万物の相乗効果で未来を再構築 - 中国経済新聞が「未来産業シリーズ白書丨合成生物学」を発表
2024-08-31
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目次
1. 合成生物学: 未来の科学と産業を再構築する
1.1 合成生物学の定義
1.2 合成生物学の発展の歴史
1.3 合成生物学産業チェーンの概要
1.4 合成生物学の応用
2. 医薬品: イノベーションの重要な出発点であり、原料製薬会社は迅速に市場に参入できます。
2.1 医療分野における合成生物学の応用
2.2 api 企業と合成生物学の意気投合
2.3 生物学的合成 api 市場における重要なプレーヤー
3. ビューティ＆ケア：原材料のボトルネックを打破し、国内企業が商業利用を積極的に拡大
3.1 合成生物学は美容ケア原料のボトルネックを打破するのに役立つ
3.2 商業化プロセスは依然として課題に直面している
3.3 国内政策支援の強化
3.4 国内企業のレイアウト拡大
4. 食品: 監督は向上する傾向にあり、応用の可能性は広い
4.1 食品分野での応用の可能性には想像の余地がある
4.2 慎重な承認により申請の実施が遅れる
4.3 商業化には「規模とコストのパラドックス」を打破する必要がある
5. 化学産業: 顕著なコスト優位性、産業規模における大きな改善の余地
5.1 コストの優位性は重要な競争力です
5.2 大規模商業利用には依然として障壁がある
5.3 国内政策の機会の期間
5.4 国内企業の急速な発展
6. 農業: 発展のチャンスが到来し、育種と飼料の分野で先進的な進歩が見られる
6.1 農産物合成生物学市場は拡大を続ける
6.2 育種、飼料、その他の分野における応用の先導的進歩
6.3 国内企業が革新的なアプリケーションを模索
7. エネルギー: 将来のエネルギー戦略は激戦区となるが、工業化はまだ遠い。
7.1 世界のバイオエネルギー市場規模は年々拡大
7.2 合成バイオエネルギーは 3 世代にわたる革新を経てきた
7.3 工業化にはまだ距離があるが、傾向は明らかである
7.4 国内外でのアプリケーション実装の探索を継続する
8. ai + 合成生物学: イノベーションによって推進され、双方向で進む
8.1 ai と合成生物学の統合の加速
8.2 イノベーションは ai + 合成生物学の急速な発展の原動力である
8.3 ai+合成生物学のパターンと障壁
9. 合成生物学への投資の全景
9.1 合成生物学分野の大手企業
9.2 国内合成生物学大手企業の評価
文章
1. 合成生物学: 未来の科学と産業を再構築する
合成生物学は、新たな学際的主題として、前例のないスピードで発展しています。それは生物学、工学、コンピューターサイエンスなどの分野を含むだけでなく、生物学的システムを再構築し、新しい生命体を創造するための無限の可能性を私たちに提供します。
合成生物学技術があらゆる分野に徐々に浸透するにつれて、合成生物学は医療、農業、エネルギー、その他の分野で大きな応用可能性と市場価値を示しています。しかし、合成生物学の発展はまだ頂点に達していない、と中国工程院の学者、楊昇利氏は『合成生物学ロードマップ2030：次世代の生物学的製造を推進するエンジン』の序文で指摘した。合成生物学技術の反復開発により、応用が可能になります。継続的に拡大する合成生物学は、将来のバイオエコノミーの活性化において中心的な役割を果たし、地球規模の持続可能な開発のための新たなソリューションを提供するでしょう。
1.1 合成生物学の定義
中国分野・フロンティア分野発展戦略研究（2021～2035年）プロジェクトチームが作成した「中国合成生物学2035年発展戦略」の定義によれば、合成生物学は工学科学の「ボトムアップ」概念によって導かれている。 、特定の構造機能を備えた人工生命の創造、または生命プロセスの工学の実現を目指し、体系的、総合的、定量的、計算的および理論的科学手法を統合し、生命を理解するために「設計、構築、テスト、学習」の反復研究原則を使用します。理論的枠組みと方法体系。
新たな学際的主題としての合成生物学は、生命科学、工学、数学、コンピューターサイエンス、物理学、化学の分野の原理と方法を統合することによって、新しい生物学的システムを作成したり、既存の生物学的システムを再設計したりします。
