffen angereicherte lebensmittel auf basis synthetischer biologie ist immer noch sehr groß.
4.2 eine vorsichtige genehmigung verzögert die umsetzung von anträgen
mein land legt großen wert auf lebensmittelsicherheit und hat strenge zulassungsanforderungen für lebensmittelzusatzstoffe und andere produkte. zhang zhenzhuo ist der ansicht, dass dies die anwendung der synthetischen biologie im lebensmittelbereich objektiv verlangsamt.
„im bereich der lebensmittelanwendungen müssen synthetische biologieprodukte, die den produktionsprozess genetisch veränderter mikroorganismen umfassen, einer sicherheitszertifizierung und -genehmigung durch verschiedene ministerien wie dem landwirtschaftsministerium und der nationalen gesundheitskommission unterzogen werden, bevor sie auf den markt kommen können.“ sagte gegenüber china business news: dieser prozess erfordert umfangreiche sicherheitstests und -überprüfungen, die etwa ein bis zwei jahre dauern.
darüber hinaus mangelt es bei synthetischen biologischen lebensmitteln in china immer noch an entsprechenden qualitätsstandards und einer zertifizierung des produktionsprozesses: „wenn sie eine produktionslizenz für lebensmittel und lebensmittelzusatzstoffe erhalten möchten, müssen unternehmen die vom land erlassenen qualitätsstandards befolgen.“ für synthetische biologische lebensmittel gibt es jedoch keine entsprechenden standards, die dem neuen produktionsprozess entsprechen, was ein großes hindernis für die beantragung einer produktionslizenz darstellt.“
normalerweise erfordert die formulierung relevanter nationaler standards umfangreiche beiträge der industrie. bei der synthetischen biologischen lebensmittelindustrie kann es einige zeit dauern, bis der entwicklungsengpass behoben ist. chen jiaqi gab jedoch auch bekannt, dass die zuständigen behörden als reaktion auf den aktuellen branchenstatus aktiv die aktualisierung der industriestandards vorantreiben und einen klaren arbeitsplan erstellt haben: „derzeit ist der zulassungspfad für die synthetische biologie im bereich neuer lebensmittelzusatzstoffe festgelegt.“ wurde eröffnet, und weitere details werden folgen. auch die entsprechenden arbeiten in teilbereichen werden beschleunigt, was voraussichtlich den grundstein für die markteinführung synthetischer biologischer lebensmittel legen wird.“
es wird berichtet, dass die nationale gesundheitskommission am 7. oktober 2023 2'-fucosyllactose und lactose-n-neotetraose als neue sorten von lebensmittelzusatzstoffen für säuglingsanfangsmilchpulver und zubereitetes milchpulver (für kinder) und spezielle medizinische babynahrung zugelassen hat . gleichzeitig werden zwei weitere hmos angeworben.
zhang zhenzhuo sagte optimistisch: „die genehmigung von hmos zeigt, dass die regulierungspolitik meines landes für synthetische biologie-lebensmittelrohstoffe fortschritte macht und die synthetische biologie in zukunft im lebensmittelbereich breiter anerkannt und angewendet wird.“
4.3 kommerzialisierung muss das „skalenkostenparadoxon“ durchbrechen
aufgrund der strengeren sicherheitsüberwachung stehen inländische synthetische biologische lebensmittelrohstoffe und -zusatzstoffe bei der kommerziellen produktion immer noch vor herausforderungen.
gemäß den einschlägigen nationalen gesetzen und vorschriften müssen im lebensmittelbereich verwendete rohstoffe separate produktionslinien mit höheren sicherheitsstandards einrichten und dürfen nicht auf derselben linie wie andere industrieprodukte hergestellt werden. das bedeutet, dass unternehmen der synthetischen biologie zwar schnell auf die bedürfnisse der marktvielfalt reagieren können, aber auch produktionslinien mit unterschiedlichen standards für die gleiche art von rohstoffen einrichten müssen. chen jiaqi sagte, dass dies für unternehmen der synthetischen biologie, insbesondere für start-ups, einen erheblichen kostenaufwand darstelle und bestimmte hindernisse für unternehmen bei der ausweitung der produktanwendungen mit sich bringe.
neben dem aufbau von produktionskapazitäten müssen unternehmen auch viele ressourcen in den aufbau von marken und vertriebsteams investieren. berichten zufolge belaufen sich die aktuellen investitionen in marktverkäufe von unternehmen der synthetischen biologie im allgemeinen auf etwa 20–25 % der gesamten betriebsmittel, und einige to-c-unternehmen könnten einen höheren anteil haben.
spezifisch für den kommerzialisierungsprozess verschiedener synthetischer biologischer lebensmittel sind einige neue produkte auch mit besonderen problemen konfrontiert. „die kommerzialisierung ist der kern der erschließung nachgelagerter anwendungsszenarien. für die meisten produktorientierten unternehmen der synthetischen biologie ist das „skalenkostenparadoxon“ das hauptproblem, dass für neue produkte niedrigere kosten, ein stabiler preis und ein stabiles angebot wichtig sind die grundlage dafür ist, dass nachgelagerte kunden bereit sind, es zu versuchen, aber die produktion im großen maßstab erfordert eine ausreichende kommerzielle unterstützung, was bedeutet, dass genügend nachfrage vorhanden sein muss, um die industrielle produktion im großen maßstab zu unterstützen.
er sagte jedoch auch, dass es für unternehmen der synthetischen biologie förderlich sei, das „skalenkostenparadoxon“ zu durchbrechen, da der marktraum in bereichen wie lebensmittelzusatzstoffen und ernährungsprodukten groß genug sei und die verbraucher relativ unempfindlich gegenüber preisen seien. „wenn es geeignete synthetische biologie-technologien oder neue produkte gibt und ein stabiles und relativ kostengünstiges angebot besteht, könnte die synthetische biologie im lebensmittelbereich viel raum für entwicklung haben.“
5. chemische industrie: deutlicher kostenvorteil, großes verbesserungspotenzial bei der industriegröße
da der produktionsprozess umweltfreundlicher und weniger abhängig von natürlichen ressourcen wie erdöl ist, war der einsatz biologischer methoden anstelle chemischer methoden zur herstellung chemischer grundstoffe in großen mengen schon immer einer der schlüsselbereiche der anwendungen der synthetischen biologie. cb insights schätzt, dass der markt der chemischen industrie im globalen markt für synthetische biologie im jahr 2023 ein volumen von 3,4 milliarden us-dollar erreichen wird, was einem anteil von fast 20 % entspricht.
im vergleich zu herkömmlichen methoden der chemischen verfahrenstechnik nutzen biologische methoden, die auf synthetischer biologie basieren, nachwachsende rohstoffe, und die reaktionsbedingungen biologischer herstellungsverfahren wie enzymmethoden oder fermentationsmethoden sind milder. daher entstehen kohlendioxid, abwasser und andere verschmutzungen während der forschung und entwicklung sowie bei der späteren herstellung prozesse es hat die materialemissionen erheblich reduziert und auch die abhängigkeit und den verbrauch von petrochemischen ressourcen wie öl verringert. die wahl biologisch hergestellter chemikalien wird für unternehmen zu einer wichtigen strategie, um mit regionalen eintrittsbarrieren im umweltschutz umzugehen.
es ist erwähnenswert, dass die anzahl der massenchemikalien, die durch synthetische biologie synthetisiert werden können, immer noch relativ begrenzt ist und dass hinsichtlich der größe der industrie im verhältnis zur gesamtzahl der chemikalien noch großer raum für verbesserungen besteht. zang huiqing, vorstandssekretär von cathay biotechnology (688065.sh), sagte, dass sich die derzeitige anwendung der synthetischen biologie noch in einem relativ frühen stadium befinde, insbesondere bei der produktion chemischer grundstoffe noch gering, so dass die positiven auswirkungen wie energieeinsparung und emissionsreduzierung noch nicht sichtbar sind. dies spiegelt sich deutlich in der zukünftigen sozialen und wirtschaftlichen entwicklung wider, da sich die anwendung der synthetischen biologie in verschiedenen aspekten und in der produktionskapazität im großen maßstab weiter ausbreitet wird es schrittweise umgesetzt, wird sich sein wert für den umweltschutz nach und nach herausstellen. „wenn der produktionswert einer fabrik für synthetische biologie das niveau einer ölraffinerie ähnlicher größe erreichen kann, bedeutet das tatsächlich, dass der wert synthetischer biologiemethoden im bereich der bioproduktion mit chemischen methoden konkurrieren kann.“
5.1 kostenvorteile sind ein wichtiger wettbewerbsvorteil
die kostenkontrolle chemischer rohstoffe war schon immer ein wichtiges mittel für unternehmen in der kette der chemischen industrie, um die wettbewerbsfähigkeit ihrer produkte zu verbessern. kostensenkung und effizienzsteigerung sind ein weiterer wichtiger vorteil der synthetischen biologie. im vergleich zu einigen chemischen methoden, die dutzende von syntheseprozessen erfordern, kann die methode der synthetischen biologie die synthese und produktion von zielrohstoffen in nur wenigen einfachen schritten erreichen, sofern die entsprechende bakterienflora kultiviert wird, und bietet daher erhebliche prozessvorteile schwierigkeit und kosten vorteile.
der eigentümerwechsel auf dem markt für langkettige dibasische säuren ist ein hervorragendes beispiel dafür, dass biologische methoden chemische methoden ersetzen. dieser stoff ist ein wichtiger rohstoff in den bereichen langkettiges nylon, beschichtungen, schmierstoffe, weichmacher und pestizide. der weltweite hauptmarktanteil lag ursprünglich in den händen von unternehmen wie dupont und invista. zheng qian, direktor für strategische entwicklung von cathay biotech, sagte, dass cathay biotech durch den einsatz von prozessvorteilen wie der synthetischen biologie die marktsubstitution ähnlicher produkte auf chemischer basis zu geringeren kosten erreicht habe und sich zu einem wichtigen erfolgsbeispiel im globalen chemischen bereich des ersatzes entwickelt habe chemische methoden mit biologischen methoden.
allerdings wies sie auch darauf hin, dass der ersatz chemischer methoden durch synthetische biologische methoden im bereich der chemie noch durch viele faktoren begrenzt sei. einige chemikalien, die durch einfaches cracken von erdöl gewonnen werden können, wie z. b. ethylen, propylen usw., weisen äußerst geringe prozessschwierigkeiten und -kosten auf. das derzeitige synthetische biologische verfahren bietet keine möglichkeit, die kosten zu senken, sodass es keinen ersatz für herkömmliche gibt handwerkskunst. auch wenn einige kleine sorten durch biologische methoden geringere kosten erzielen können, führt der begrenzte marktraum dazu, dass nur wenige unternehmen der synthetischen biologie bereit sind, sich in diesem bereich zu engagieren.
„wir erforschen und suchen immer noch nach sorten mit großem potenzial, aber dies ist ein langfristiger prozess, der kontinuierliche technologieiteration sowie forschung und entwicklung erfordert.“
5.2 es gibt immer noch hindernisse für eine großflächige kommerzielle nutzung
die förderung des produktvolumens ist immer noch das wichtigste problem, mit dem sich unternehmen der synthetischen biologie auseinandersetzen müssen.
es besteht kein zweifel daran, dass die synthetische biologie vorteile hinsichtlich der produktionskosten, der produktionseffizienz und des umweltschutzes bietet. im bereich der massenchemikalien gibt es jedoch viele verbindungen von den rohstoffen bis zum fertigen endprodukt, und unternehmen der synthetischen biologie sind im allgemeinen nur aktiv als vorgelagerte rohstofflieferanten ist es nicht einfach, die ursprünglichen chemischen produkte vollständig zu ersetzen und in die kommerzielle produktion im großen maßstab zu überführen.
berichten zufolge reproduzieren materialien, die mit biologischen methoden hergestellt werden, nicht einfach die leistung von materialien, die mit chemischen methoden hergestellt werden. es gibt gewisse unterschiede zwischen den beiden und jedes hat seine eigenen vorteile. daher ist es im nachbearbeitungsprozess der kommerziellen großproduktion erforderlich, die produktionsausrüstung, die produktionstechnologie, die technischen parameter und andere aspekte aufeinander abzustimmen, was die wiederbeschaffungskosten des unternehmens erheblich erhöhen wird. zang huiqing sagte, um die substitution biobasierter materialien abzuschließen, müsse jedes glied in der industriekette ein einheitliches verständnis des produkts entwickeln. derzeit verfügen nachgelagerte kunden jedoch noch nicht über ausreichende innovationsfähigkeiten bei der anwendung von massenrohstoffen materialien, die zur förderung von rohstoffen für die bioproduktion geführt haben. „allein um die anwendung und förderung von nylon 56 im textil- und bekleidungsbereich zu fördern, haben wir viel energie in die anwendung investiert.“ die breite akzeptanz aller glieder der industriekette erfordert jedoch einen prozess, der bisher noch nicht vollständig durchlaufen ist.“
zusätzlich zur kommunikation in der industriekette erfordert die anwendung synthetischer biochemikalien in einigen bereichen auch relativ strenge qualifikationszertifizierungen. beispielsweise müssen synthetische biomaterialien in bereichen wie personenkraftwagen und öffentlichen verkehrsmitteln, photovoltaik-windenergie und anderen neuen energiegeräten eingesetzt werden geben sie relevant ein der markt muss auch viele qualifikationszertifizierungen bestehen. „wenn sie im bereich pkw in das entsprechende lieferkettensystem einsteigen möchten, kann der durchschnittliche zyklus zwei jahre betragen. der vorteil besteht natürlich darin, dass sich nach dem einstieg in dieses system eine relativ starke kundenbindung und hohe barrieren bilden es wird einen enormen einfluss auf das gesamte material haben und einen sehr starken unterstützungseffekt haben“, sagte zheng qian.
um eine großflächige förderung und anwendung der synthetischen biotechnologie zu erreichen, ist es daher derzeit zumindest im chemiebereich nicht nur notwendig, produkte mit großer nachfrage und erheblichen kostenvorteilen bei der produktauswahl zu finden, sondern auch zu erhalten upstream- und downstream-unterstützung in der industriekette es wird einhellig anerkannt, dass dies voraussichtlich noch einen langen zeitraum und enorme investitionen erfordern wird, was zweifellos eine große herausforderung für private unternehmen im aktuellen bereich der synthetischen biologie darstellt.
5.3 zeitraum innenpolitischer chancen
während sich die nationale politik allmählich auf die bioproduktionsindustrie konzentriert, leitet die synthetische biologieindustrie meines landes eine neue entwicklungsdynamik ein.
die unterstützung meines landes für die entwicklung der synthetischen biologie-industrie begann erst relativ spät. erst im „13. fünfjahresplan“ wurde klar vorgeschlagen, die entwicklung der synthetischen biologie-technologie zu beschleunigen und innovation und industrielle anwendung zu fördern der „14. fünfjahresplan“ für die bioökonomische entwicklung. in dem plan wird außerdem häufig die synthetische biologie erwähnt, was erfordert, dass diese technologie als ein wichtiges technologisches innovationsfeld angesehen wird, um ihre anwendung und transformation in der medizin, landwirtschaft, chemischen industrie, energie und energie zu fördern andere bereiche.
der umsetzungssituation nach zu urteilen, wird von zentralunternehmen erwartet, dass sie als umsetzer relevanter fördermaßnahmen fungieren und zu einem wichtigen motor für die entwicklung der synthetischen biologieindustrie meines landes werden. tatsächlich streben viele staatliche unternehmen im aktuellen wirtschaftsumfeld aktiv nach einer transformation und versuchen, das ursprüngliche geschäftsmodell mit finanzen und immobilien als haupteinnahmequelle loszuwerden. da unser land die entwicklung neuer produktivkräfte energisch fördert. die synthetische biologie ist natürlich zu einem wichtigen ausgangspunkt für die transformation dieser unternehmen geworden. derzeit beteiligen sich viele zentrale unternehmen zunehmend an der entwicklung der synthetischen biologieindustrie, indem sie investmentfonds einrichten und finanzierungsunterstützung leisten.
cathay biotech gab im jahr 2023 einen privatplatzierungsplan bekannt, der eine erhöhung um 6,6 milliarden rmb vorsieht, um die china merchants group als indirekten anteilseigner einzuführen. durch die kapital- und ressourcenvorteile, die letztere bietet, werden sie gemeinsam eine basis für den bau biobasierter verbundwerkstoffe schaffen . das unternehmen sagte, dass die synthetischen biologischen produkte des unternehmens nach abschluss der zusammenarbeit in mehreren der china merchants group angeschlossenen industriesektoren eingesetzt werden können. es ist ersichtlich, dass dieses kooperationsmodell unternehmen der synthetischen biologie dabei helfen wird, den markt schnell zu öffnen und positive auswirkungen zu haben zur förderung des produktvolumens.