1.2 合成生物学の発展の歴史
合成生物学の発展は、科学者が遺伝子組み換え技術の研究を始めた 1970 年代に遡ります。 1973 年、スタンリー コーエンとハーバート ボイヤーは最初の遺伝子クローニングに成功し、遺伝子工学の誕生を告げました。その後数十年間、ゲノム解読技術の継続的な進歩により、科学者たちは生命の基本単位を変更する能力を徐々に習得してきました。
21 世紀に入り、合成生物学は急速な発展を遂げ、4 つの重要な発展段階を経験しました。 2000 年から 2003 年は合成生物学の創成期であり、研究者は領域の特徴を備えたさまざまな研究手法と理論を開発しました。2004 年から 2007 年は合成生物学の拡大と発展の時期であり、合成生物学の概念が急速に推進されました。 2013 年、合成生物学は革新と応用変革の時代を迎えました。基礎となる技術の効率が大幅に向上したことにより、2014 年以降、生物学的ビッグデータのオープンソース応用により、合成生物学技術の継続的な拡大が促進されました。データと生物工学プラットフォームの組み合わせにより、合成生物学は新たな開発段階に入りました。合成生物学の「設計-構築-テスト」サイクルは、徐々に「設計-構築-テスト-学習」サイクルに拡大しました。同時に、「半導体合成生物学」や「工学生物学」などの新しい概念や分野の出現により、合成生物学の発展に新たな活力が吹き込まれています。
世界の合成生物学産業は、過去 5 年間で急速な成長を遂げました。 cbinsights の統計と予測によると、市場規模は 2018 年の 53 億米ドルから 2023 年には 170 億米ドル以上に成長し、年平均成長率は 27% になると見込まれています。世界の合成生物学市場は、予見可能な将来において急速な発展の勢いを維持し、2028年には500億米ドル近くの規模の世界市場に成長すると予想されています。
1.3 合成生物学産業チェーンの概要
合成生物学産業の生態系は広大な領域をカバーしており、多様な技術と産業実装の方向性があり、いずれもかなりの市場規模を持っています。これに基づいて、合成生物学産業チェーン全体を上流、中流、下流に大別できます。
上流では、読み書き編集学習、自動化/ハイスループット定量化、バイオマニュファクチャリングなどを含む実現技術の開発に焦点を当て、基盤技術の破壊と効率の向上とコスト削減に重点を置いています。
midstream は、生物学的システムと生物の設計と形質転換のための技術プラットフォームであり、中核となる技術は合成経路の選択と技術的ブレークスルー (シャーシ細胞の選択と形質転換、培養条件の最適化、精製の開発など) に焦点を当てています。下流企業と比較して、テクノロジープラットフォームの多様性と潜在的な cro 属性がより重視されます。
川下企業は、人間の生活、衣料品、住居、輸送などのあらゆる分野でのアプリケーション開発と製品実装に関与しており、中流企業と比較して、量産コスト、バッチ間のばらつき、歩留まりの制御がコア技術となります。応用分野に重点を置き、製品を磨き上げて商品化することに重点を置いています。このうち、大規模生産に関してはcdmoの属性を有する可能性がある。
合成生物学においては、厳密に言えば川中と川下に明確な境界線はありませんが、川下企業は川中企業に比べ、応用分野への注力、製品の磨き上げ、事業化に重点を置いています。現段階では、業界全体がまだ産業発展の初期段階にあり、多くのバイオテクノロジー企業は基本的に中流と下流のレイアウトが統合されています。
1.4 合成生物学の応用
合成生物学の発展は数多くの産業応用シナリオをもたらし、その応用分野は医療、農業、エネルギー、環境など多岐にわたります。
ボストンコンサルティンググループが2022年に発表したレポートによると、今後10年間で医療・健康、医療美容、化学工業、農業、食品などのさまざまな業界が次々と影響を受け、最終的には鉱業、エネルギー、建設産業。