5.4 rasante entwicklung inländischer unternehmen
die synthetische biologieindustrie im ausland entwickelte sich bereits früher und eine reihe führender unternehmen der branche wurde gegründet. unter ihnen gilt amyris als begründer der globalen synthetischen biologieindustrie. im jahr 2007 synthetisierte das unternehmen erfolgreich farnesen mithilfe synthetischer biologiemethoden unter verwendung von zuckerrohr als rohstoff. man geht davon aus, dass farnesen breite anwendungsaussichten in den bereichen kosmetik, lebensmittel, energie und materialien hat.
genomatica ist ein unternehmen für synthetische biologie, das sich auf die nutzung von biotechnologie und stoffwechseltechnik zur umwandlung erneuerbarer rohstoffe in eine vielzahl chemischer produkte konzentriert. im jahr 2008 übernahm das unternehmen die vorreiterrolle bei der nutzung der synthetischen biotechnologie zur herstellung von 1,4-butandiol und schuf damit einen präzedenzfall dafür, dass die biotechnologie die traditionelle chemische technologie im bereich petrochemischer produkte ersetzt.
darüber hinaus haben einige chemiegiganten auch frühe versuche auf dem gebiet der synthetischen biologie unternommen und sukzessive durchbrüche in der industriellen produktion erzielt. seit 2013 realisiert dupont erfolgreich die industrielle produktion chemischer rohstoffe wie 1,4-butandiol und 1,3-propandiol mit biobasierten verfahren; basf hat als einer der bedeutenden hersteller chemischer zwischenprodukte patentierte stämme entwickelt, die sich an unterschiedliche anpassen können rohstoffe nutzten 2014 bzw. 2017 erfolgreich methoden der synthetischen biologie, um die industrielle produktion von bernsteinsäure, 1,4-butandiol, γ-butyrolacton und anderen produkten zu erreichen.
im gegensatz dazu haben inländische unternehmen im bereich der synthetischen biologie erst spät mit der massenproduktion von chemikalien begonnen, entwickeln sich aber rasch weiter. huaheng biological (688639.sh) ist das weltweit erste unternehmen, das mikrobielle anaerobe fermentation zur herstellung von l-alanin-produkten in großem maßstab einsetzt. dem prospekt des unternehmens zufolge wird der weltweite marktanteil des unternehmens bei l-alanin sprunghaft ansteigen nach oben.
cathay biotech ist ein weiteres repräsentatives unternehmen auf dem gebiet der heimischen synthetischen biologie, das 2003 bzw. 2014 technologische durchbrüche bei der industrialisierung von biobasierten zweibasigen säuren, biobasierten pentandiaminen, erzielte ein führender anbieter auf dem globalen markt für langkettige dibasische säuren.
6. landwirtschaft: das entwicklungsfenster ist gekommen und die bereiche züchtung und futtermittel machen große fortschritte
zuvor haben menschen die pflanzenstruktur stark verbessert und die photosynthesenutzung der pflanzen durch die groß angelegte entwicklung synthetischer und natürlicher düngemittel, optimierte züchtung und andere strategien zur erzielung höherer erträge gesteigert. allerdings konzentrieren sich traditionelle agrarstrategien stärker auf die kontrolle einzelner komponenten, was das erreichen des ziels einer verbesserung der ernährung erschwert. außerdem kommt es zu einem hohen anteil an methan und stickoxiden in den landwirtschaftlichen emissionen, was dem umweltschutz nicht förderlich ist.
mit der schrittweisen förderung der synthetischen biologie im agrarbereich sind ihre vorteile bei der reduzierung des düngemitteleinsatzes, der reduzierung von kohlenstoffemissionen, der stärkung der krankheitsprävention und -bekämpfung sowie der verbesserung der wachstumseffizienz immer deutlicher hervorgetreten.
6.1 der markt für landwirtschaftliche synthetische biologie wächst weiter
laut dem „china synthetic biology industry white paper 2024“, das gemeinsam von bcg (boston consulting) und b capital (boston investment) herausgebracht wurde, wurden international drei schlüsselentwicklungstechnologien für die landwirtschaftliche synthetische biologie vorgeschlagen, nämlich die förderung künstlicher photosynthesesysteme, stickstofffixierungssysteme und entwicklung und anwendung biologischer technologie in stressresistenten systemen. diese drei großen technologischen entwicklungsrichtungen sind auch chinas hauptziele in der technologiesprungphase (2020–2025).
china plant außerdem, von 2026 bis 2030 in die industrielle sprungphase einzutreten. künstliche stickstofffixierung und einige stressresistente sorten, enzympräparate der neuen generation und pestizide werden industrialisiert, und das forschungs- und entwicklungsniveau der landwirtschaftlichen synthetischen biotechnologie wird zu den fortschrittlichsten der welt zählen ebenen. von 2031 bis 2035 wird es in die allgemeine sprungvorwärtsphase eintreten und chinas forschung, entwicklung und industrialisierung im bereich der landwirtschaftlichen synthetischen biotechnologie wird das weltweit fortgeschrittene niveau erreichen.
das von 35dou, einer zukünftigen agrardienstleistungsplattform, veröffentlichte „2023 synthetic biology agricultural food application white paper“ prognostiziert, dass die marktgröße jedes segments von synthetischen biologie-agrarlebensmitteln zwischen 2025 und 2030 10 milliarden yuan überschreiten wird. unter ihnen ist die marktgröße im bereich innovativer lebensmittel und zusatzstoffe die größte und wird im jahr 2025 voraussichtlich 300 milliarden yuan überschreiten; die marktgröße der saatgut-genbearbeitung im bereich der tier- und pflanzenzüchtung hat ebenfalls 40 milliarden yuan erreicht; tier- und pflanzenernährung, tier- und pflanzengesundheit, innovative materialien und landwirtschaftliche abfälle. die marktgröße in bereichen wie der ressourcennutzung wird im jahr 2025 mehrere zehn milliarden erreichen, während die bereiche lebensmittelsicherheitstests und umweltfreundliche konservierung derzeit unterentwickelt sind durch die unterstützung technologischer durchbrüche, politischer maßnahmen und kapital wird ein schnelles wachstum erwartet.
den prognosedaten von cb insights zufolge wird die marktgröße der branche der synthetischen biologie mit zunehmender verbreitung der synthetischen biologie in verschiedenen bereichen und verbesserter technologie voraussichtlich schnell wachsen und bis 2027 voraussichtlich 38,7 milliarden us-dollar erreichen. aufgrund des breiten spektrums vielversprechender anwendungen, die sich aus der selektiven züchtung von tieren und pflanzen, dtc-gentests, mikrobiellen schönheitsprodukten usw. ergeben, werden lebensmittel, getränke und landwirtschaft mit einer erwarteten durchschnittlichen jährlichen wachstumsrate die am schnellsten wachsenden branchen sein von 2022 bis 2027. 45,4 % und 56,4 %.
6.2 führender anwendungsfortschritt in der züchtung, im futtermittel und in anderen bereichen
aus technischer sicht konzentriert sich die anwendung der synthetischen biologie in der landwirtschaft derzeit auf mikrobielle modifikation und pflanzenmodifikation und wurde in unterteilten bereichen wie züchtung, düngemitteln, futtermittelzusatzstoffen und pestiziden kommerzialisiert.
am beispiel der züchtung lassen sich die anwendungen der synthetischen biologie hauptsächlich in drei kategorien einteilen: die eine besteht darin, den ertrag und die qualität durch domestizierung von wildpflanzen zu verbessern drittens soll die synthetische biologie genutzt werden, um die carboxylierungsreaktion zu fördern, die nutzung der lichtenergie zu verbessern und den photorespirationsverlust zu reduzieren.
im vergleich zur traditionellen züchtungstechnologie bietet der einsatz synthetischer biologietechnologie zur transformation von saatgut durch hochpräzise genbearbeitung offensichtliche vorteile bei der entwicklung neuer nutzpflanzen und der entwicklung von merkmalen, wie z. b. klare ziele, geringere kosten und kürzerer zeitaufwand. im vergleich zur transgenen technologie weist die gen-editing-technologie einen niedrigeren schwellenwert auf, und die gen-editing-technologie bietet eine schnellere züchtungsgeschwindigkeit, geringere investitionskosten und auf der züchtungsseite können mehr produkte entwickelt werden.
weltweit wird gen-editing in nutzpflanzen wie reis, mais, sojabohnen, weizen und tomaten eingesetzt. gen-editing-produkte wie wachsmais, sojabohnen mit hohem ölsäuregehalt, anti-bräunungs-kartoffeln, tomaten mit hohem gaba-gehalt und anti-bräunungsprodukte. braunpilze wurden sukzessive in den vereinigten staaten, japan, dem vereinigten königreich und anderen ländern eingeführt und beworben.