下流の最終製品に関しては、医療健康が最大の応用分野です。 2021年の医療・健康分野の合成生物学最終製品の市場規模は23億3,000万米ドルで、下流最終製品市場の50%を占め、2026年までに市場規模は53億5,000万米ドルに達し、31億米ドルに達すると予想されています。合成生物学の成長に伴い 科学技術の発展に伴い、食品、飲料、農業、その他の分野での応用は拡大し続けていますが、依然として医薬品が最大の最終製品市場になると予想されています。
このレポートでは、次の章で合成生物学の細分化された各応用分野における最新の開発と業界の展望について説明します。
2. 医薬品: イノベーションの重要な出発点であり、原材料の製薬会社がすぐに参入できる
市場で活発な合成生物学コンセプト銘柄の多くは api 製造会社です。このような企業は、原材料および中間体の生産における技術的および生産能力の優位性を利用して、合成生物学の道に迅速に参入します。
実際、生物医学自体も合成生物学の重要な応用分野の一つであり、合成生物学の最も有望な応用分野の一つであると考えられています。
「製薬会社が合成生物学に変革する最大の原動力は、政策誘導と外部環境の変化という二重の圧力の下で、従来の利益率が非常に低いレベルに押し下げられてきたことである。それができるのは、イノベーションの最前線に立つことだけだ。ハンセン製薬の中枢神経ビジネスユニットのマーケティングディレクター、ヤン・ヤン氏は以前チャイナ・ビジネス・ニュースに対し、このような業界背景の下で「新技術を使用しない医薬品は衰退する運命にある」と語った。バイオテクノロジーなど、急速に発展している一部の新技術は、製薬会社が革新と変革を遂げる唯一の方法となっています。」
2.1 医療分野における合成生物学の応用には、主に 2 つのカテゴリーが含まれます
チャイナ・ビジネス・ニュースは製薬業界の専門家とのコミュニケーションの過程で、一部の革新的な製薬会社による合成生物学の現在の定義が一般的な定義と一致していないことを発見した。
bcgとbキャピタルが共同発表した「中国合成生物学産業白書2024年版」によると、製薬分野における合成生物学の応用には、主に革新的な医薬品と革新的な治療法、および原料と中間体の製造の2つのカテゴリーが含まれる。その中で、革新的な医薬品の分野での応用は、特に細菌工学、人工ウイルス/ファージ、細胞遺伝子治療に細分化できます。
しかし、生物製剤業界関係者はチャイナビジネスニュースに対し、国産合成生物学の医薬品分野への応用は、化学合成に基づく本来の生産方法をバイオテクノロジーに変更することで、従来の化学製薬会社が生産プロセスを改良することにあると語った。合成によりコストを大幅に削減し、環境汚染やその他の問題を軽減し、企業の競争力と収益性を向上させます。
同関係者は、同社はバイオ医薬品企業として、もともと遺伝子組み換えなどの高度なバイオテクノロジーによって医薬品を生産してきたが、合成生物学と技術的に重複する部分もあるが、バイオ医薬品企業として合成生物学を利用することは、高コストと高コストを解決することを目的としたものではないと述べた。汚染やその他の問題。
別のcar-t治療会社の担当者も、同社の既存の細胞治療事業が合成生物学と密接に関連しているとは考えていないと述べた。これは、現在の第三者による合成生物学の概念の定義とは多少異なる。
zhongke xinyangの研究開発責任者であるzhang yanfeng氏は、「合成生物学は、新薬や新治療法の応用において依然として大きな可能性を秘めている」と別の見解を表明し、遺伝子編集技術の開発と応用により、合成生物学の世界的な応用が可能になると述べた。革新的な医薬品の分野でも、合成生物学技術を使用して腸内細菌叢を改変し、それを体内に注射して一部の疾患の治療に参加させるいくつかのプロジェクトが徐々に成熟しており、臨床試験の段階に入っています。しかし同氏はまた、食品、医薬品、その他の分野における合成生物学の応用に対する国内の監督が依然として非常に厳しいため、この分野における国内の研究の進展は比較的遅いと指摘した。
2.2 api 企業と合成生物学の意気投合
実際の適用状況から判断すると、化学原料・医薬中間体の製造に携わっており、コスト削減や効率化の要求が強い国内製薬会社は、確かにトライアンニング・バイオテック（301301）のように、合成生物学分野での取り組みを早くから行っている。 .sz) など。業界の代表的な企業は、合成生物学製品のかなりの生産能力を形成しています。フロントエンド医薬品の研究開発の分野では、細菌工学や人工ウイルス・ファージなどの技術の研究がまだ概念実証の段階にあるため、継続的な技術的ブレークスルーとさらなる政策支援が依然として必要とされています。