china business news hat öffentliche informationen zusammengestellt und herausgefunden, dass viele zuchtunternehmen wie dabeinong (002385.sz) und longping hi-tech (000998.sz) gen-editing-züchtung eingesetzt haben. eine relevante person von einem züchtungsunternehmen sagte, dass die gen-editing-züchtungsunternehmen meines landes startbereit seien und sich technologisch bereits auf dem führenden niveau befänden. obwohl die einschlägigen nationalen richtlinien noch nicht offiziell liberalisiert wurden, hat mein land im januar 2022 die „richtlinien für die sicherheitsbewertung gentechnisch veränderter pflanzen für die landwirtschaftliche nutzung (versuch)“ herausgegeben, um das sicherheitsbewertungsmanagement gentechnisch veränderter pflanzen zu standardisieren auch das ministerium für landwirtschaft und ländliche angelegenheiten hat durch die intensive einholung von meinungen zur gen-editing-technologie eine politische grundlage für den nächsten schritt der vollständigen liberalisierung des gen-editing-marktes gelegt.
was düngemittel anbelangt, so hängt die landwirtschaftliche produktion stark vom umfangreichen einsatz chemischer düngemittel ab. während die ernteerträge steigen, stellt dies auch eine ernsthafte bedrohung für die nachhaltige entwicklung der landwirtschaft dar. in den letzten jahren haben in- und ausländische forscher ihre ziele auf biologische stickstofffixierungswege verlagert, indem sie durch den bau künstlicher und effizienter stickstofffixierender pflanzensysteme stickstoffquellen für nutzpflanzen bereitstellen, den einsatz chemischer stickstoffdünger teilweise ersetzen oder deutlich reduzieren und ein neues schaffen bereich der stickstofffixierenden synthetischen biologie.
am beispiel stickstofffixierender bakterien weisen die ursprünglichen einheimischen stickstofffixierungsstämme nach angaben der zuständigen person von beijing green nitrogen biology natürliche mängel, eine geringe stickstofffixierungseffizienz, eine schlechte anpassungsfähigkeit an die umwelt und eine empfindlichkeit gegenüber bodenstickstoff auf die stickstofffixierungsfunktion kann nicht effektiv ausgeübt werden, was zu feldtests führt. der effekt ist instabil. durch die transformation der synthetischen biologie (genbearbeitung) können die stickstofffixierungsbeschränkungen von stickstofffixierungsbakterien durchbrochen werden, wodurch ihre anpassungsfähigkeit an die umwelt erhöht wird gewährleistung der stabilität ihrer funktionen.
in bezug auf futtermittelzusatzstoffe ist laut zhou sha, chefanalyst der land-, forst-, tierhaltungs- und fischereiindustrie bei west china securities, aus sicht der züchtungsindustrie protein ein wichtiger futterrohstoff, und sojabohnenmehl ist das mainstream-proteinrohstoff in der aktuellen futtermittelindustrie da die sojabohnen meines landes seit langem von importen abhängig sind, hat der zusatz von sojabohnenmehl einen größeren einfluss. das land hat in einem frühen stadium eine reihe von maßnahmen eingeführt, um die steigerung der sojabohnenproduktion in meinem land zu fördern, und den „dreijahres-aktionsplan zur reduzierung und substitution von sojabohnenmehl in futtermitteln“ herausgegeben, um den zusatz von sojabohnenmehl in futtermitteln zu reduzieren. in zukunft wird die kostengünstige substitution synthetischer proteine ein wichtiger weg zur lösung des problems der proteinzugabe in futtermitteln sein und voraussichtlich die züchtungskosten weiter senken.
im hinblick auf pestizide kann die technologie der synthetischen biologie die herstellung umweltfreundlicher biopestizide vorantreiben. sie kann kerntechnologien wie neue zielstrukturen für grüne pestizide und molekulares design, die schaffung von pflanzlichen immuninduktoren und die synthetische biologie von biopestiziden durchbrechen, kann aber auch intelligente produktionsplattformen der synthetischen biologie nutzen die etablierung von schlüsseltechnologien für die industrialisierung grüner pestizide und effizienter anwendungstechnologien sowie die entwicklung neuer pestizide aus bioquellen haben einen trend gebildet. darüber hinaus kann die synthetische biologie auch zum aufbau einer photoautotrophen plattform genutzt werden, die viele branchen abdecken kann und viel raum für fantasie bietet.
6.3 inländische unternehmen erforschen innovative anwendungen
für die industrie bringt die synthetische biologie eine „schöpfungsrevolution“ mit sich, die traditionelle produktionsmethoden untergräbt und gleichzeitig den energieverbrauch und die co2-emissionen senkt. für unternehmen wird erwartet, dass diese „erstellungs“-methode den kostenvorteil des unternehmens weiter steigert. auf dem heimischen markt konzentriert sich eine gruppe führender unternehmen auf die gesundheit und ernährung von tieren und pflanzen, nutzt synthetische biologie zum aufbau von technologieplattformen und erforscht ständig die anwendung technologischer innovationen im kommerziellen bereich.
im april 2023 erhielt shandong shunfeng biotechnology co., ltd. das erste biosicherheitszertifikat für die genbearbeitung in der landwirtschaft meines landes (sicherheitszertifikat für sojabohnen mit hohem ölsäuregehalt) und vollzog damit einen wichtigen schritt in der entwicklung der genbearbeitung heimischer pflanzen vom labor bis zur industrialisierung. im januar 2024 erhielt die von shunfeng biotechnology entwickelte sojabohne mit langer kindheit erneut das sicherheitszertifikat für die bearbeitung pflanzlicher gene.
beijing green nitrogen biotechnology co., ltd. konzentriert sich auf die landwirtschaftlichen produktionsbedürfnisse des landes und engagiert sich für die förderung der industrialisierung der synthetischen biologischen stickstofffixierungstechnologie. laut der zuständigen person, die für die biotechnologie mit grünem stickstoff verantwortlich ist, ist das unternehmen das erste unternehmen, das directed micro-ecology/dme und sein auf hochdurchsatz-screening, synthetischer biologie, maschinellem lernen und computermodellierungstechnologie basierendes anwendungssystem auf den markt bringt und tragbaren stickstoff auf den markt bringt -fixierende bakterien. die kulturbox (dme-05) und die stickstofffixierende bakterienkulturmaschine realisieren eine einstufige fermentation und kultur und können innerhalb von 20 jahren eine expansion von >500 millionen bzw. 1-2 milliarden kbe/ml erreichen std. derzeit wird dieses kulturprodukt mit universitäten, hochschulen und saatgutunternehmen getestet, um feldeffekttests durchzuführen. in zukunft wird es aktiv am staatlichen beschaffungsprojekt für stickstofffixierende bakterien teilnehmen. es ist geplant, die marktgestaltung innerhalb von zwei jahren abzuschließen und wird voraussichtlich ein betriebsergebnis von mehr als 10 millionen yuan erzielen.
auf dem a-aktienmarkt gibt es auch viele unternehmen, die die anwendung der synthetischen biologie im agrarbereich erforschen.
ripu biotech (300119.sz) investierte im jahr 2023 20 millionen yuan, um gemeinsam mit dem tianjin institute of industrial biotechnology der chinesischen akademie der wissenschaften und anderen unternehmen und institutionen das tianjin national synthetic biotechnology innovation center co., ltd. zu gründen, mit dem ziel, schlüsselthemen anzugehen forschung und entwicklung durch die anwendung von biosynthesetechnologie. veterinärimpfstoffe wie nukleinsäureimpfstoffe und rekombinante proteinimpfstoffe, biologische präparate wie enzympräparate und präbiotika sowie veterinärantibiotika, futtermittelzusatzstoffe usw. laut der interaktiven plattform des unternehmens ist das neue vitaminprodukt für tierfutter, das gemeinsam mit dem tianjin-institut der chinesischen akademie der wissenschaften entwickelt wurde, in die verifizierungsphase eingetreten.
laut einem forschungsbericht von west china securities wird die gesamtproduktion industrieller futtermittel im land im jahr 2023 300 millionen tonnen überschreiten, und es gibt einen riesigen raum für futterproteine, außerdem können synthetische biosynthetische proteine auch in der lebensmittelverarbeitung verwendet werden , mit einer vielzahl von anwendungsszenarien. es wird erwartet, dass das projekt „mikrobielle protein-großserienfertigung“ von rip bio dem unternehmen in zukunft nach der massenproduktion neue einnahmen und gewinne bescheren wird.
born group (001366.sz) gab zuvor auf der interaktiven plattform bekannt, dass das unternehmen im jahr 2023 vom ministerium für landwirtschaft und ländliche angelegenheiten mit dem schlüssellabor für futtermittelsynthese-biotechnologie ausgezeichnet wird. die fütterung der aminosäure- und vitaminsynthese-biotechnologie ist eine seiner wichtigsten forschungs- und entwicklungsrichtungen. durch diese forschungs- und entwicklungsbemühungen verfügt das unternehmen über einzigartige, einzigartige technologien wie oen-effizienzernährung, bohns double-acid-clean-brut-modell, sff (partielle biologische fermentationstechnologie) und bohns kalziumergänzungstechnologie und die intensive beschäftigung mit der ernährung junger tiere haben produkte wie sff happy meal (bonner ttt + sff-kinderzimmerfutter), bonner legehennenfutter und andere produkte entwickelt. daten zeigen, dass im jahr 2023 der produktumsatz des unternehmens mithilfe der biologischen fermentationstechnologie etwa 60 % des betriebsumsatzes des unternehmens ausmachen wird.
fubon co., ltd. (300387.sz) ist in den bereichen biodünger und grasstickstofffixierung, biopestizide und wurzelnematodenbekämpfung, ertragsverbesserung und grünanpflanzung tätig. in zukunft wird das unternehmen die crispr-genbearbeitungstechnologie, die homologe rekombination und andere technologien sowie molekularbiologie, synthetische biologie und andere methoden aktiv nutzen, um weiterhin forschung und entwicklung sowie technologische innovationen im bereich der biologischen landwirtschaft durchzuführen. um grünen umweltschutz, kohlenstoffarme reduzierung und umweltschutz zu erreichen, streben wir danach, die ziele der steigerung von effizienz, qualität und produktion zu erreichen.
im hinblick auf die produktion und herstellung von l-glufosinat-ammonium setzt limin co., ltd. (002734.sz) auf die technologie der synthetischen biologie als kernstück, nutzt zellen und ihre komponenten zur vermittlung der materialverarbeitung und integriert theorien und methoden aus ingenieurwesen und chemie , und physik, kann eine nahezu 100-prozentige umwandlungsrate und keine zwischenrückstände erreichen, wodurch tatsächlich die effizienzsteigerung und reduzierung von pestiziden und die co2-reduzierung des produktionsprozesses erreicht werden. das unternehmen sagte, dass die synthetische biologie unbegrenzte möglichkeiten für die erforschung und entwicklung neuer biopestizide biete. durch die expression unsichtbarer gencluster könne das technische team neue bioaktive substanzen entwickeln um wirksamere und sicherere biopestizide zu entwickeln.
azure biotechnology (603739.sh) hat außerdem ein innovationslabor für synthetische biotechnologie eingerichtet, das hauptsächlich der entwicklung funktioneller proteine für futtermittel, süßungsmitteln für lebensmittel usw. dient. laut insidern des unternehmens verfügt das labor noch über wenige forschungs- und entwicklungsprojekte. es befindet sich noch im anfangsstadium der forschung und entwicklung von bakterienstämmen. bis zur groß angelegten amplifikation ist es noch ein weiter weg noch nicht über die voraussetzungen für eine industrialisierung verfügen.
7. energie: die zukünftige energiestrategie wird ein schlachtfeld sein, aber die industrialisierung ist noch in weiter ferne.
synthetische bioenergie ist ein energieprodukt, das unter verwendung künstlich hergestellter synthetischer organismen unter verwendung land- und forstwirtschaftlicher abfallressourcen, städtischer organischer abfallressourcen und sogar synthesegas und co2 als rohstoffe hergestellt wird und den entwicklungsanforderungen eines kohlenstoffarmen und umweltschutzes entspricht.
synthetische bioenergie umfasst verschiedene produkttypen wie bioethanol, biodiesel, höhere alkohole, biogas (methan), biowasserstoff und biostrom.
im vergleich zu fossiler energie stammen die rohstoffe für die synthetische bioenergieproduktion hauptsächlich aus erneuerbaren biomasseressourcen, und die verbrennung von co2 erhöht nicht nur nicht die emissionen, sondern kann sogar die nettoemissionen von treibhausgasen reduzieren. die entwicklung synthetischer bioenergie ist von großer bedeutung für die gewährleistung der energiesicherheit, die verbesserung der ökologischen umwelt und die erreichung des „double carbon“-ziels. sie ist zu einem strategischen bereich der globalen „zukunftsenergie“ geworden.
7.1 die größe des globalen bioenergiemarktes wächst von jahr zu jahr
mitte bis ende des 19. jahrhunderts gelangten biogas und bioethanol zur industriellen produktion. dann erregte die in den 1870er jahren ausbrechende ölkrise große aufmerksamkeit für die entwicklung der bioenergie, was die forschung und entwicklung sowie die industrielle anwendung verschiedener bioenergien objektiv beschleunigte.
seit dem jahr 2000 ist die synthetische biologie mit dem globalen fokus auf nachhaltige entwicklung schrittweise entstanden und weiterentwickelt worden, einschließlich einer neuen generation synthetischer bioenergietechnologien, darunter zellulose-ethanol, höhere alkohole, aliphatische kohlenwasserstoffe, biogas, biowasserstoff und bioelektrizität. die schrittweise entwicklung hat neue impulse gegeben in den ausbau des marktes für bioenergie ein.
den von der internationalen agentur für erneuerbare energien (irena) veröffentlichten daten zufolge wuchs der globale biomasse-energiemarkt von 2014 bis 2019 mit einer durchschnittlichen jährlichen rate von etwa 4,6 % und wird im jahr 2025 voraussichtlich 500 milliarden us-dollar erreichen, wovon biomasse-energie ausfallen wird der markt für biokraftstoffe wird voraussichtlich am stärksten wachsen. laut von china international finance securities zitierten statista-daten wird erwartet, dass der globale biokraftstoffmarkt bis 2024 120 milliarden us-dollar übersteigt, wobei die durchschnittliche jährliche wachstumsrate der branche von 2021 bis 2030 5,4 % erreicht.
7.2 synthetische bioenergie hat drei innovationsgenerationen durchlaufen
aus der perspektive der technologischen iteration hat synthetische bioenergie drei innovationsgenerationen durchlaufen. die erste generation verwendet hauptsächlich pflanzenöl, altspeiseöl usw. als rohstoffe zur synthese von biokraftstoffen; die rohstoffe der zweiten generation entwickeln sich zu non-food-biomasse, einschließlich getreidestroh, zuckerrohrbagasse usw.; atmosphäre als rohstoffe für die mikrobielle nutzung und produktion von treibstoffen und chemikalien. derzeit hat die biosynthese der dritten generation erste fortschritte gemacht.
nehmen wir als beispiel bioethanol: die erste generation von bioethanol verwendet zucker-/stärkepflanzen als rohstoffe und hat weltweit eine großtechnische kommerzielle produktion erreicht. am beliebtesten sind die vereinigten staaten (hauptsächlich maisanbau) und brasilien (hauptsächlich zuckerrohranbau). auf die beiden größten produktionsländer entfällt etwa 80 % der weltweiten gesamtproduktion. bioethanol der zweiten generation nutzt landwirtschaftliche abfälle und lignozellulose materialien als rohstoffe. dank fortschrittlicher biotechnologien wie der synthetischen biologie werden in ländern auf der ganzen welt nach und nach demonstrationsprojekte für die herstellung von zellulosekraftstoff aufgebaut. die dritte generation von bioethanol nutzt mikroalgen als rohstoff und befindet sich noch in der kultivierungsphase. viele energieunternehmen beschleunigen beispielsweise ihre forschungs- und entwicklungspläne, um die technologie der mikroalgenkultivierung mit kohlenstoff voranzutreiben dioxid forschung.
biodiesel ist eine art langkettiger fettsäuremethylester (fame)/ethylester (faee), der durch umesterung von ölen und fetten aus pflanzlichen, tierischen oder mikrobiellen quellen und kurzkettigen alkoholen (methanol und ethanol) hergestellt wird. bereits in den 1930er jahren versuchte man, pflanzenöl zur herstellung von biodiesel zu nutzen. im vergleich zur chemischen katalyse sind die reaktionsbedingungen der enzymatischen umesterung mild, umweltfreundlich und lassen sich leicht von nebenprodukten wie glycerin trennen. dies ist der entwicklungstrend der grünen chemieindustrie. auch das metabolic engineering auf basis von escherichia coli und hefe zur herstellung von biodiesel hat in den letzten jahren gewisse fortschritte gemacht. die effizienz der biodieselsynthese unter verwendung exogen zugesetzter oder endogen synthetisierter fettsäuren und ethanol als rohstoffe wurde kontinuierlich verbessert.