中国は世界最大の原材料と中間体の供給国であり、産業チェーンの中で重要な位置を占めている。ジェネリック医薬品協会の分析によると、中国の原薬企業数は世界全体の48％を占め、生産能力は30％を占めている。また、中国の中間生産量は世界の総生産量の80％を占めています。
しかし、ほとんどの企業が依然として上流の低付加価値リンクに留まっているため、国内原薬企業の全体的な収益性は高くありません。さらに、我が国は2018年に環境保護税を課し始め、化学原薬の利益率は低下しています。深刻な環境汚染が継続的に圧縮されています。
現在の世界的な需要は総じて低迷しており、ほとんどの原薬の価格は歴史的な低水準にあり、もともと低かった企業の粗利益率の低下が加速している。国内原薬企業にとってコスト管理は経営を安定させるための重要な手段となっている。収益性。華荘証券は、地政学が世界のapi産業チェーンにおける分業に一定の混乱をもたらしているものの、api産業における競争の主な要因は依然としてコストであると述べた。
合成生物学によって推進され、原材料と中間体の元の製造プロセスは、動植物の抽出、化学合成、または微生物発酵から、酵素プロセスおよび細胞工学へと徐々に移行していきます。原薬の中には、従来の合成法では高価で製造が難しいものの市場需要が大きいものもありますが、合成バイオテクノロジーにより生産効率の大幅な向上、省エネルギー、排出削減が期待されており、企業のコスト優位性の向上が期待されています。これが、api 企業が合成生物学の導入に熱心になっている重要な理由となっています。
2.3 生物学的合成 api 市場における重要なプレーヤー
現在、中国における主な原薬の種類は、抗生物質、ビタミン、アミノ酸、ホルモン剤などです。技術的敷居が低く、競争が激しく、粗利率が比較的低いため、企業はさらなるコスト管理を強く求めています。このため、上場原薬企業グループは、いち早く自社で合成生物学の研究を実施し、規模効果の形成を主導し、細分化された事業領域での競争優位性の確立を支援してきました。
一方で、近年、合成生物学の概念が急速に台頭しており、専門のプラットフォーム企業の紹介や科学研究機関との協力など、外部との連携を選択し、スムーズに軌道に乗れる企業が増えています。比較的短期間で、一定の競争上の優位性も得られます。
a 株企業の中で、trianning biotech はケルン製薬 (002422.sz) 傘下の原料および医薬品中間体のメーカーであり、主な事業はペニシリン中間体、セファロスポリン中間体、チオシアン酸塩などの抗生物質中間体です。エリスロマイシンの生産能力は世界最大です。業界をリードする地位。
近年、同社は合成生物学を精力的に展開しており、ビサボロール、5-ヒドロキシトリプトファン、エルゴチオネイン、エクトインなどの多くの製品が短期間で生産および販売段階に入りました。中国はこの目標を達成するために、合成生物学企業への製品提供を目指しています。
同社は、次の中期製品は、アミノ酸、ビタミン、およびターゲットを絞ったレイアウトで需要が高く生産価値の高いその他の製品分野に焦点を当てていると述べた。同時に、合成生物学技術と ai 技術を使用して、既存の抗生物質中間生成株をさらに変革し、コスト削減、品質向上、効率向上を実現します。
cytobio (300583.sz) は、ステロイド系薬剤原料の国内大手サプライヤーであり、合成生物学的手法を使用してステロイド系薬剤原料を大規模に生産した最初の国内メーカーです。2011 年には遺伝子工学と合成生物学的手法を使用していました。糖質コルチコイド、性ホルモン、プロゲスチン、アナボリック ホルモン ステロイド薬の開発に使用されるアンドロステンジオンなどのステロイド原料の 5 つの主要シリーズを網羅しました。
合成生物学、菌株改変などのプロセスの継続的な開発により、当社はまた、その技術的優位性を利用して、高利益率、高付加価値のハイエンド中間体の売上比率を高め、製品構造の最適化を続けています。そして収益性。中国郵政証券は、ステロイド医薬品産業の集中が徐々に高まる中、サイトウバイオステロイド中間体社の事業は着実な成長を遂げ、同分野における主導的地位が引き続き強固なものになると見込んでいる。