auch unter dem gesichtspunkt der kosteneffizienz ist die mikrobielle, ganzzellvermittelte biodieselproduktion attraktiver. es wird berichtet, dass forscher des indian national institute of science (inrs) eine neue methode zur biodieselproduktion unter verwendung von mikroorganismen, klärschlamm und biokraftstoffnebenprodukten entwickelt haben, die die produktionskosten auf 0,72 us-dollar pro liter (den preis herkömmlicher dieselkraftstoffe) senken kann produktionsprozesse (ca. 6,78 us-dollar/l). darüber hinaus kann die de-novo-biodieselsynthese durch mikrobielle zellen eine vielzahl von rohstoffen nutzen, darunter glukose-kohlenstoffquellen, glycerin, xylose, reisstrohhydrolysate, altöle und sogar lignozellulosehaltige biomasse.
im hinblick auf die wasserstoffenergie können im rahmen der grünen energiewende und des „double carbon“-ziels traditionelle methoden der wasserstoffproduktion wie die wasserstoffproduktion aus fossilen brennstoffen und die wasserstoffproduktion aus industriellen nebenprodukten nur als technische übergangsmittel für wasserstoff eingesetzt werden produktion aufgrund ihrer nichtnachhaltigkeit. die durch wasserstoff repräsentierte „grüne wasserstoff“-technologie gilt als eine der besten möglichkeiten, grüne wasserstoffenergie in der zukunft zu entwickeln. durch die umwandlung technischer bakterien durch synthetische biotechnologie und die optimierung der prozesssteuerung kann die effizienz der biologischen wasserstoffproduktion erheblich verbessert werden.
darüber hinaus wurden, angetrieben durch die synthetische biologie, große durchbrüche bei der entwicklung von bpv (biophotovoltaik) erzielt. durch design, transformation und optimierung auf genetischer, umwelt- und geräteebene konstruierten die forscher ein synthetisches mikrobiom (doppelbakterien, vier bakterien usw.), das die elektrische energieabgabe des bpv-systems effektiv verbesserte.
beispielsweise ist die maximale leistungsdichte des von zhu huawei und li yins team am institut für mikrobiologie der chinesischen akademie der wissenschaften entwickelten bpv-systems mit zwei bakterien mehr als zehnmal höher als die des bpv-systems mit nur einem bakterium und kann sogar die maximale leistungsdichte des vier-bakterien-bpv-systems kann bis zu 1700 mw/m2 erreichen. damit wurde der seit langem bestehende technische engpass der geringen effizienz und kurzen lebensdauer von bpv überwunden und eine wichtige grundlage für die weitere entwicklung gelegt förderung der entwicklung und nutzung von bpv.
zhu huawei und andere gaben in der forschungsarbeit an, dass die ausweitung der synthetischen biologie in richtung mikrobiom und materialwissenschaft voraussichtlich zur entwicklung vielfältigerer und effizienterer bpv-systeme beitragen wird. insbesondere die biophotovoltaik mit synthetischem mikrobiom hat eine herausragende leistung in bezug auf die leistungsdichte gezeigt und systemstabilität. größeres entwicklungspotenzial. theoretisch kann das synthetische mikrobiom weiterhin strom produzieren, solange der primärenergieträger regeneriert werden kann. je größer der energieträgerfluss, desto höher die ausgangsleistung. derzeit leiden synthetische mikrobiome immer noch unter problemen wie einem geringen energieträgerfluss und einer unzureichenden nachhaltigen synthesekapazität. zukünftig sollten wir die syntheserate von energieträgern stärken, das problem der durch zellphysiologische regulation verursachten stoffwechselstagnation lösen und die schlüsseltechnologien für die kontinuierliche synthese von energieträgern durchbrechen.
generell hat die synthetische biotechnologie transformative durchbrüche bei der umwandlung und nutzung von biomasse, der entwicklung und optimierung von zellfabriken und biokatalysatoren sowie der gestaltung und dem bau neuer energieumwandlungswege erzielt und lösungen für die effiziente aufbereitung und produktion von bioenergie bereitgestellt bedeutet.
7.3 von der industrialisierung ist noch abstand, aber der trend ist klar
von rohstoffen über technologie bis hin zu produkten kann keine verbindung isoliert bestehen. der schlüssel zur beurteilung der reife einer branche liegt daher vor allem darin, zu sehen, ob sie die vor- und nachgelagerte lieferkette miteinander verbunden hat und ob sie eine vollständige industriekette gebildet hat. in der aktuellen bioenergie-lieferkette sind weder das angebot an rohstoffressourcen der oberen preisklasse noch die industrielle nachfrage der unteren preisklasse noch ausgereift.
die „china synthetic biology 2035 development strategy“ schlägt vor, dass synthetische bioenergie dem widerspruch zwischen hohen produktionskosten und geringem produktwert sowie dem widerspruch zwischen großer marktnachfrage und geringer technologischer reife gegenübersteht. diese beiden widersprüche sind die aktuellen widersprüche der synthetischen biologie engpass bei der entwicklung der energietechnologie und der industriellen anwendung. daher ist es notwendig, die optimierung des biologischen fermentationsprozesses, die intelligente fermentationssteuerung, die trennung und reinigung des fermentationsprodukts usw. zu untersuchen, um eine effiziente und kostengünstige produktion synthetischer bioenergie zu erreichen und sich so einen vorteil im wettbewerb mit petrochemischer energie zu verschaffen.
wang qinhong, stellvertretender direktor des tianjin institute of industrial biotechnology der chinesischen akademie der wissenschaften, schlug vor, dass die folgenden fünf richtungen in zukunft priorisiert werden müssen: entwurf und bau integrierter bioraffineriesysteme für zellulose-biokraftstoffe, herstellung von biokraftstoffen durch künstliche biologische umwandlung systeme für kohlenstoffhaltige gase und effizientes biomethan. entwurf und bau transformierter mehrzellensysteme, entwurf und montage effizienter biologischer wasserstoffproduktionssysteme sowie schaffung tragbarer und implantierbarer biobrennstoffzellensysteme.
wang qinhong glaubt, dass es zur verwirklichung der industriellen entwicklung biologischer ressourcen einerseits notwendig ist, die forschung zur rohstofftechnologie der bioenergie zu stärken, die umwandlungseffizienz zu verbessern und groß angelegte industrielle vorteile zu schaffen andererseits ist es auch notwendig, für die sammlung, lagerung und den transport von biomasseressourcen ein umfassendes geschäftsmodell für transaktionen zu etablieren.
7.4 erforschen sie weiterhin die anwendungsimplementierung im in- und ausland
unternehmen im bereich der synthetischen biologie im energiebereich gelten als die kategorie mit den größten höhen und tiefen in der gesamten branche. sie erlebten frühe erfolge, erlebten aber auch momente, in denen die branchenblase platzte und eine große anzahl von unternehmen „starb“.
hier muss ich die lehren von amyris, der begründerin der synthetischen biologie, erwähnen. amyris wurde 2003 gegründet und hat seinen hauptsitz in kalifornien, usa. nachdem das unternehmen erfolgreich mikroorganismen zur synthese von artemisinsäure eingesetzt hatte, wandte es sich der verwendung gentechnisch veränderter bakterien zur umwandlung von zucker in öl zu.
amyris‘ ziel ist es, ein bakterium zu entwickeln, das zuckerrohrsaft in farnesen (c15h24) umwandelt. nach einem einfachen chemischen schritt (hydrierung) kann farnesen in einen leicht entflammbaren kraftstoff umgewandelt werden, der im gegensatz zu fossilen kraftstoffen keine umweltschädlichen abgase freisetzt. es handelt sich um eine echte grüne energie. die technologie wurde von der gates-stiftung unterstützt und erregte die aufmerksamkeit von risikokapitalgebern aus dem silicon valley. im jahr 2010 wurde amyris erfolgreich an der nasdaq notiert.
der sprung vom labor zur großproduktion ist jedoch mit herausforderungen verbunden. amyris gründete eine fabrik in brasilien, stieß jedoch während der massenproduktion auf probleme mit dem absterben von hefezellen und einer unzureichenden umwandlungsrate. obwohl die biokraftstoffe von amyris technisch machbar sind, erschwerten die hohen kosten der biokraftstoffe nach 2011 die vermarktung. obwohl amyris weiterhin eine umgestaltung der produktausrichtung anstrebte, gelang es ihm dennoch nicht, den rückgang wieder in gang zu bringen, und im august 2023 meldete es insolvenz an.
im hinblick auf die nutzung von algen zur erzeugung von bioenergie ist lanzatech aus den usa das repräsentative unternehmen. das unternehmen nutzt vor allem mikroorganismen, um abgase wie kohlendioxid oder methan in kraftstoffe und chemikalien umzuwandeln. im inland haben lanzatech und die shougang group gemeinsam shougang lanza gegründet, das unabhängig entwickelte synthetische biologie mit ccus-technologie kombiniert, um kohlenstoffhaltige industrieabgase direkt in hochwertige produkte wie bioethanol und mikrobielles protein umzuwandeln. shougang langze ist das erste unternehmen weltweit, das futterprotein und kraftstoff-ethanol aus abgasen der eisen- und stahlindustrie produziert. derzeit wurden 4 projekte mit einer ethanol-produktionskapazität von 210.000 tonnen/jahr und einer futterprotein-produktionskapazität in betrieb genommen von 25.000 tonnen/jahr.
im vergleich zur direkten verbrennung von industrieabgasen kann die technologie der ersten generation von shougang langze die kohlendioxidemissionen um mehr als 33 % und die stickoxidemissionen um mehr als 90 % reduzieren; die technologie der zweiten generation kann null kohlendioxidemissionen erreichen und 0,5 tonnen direkt verbrauchen kohlendioxid pro tonne ethanol. im vergleich zur stromerzeugung durch verbrennung ist der wirtschaftliche wert des gleichen rohgases mehr als doppelt so hoch wie der der stromerzeugung.
der jahresbericht 2023 von cofco science and technology (000930.sz) zeigt, dass das unternehmen eine kraftstoff-ethanol-produktionslinie auf basis von maiskraftstoff-ethanol gebaut hat und flexibel maniok sowie ungenießbaren reis, weizen und andere rohstoffe verwendet optimierung von zellulose-brennstoff-ethanol. die pilotlinie verfügt über technische reserven für die produktion von ethanol aus nicht-getreide-biomasse.
höhere alkohole können in größeren mengen als ethanol gemischt werden, die industrielle produktion der meisten bioalkohole muss jedoch noch entwickelt werden. unter ihnen haben butamax (ein joint venture zwischen bp und dupont) und gevo mit der kommerzialisierung der bioproduktion von isobutanol begonnen.
natürlich sind universitäten/forschungsinstitute nach wie vor die treibende kraft bei der erforschung und anwendungserforschung synthetischer bioenergie.
beispielsweise leistete das team des akademikers ren nanqi von der chinesischen akademie für ingenieurwissenschaften pionierarbeit bei der „technologie zur herstellung biologischen wasserstoffs durch fermentation“ und beschleunigte die kostensenkung und effizienzsteigerung der biologischen wasserstoffproduktion durch die kultivierung neuer gattungen hocheffizienter wasserstoffproduzierender bakterien und die durchführung der produktion -maßstabsversuche, die schrittweise den einstieg der technologie zur herstellung von biologischem wasserstoff mit dunkler fermentation in die testverstärkungsphase fördern. basierend auf den neuesten wissenschaftlichen forschungsergebnissen seines teams wird im februar 2023 in harbin das erste integrierte biowasserstoffproduktions- und stromerzeugungsprojekt des landes den probebetrieb aufnehmen. dieses projekt nutzt stroh, küchenabfälle, organisches abwasser usw. als fermentationssubstrate und effiziente anaerobe wasserstoff produzierende bakterien. es realisiert die rückgewinnung einer großen menge sauberen energiewasserstoffs bei der abfallverarbeitung und fördert effektiv die entwicklung von biologischem wasserstoff produktionstechnik. demonstration, werbung und industrielle anwendung.
8. synthetische biologie + ki: angetrieben durch innovation, in beide richtungen
die branche der synthetischen biologie hat sich in den letzten jahren rasant entwickelt, und auch das tempo der technologischen innovation und der erforschung von geschäftsmodellen hat sich weiter beschleunigt. unter ihnen hat sich die integration von synthetischer biologie und ki-technologie nach und nach zu einem neuen trend entwickelt. vom weltweit führenden unternehmen ginkgo bis zum inländischen führenden unternehmen cathay biotechnology wird die einführung der ki-technologie für immer mehr unternehmen der synthetischen biologie zu einem neuen thema.
ki + synthetische biologie, welche funken werden aus der kollision dieser beiden spitzendisziplinen entstehen? wie wird die ki-technologie unternehmen der synthetischen biologie stärken und sogar neue geschäftsformate schaffen?
8.1 die integrierte entwicklung von ki und synthetischer biologie beschleunigt sich
es handelt sich zudem um ein sich rasch entwickelndes grenzgebiet, und der trend zur integrierten entwicklung von ki-technologie und synthetischer biologie wird immer offensichtlicher.
im februar 2024 gab ginkgo, eines der weltweit führenden unternehmen im bereich der synthetischen biologie, die übernahme von zwei ki-gesteuerten start-ups zur arzneimittelforschung bekannt, reverie labs und patch biosciences. zu diesem zeitpunkt war der marktwert von ginkgo aufgrund von zweifeln an der „keine kerntechnologie“ erheblich geschrumpft und fiel gegenüber seinem höchststand um fast 90 %. nach einer reihe von versuchen wurde die fusion und übernahme von ki-unternehmen als eines der wichtigen mittel angesehen, um den mangel an kerntechnologie und produktmängeln auszugleichen.
ginkgo ist nicht das erste unternehmen der synthetischen biologie, das ein ki-unternehmen übernimmt. zuvor hatten führende unternehmen der synthetischen biologie wie amyris und twist bioscience ähnliche pläne.
unter den inländischen unternehmen investierte cathay biotech anfang 2023 in das ki-proteindesign-plattformunternehmen molecular heart und hat seitdem eine reihe von kooperationen gestartet. liu xiucai, gründer von cathay biotechnology, hat wiederholt erklärt, dass die ki-technologie eine positive rolle im bereich der synthetischen biologie spielen wird.
neben investitionen sowie fusionen und übernahmen nimmt auch die zusammenarbeit zwischen unternehmen der synthetischen biologie und ki-unternehmen zu. weltweit gaben das spezialmineralien- und materialunternehmen icl und das agrartechnologieunternehmen lavie bio im juli bekannt, dass ihre zusammenarbeit im bereich biostimulanzien einen wichtigen meilenstein erreicht hat und ki-technologie weiterhin nutzen wird, um die entwicklung synthetischer biologischer produkte voranzutreiben. auf dem heimischen markt unterzeichnete trianning biotechnology dieses jahr eine strategische kooperationsvereinbarung mit jinjue technology. die beiden parteien planen, ki zur unterstützung der forschung und entwicklung im bereich der synthetischen biologie einzusetzen und gemeinsam neue produkte zu entwickeln. parteikooperationsvereinbarung mit huawei cloud und isoftstone vereinbarung zur gemeinsamen förderung der zusammenarbeit in den bereichen biointelligente fertigung, künstliche intelligenz, digitale zwillinge und anderen bereichen.
„ausgehend von der branche der synthetischen biologie selbst ist die nachfrage nach ki-technologie ein unvermeidliches ergebnis.“ wang meijie, vorsitzender von yuanxing intelligent medicine, sagte in einem interview mit china business news, dass die kombination von ki-technologie und synthetischer biologie der allgemeine trend sei „solange daten generiert werden, wird jede branche irgendwann die unterstützung der ki-technologie benötigen. die zugrunde liegende logik der synthetischen biologie besteht darin, technologien wie die genbearbeitung zu nutzen, um neue rohstoffe und neue produktionsprozesse zu finden. im prozess kontinuierlicher versuche.“ „es wird eine große menge experimenteller daten generiert und die verarbeitung riesiger datenmengen wird zwangsläufig zu einer nachfrage nach ki-technologie führen.“ yuanxing intelligent medicine ist ein entwickler von stoffwechselmedikamenten, der sich auf die kombination von ki und biowissenschaften konzentriert.
der einsatz von ki-technologie zur vorhersage der funktion der entworfenen proteinstruktur kann die effizienz des proteindesigns erheblich verbessern und die forschungs- und entwicklungskosten senken. dies ist nur eine der vielen rollen, die ki-technologie im bereich der synthetischen biologie spielt. wang meijie stellte vor, dass die ki-technologie derzeit unternehmen der synthetischen biologie dabei hilft, neue molekulare strukturen oder neue forschungs- und entwicklungspläne zu entwerfen, den mechanismus der zielwirkung zu verstehen, enzyme und andere katalysatoren zu entwerfen und dabei zu helfen, die genbearbeitung oder das screening der bakteriengemeinschaft durchzuführen raum für entwicklung. „alphafold, das zur proteinstrukturvorhersage verwendet wird, wurde auf die dritte generation aktualisiert. die entwicklung dieser technologieplattform treibt direkt den fortschritt des proteindesigns voran, insbesondere die optimierung des enzymdesigns, was die produktion synthetischer biologie weiter verbessert.“ und fermentation.“ prozess ist dies der intuitivste fall von ki-technologie, die die entwicklung der synthetischen biologieindustrie vorantreibt.“
andererseits können experimentelle daten, die aus einer großen anzahl von experimenten zur synthetischen biologie gewonnen wurden, die aktualisierung und iteration von ki-modellen in vertikalen bereichen weiter fördern und so das verständnis der technologie der synthetischen biologie weiter vertiefen „im gesamten bereich der synthetischen biologie gewinnen wir definitiv an boden.“ „umfassende und tiefe anwendung“, sagte wang meijie.