3. ビューティ＆ケア：原材料のボトルネックを打破し、国内企業が商業利用を積極的に拡大
原材料は美容とパーソナルケア製品の魂です。美容製品が効果を発揮し、市場での認知度を得るには、美容の観点からニコチンアミド、ビフィズス酵母、ボセインなどの有効な原材料が配合されている必要があります。ケアすると、よりバランスの取れた効果が得られ、消費者や大手ブランドに好まれています。
近年、国産ビューティーケアブランドが徐々に登場してきましたが、製品の原材料には依然として制限が存在します。長い間、我が国のビューティーケア製品の原材料の80％は輸入されており、地元ブランドは常に製品の研究開発や革新に消極的でした。 「国内企業はここ10年ほどで自社開発原料の開発を始めており、植物抽出の分野での取り組みが増えています。全体として、近年、ビューティーケア製品の原料市場は依然として海外ブランドが独占しています」 」と中科信陽研究開発ディレクターのzhang yanfeng氏はチャイナ・ビジネス・ニュースに語った。
原材料の制限により、国内のビューティーケア製品の均一性は著しく低下しており、業界の競争は引き続き熾烈を極めており、合成生物学の応用により業界のイノベーションの可能性が高まり、国内のビューティーケア市場にチャンスが到来すると期待されています。再編のため。
3.1 合成生物学は美容ケア原料のボトルネックを打破するのに役立つ
近年急速に発展した新興技術である合成生物学の恩恵により、ビューティーケア製品の安全性と生産効率が大幅に向上するだけでなく、新しい合成プロセスにより、原材料が従来の技術では達成できなかった効果を達成できるようになります。 。
ブルーメージ・バイオテクノロジー(688363.sh)の担当者はチャイナ・ビジネス・ニュースに対し、合成生物学的手法で生産される化粧品原料は再生可能な天然バイオマス資源に由来しており、主に遺伝子編集技術を利用してさまざまな種類の化粧品を取得および作成していると語った。人間の生命と健康に必要な物質、したがってより安全で生体適合性のある製品。特に敏感肌の消費者や美容整形後の創傷段階にある消費者にとって、合成生物学的手法で製造された原材料は、より安全で優しい効果を発揮すると同時に、従来の手法によって引き起こされる潜在的な安全上の危険や生体適合性の問題を軽減します。
担当者はまた、従来の美容製品の原材料の生産は主に動植物の抽出や化学合成に頼っており、これらの方法は非効率でコストがかかるだけでなく、環境に悪影響を与える可能性があるとも述べた。合成生物学は、微生物のシャーシ細胞を変換することにより、安全で環境に優しい方法で高品質の化粧品原料を生産することができ、生産効率をさらに向上させてコストを削減しながら、生産プロセスを環境に優しく持続可能なものにします。
「エルゴチオネインは、化学合成に代わる合成生物学の最も典型的な例です。」と張延峰氏は紹介し、「かつては化学合成で製造されたエルゴチオネインの単価は1キログラムあたり約2000万であったが、現在では合成生物学の技術を使用して製造されている。価格は 1 ポンドあたり 1 万元、あるいはそれ以下にまで下がっています。エルゴチオネインの事例に基づいて、コスト削減と効率の向上が依然として化粧品分野における合成生物学の応用の中核目標の 1 つであると彼は考えています。」
ますます多くのビューティーケアブランド、特に国内ブランドが合成生物学技術を導入し始めており、伝統的な動植物の抽出方法を生合成に置き換えることが徐々に業界の発展トレンドになってきています。合成生物学の応用分野の一つ。
cb insights と b capital の計算によると、消費者ブランド分野の合成生物学の市場規模は 2028 年までに 36 億米ドルに達すると予想され、2023 年から 2028 年までの年平均成長率は 37% で、約 7.2 億米ドルを占めると予想されています。 %。
3.2 商業化プロセスは依然として課題に直面している
合成生物学は、ビューティーケア製品の分野で大きな応用の可能性を示していますが、物質の合成から有効性の確認、そして商業生産に至るまでの多くのリンクは依然として限界と課題に直面しています。