8.2 innovation ist die treibende kraft für die rasante entwicklung der ki+synthetischen biologie
derzeit dient der einsatz der ki-technologie im bereich der synthetischen biologie hauptsächlich der verbesserung der forschungs- und entwicklungseffizienz und der kostensenkung, um den preis für produkte der synthetischen biologie weiter zu senken und die wettbewerbsfähigkeit auf dem markt zu verbessern strukturinnovationen sind noch recht begrenzt.
wang meijie glaubt, dass der hauptgrund für dieses phänomen darin liegt, dass in der vergangenheit die produktforschungs- und -entwicklungsideen von unternehmen der synthetischen biologie linear von der vorgelagerten technologieseite zur nachgelagerten anwendungsseite weiterentwickelt wurden und erst nach abschluss der produktentwicklung umgesetzt wurden dies unterscheidet sich von der ursprünglichen denkweise der unternehmen der synthetischen biologie biologieunternehmen sollten es haben.
sie sagte, der grund, warum es unmöglich sei, die anforderungen nachgelagerter anwendungen zu erfüllen, liege darin, dass es unmöglich sei, eine materialstruktur zu entwerfen, die den anforderungen entspreche, indem man sich auf menschliche denklogik und innovationsfähigkeiten stütze, und das sei der schwachpunkt, den die ki-technologie lösen könne einschneiden. „durch massive datenmengen und stärkere rechenleistung kann die ki-technologie mehr möglichkeiten zur problemlösung schaffen. dies ist das hauptanwendungsszenario der ki-technologie im bereich der synthetischen biologie.“
cathay biotechnology, das die ki-technologie bereits früher eingeführt hat, setzt große hoffnungen in die rolle der ki im bereich der innovationen in der synthetischen biologie. „obwohl sich die gen-editing-technologie weiterentwickelt, gab es keinen großen durchbruch im gesamten forschungs- und entwicklungsparadigma der synthetischen biologie. wir hoffen, die vorhersageergebnisse der ki-technologie zur transformation von proteinstrukturen nutzen zu können und damit die ursprüngliche forschung und entwicklung erheblich zu durchbrechen.“ modell und die erzielung einer besseren produktwirkung und einer höheren conversion-rate.“ zheng qian, der strategische entwicklungsdirektor des unternehmens, sagte, dass cathay biotech in zukunft seine bemühungen im bereich der ki-technologie verstärken werde. „die ideale situation besteht darin, ki-technologie zu nutzen.“ prognostizieren sie die proteinstruktur entsprechend den tatsächlichen bedingungen. die gewünschte proteinstruktur muss umgekehrt angepasst werden.
aus der perspektive spezifischer anwendungen besteht unter den vielen aktuellen anwendungsfeldern der synthetischen biologie in der kosmetikindustrie ein stärkerer bedarf an innovationen bei rohstoffen, was einen besseren entwicklungsboden für die entwicklung der ki+-technologie der synthetischen biologie bietet.
mit der kontinuierlichen verbesserung der konsumkraft und der konsumkonzepte der kunden wächst die personalisierte nachfrage nach der leistung von schönheitsprodukten weiter. „aber im prozess der zusammenarbeit mit kunden haben wir festgestellt, dass es sich um eine marke oder ein unternehmen für synthetische biologie handelt. es mangelt noch an wissen über die bedürfnisse der nutzer und es mangelt auch an eingehender biologischer forschung zu einigen synthetischen biologischen rohstoffen selbst, wie z. b. akne, haarausfall, schuppen usw., und das gibt es keine guten produkte zur lösung vieler praktischer probleme.
kontinuierliche feedback-anforderungen zwingen vorgelagerte unternehmen der synthetischen biologie dazu, ihre f&e- und innovationsanstrengungen bei kosmetischen rohstoffen zu verstärken, was auch enorme möglichkeiten für den einsatz der ki-technologie schafft.
„zu diesem zeitpunkt liegt der forschungs- und entwicklungsschwerpunkt von unternehmen der synthetischen biologie eher auf prozessinnovationen, aber das verständnis der funktionen, wirksamkeit und wirkmechanismen von rohstoffen ist unklar.“ unternehmen der synthetischen biologie können dabei unterstützt werden, neue rohstoffe besser zu entdecken, wirkmechanismen zu verstehen und produkte zu prüfen, um schneller auf verbraucherbedürfnisse zu reagieren.
8.3 muster und barrieren von ki+synthetischen organismen
derzeit gibt es zwei modelle zur kombination von ki und synthetischer biologie, ähnlich wie ginkgo oder inländische cathay biotech, die ki-technologie durch kooperationen oder fusionen und übernahmen im forschungs- und entwicklungsprozess einführen. solche unternehmen sind mehr daran interessiert, ki-technologie zur lösung einer reihe praktischer probleme einzusetzen, die im prozess der forschung, entwicklung und innovation im bereich der synthetischen biologie auftreten.
das andere wird von ki-technologieunternehmen wie molecular heart, yuanxing intelligent medicine und anderen von ki angetriebenen technologieunternehmen angeführt. diese unternehmen sind bestrebt, sich auf ihre eigene ki-technologie zu verlassen, um die f&e-effizienz und produktleistung im bereich der synthese voranzutreiben biologie. verbesserung und bereitstellung externer servicekooperationen. gleichzeitig können wir mit hilfe von berufserfahrung, technologie, datenakkumulation und anderen vorteilen große innovationen bei synthetischen biologischen materialien erzielen.
wang meijie sagte, dass ki-gesteuerte unternehmen im vergleich zu traditionellen unternehmen der synthetischen biologie mehr vorteile bei der erforschung und dem verständnis biologischer mechanismen haben, „interdisziplinäre ansammlung von fachwissen, f&e-erfahrung und f&e-daten, die im kontinuierlichen f&e-prozess gesammelt werden, insbesondere.“ die kontinuierliche anhäufung von technologiepatenten im bereich des proteindesigns ist ein wichtiger vorteil für ki-unternehmen im bereich synthetischer biologieanwendungen. eine reihe darauf basierender produkte bilden die wichtigste wettbewerbsfähigkeit von ki-unternehmen.
doch ebenso wie die anwendung im bereich der biopharmazeutika steht auch die anwendung der ki-technologie im bereich der synthetischen biologie vor einem problem, nämlich dem fehlen einer groß angelegten überprüfung der wirksamkeit ihrer ergebnisse. bisher hat kein unternehmen bekannt gegeben, dass neue materialien, die mithilfe der ki-technologie entwickelt wurden, in die kommerzielle produktion und den verkauf aufgenommen wurden.
„im prozess der zusammenarbeit mit ki-unternehmen sind einige ergebnisse für uns sehr beeindruckend, aber wie viel rolle ki-technologie dabei spielt und ob es einige zufällige faktoren gibt, muss noch durch kontinuierliche versuche überprüft werden, um endlich „auf jeden fall“ zu kommen. zheng qian sagte, dass cathay biotechnology selbst im prozess der einführung der ki-technologie immer noch versuche, den fluss zu überqueren: „wir wissen, dass ki-technologie nützlich ist, aber wie nützlich sie ist, erfordert kontinuierliche beobachtung.“
9. panoramablick auf die investitionen der branche der synthetischen biologie
9.1 große inländische unternehmen im bereich der synthetischen biologie
9.2 bewertung großer inländischer unternehmen für synthetische biologie
referenzen für diesen bericht
[1] forschung zur entwicklungsstrategie chinesischer disziplinen und grenzfelder (2021–2035), projektteam „china synthetic biology 2035 development strategy“
[2] entwicklungsstrategie-forschungsgruppe für synthetische biologie der abteilung für synthetische biologie der chinesischen gesellschaft für bioingenieurwesen, „roadmap für synthetische biologie 2030: der motor, der die nächste generation der bioproduktion antreibt“
[3] bcg, b capital, „chinas weißbuch zur synthetischen biologieindustrie 2024“
[4] 35 dou, „weißbuch 2023 zur anwendung der synthetischen biologie in landwirtschaft und ernährung“
[5] „entwicklungsstand und trends der synthetischen bioenergie“ (zhang yuanyuan, wang qinhong)
[6] „biophotovoltaik: umweltfreundliche neue technologie zur nutzung von solarenergie“ (zhu huawei, li yin)
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daten｜fall｜quelle der meinungen
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(dieser artikel stammt von china business news)