前述のブルーメージ・バイオテックの担当者は、合成生物学は主に微生物のシャーシ細胞を形質転換することによって目的の化粧品原料の生産を達成するものであるが、この技術はdna合成、遺伝子編集、代謝工学などを進歩させてきたと述べた。合成の精度はまだ向上の途上にあり、遺伝子編集の精度をどのように確保するか、代謝経路の効率と安定性をどのように向上させるかなど、安定性と合成効率の点で技術的な課題がまだあります。担当者によると、生命システムは非常に複雑で、多くの遺伝子、タンパク質、代謝経路などが関与しているという。生命システムを完全にシミュレートまたは合成するには、その複雑さと相互作用を深く理解する必要がありますが、科学はまだ完全には到達していないレベルです。
これに関連して、zhang yanfeng氏はまた、物質合成と比較して、新しい化粧品原料の商品化プロセスはより困難に直面する可能性があると述べた。
「パクリタキセルなどの一部の価値の高い物質は多くの研究者の注目を集める可能性があり、多くの合成経路が存在するでしょう。この原料の商業生産を促進するために合成バイオテクノロジーを使用するには、非常に長い時間がかかるでしょう。」化粧品の分野では、新しい物質への注目はそれほど高くない。グラブリジンのように新しくスクリーニングされた物質の中には、美白などに優れた効果を発揮するものもあるが、その合成法は依然として研究者にとってゼロからのスタートが必要であると述べた。商業生産プロセスを分析して決定するには少なくとも5年はかかるだろう。「化粧品のような非常に複雑な業界では、この物質が5年後も消費者やブランドに好まれるかどうかは誰にも保証できない。それが研究の始まりだ。停止。"
さらに、合成生物学企業は、製品の有効性確認や業界資格認証などの一連の参入障壁に直面する可能性もあります。その中で、合成された物質の価値をどのように判断するかは体系的なプロセスであり、その物質の有効性評価と市場での受け入れ、そして一連の体系的な実験検証、市場調査、競合製品の分析などの複雑な手段を通じて調整する必要があります。 。
しかし、huaxi biotech はこの点で良い成果を上げています。 zhang yanfeng 氏は、huaxi biotech は自社ブランドを直接運営することでフィードバック チェーンを大幅に短縮し、顧客のニーズにタイムリーに対応できるため、c エンド市場で良好な利益を得ていると述べました。多くの企業がこれを実際に実現できます。」
3.3 国内政策支援の強化
政策レベルでは、2021年以来、我が国は化粧品原料のイノベーションへの支援を強化し続けています。
2021年5月、国家食品医薬品局が公布した「新規化粧品原料の登録及び届出データ管理に関する条例」の施行が始まり、これまでの「承認制」が「記録制」に変更された。リスクの高い新規原料のみが登録管理の対象となります。
以前は、2004年から2021年4月までに14種類の新規原材料のみが承認され、そのうち6種類が2021年下半期に登録された。新規原材料登録の自由化により、ブランド企業の原材料イノベーションに対する熱意は高まり続けており、2022年から2023年にかけて合計111の新規原材料が登録され、そのうち2023年に登録申請された新規原材料の数は次のとおりです。 69に達します。最新のデータによると、2024年上半期の時点で、新規に登録申請された原材料の数は46社に達し、前年同期比で90％近く増加し、国内企業の割合は依然78社以上となっている。 %。
美容製品の原料分野における合成生物学の応用に対する地方レベルでの支援も増え続けています。 2023年9月、北京市商務局を含む9部門は「美容・健康産業の高品質な発展を支援するためのいくつかの措置」を発表し、新しい化粧品原料の革新的な研究、開発、応用を支援し、美容・健康産業の発展を促進することを提案した。生物工学、皮膚科学などの科学に基づいた科学技術成果の開発、高品質のバイオテクノロジーと新しい化学原料の開発を行う企業を表彰し、新しい化粧品原料を登録した企業と新しい機能性化粧品の登録証明書を取得した企業を表彰します。
同時に、杭州市政府は「合成生物学産業の高品質な発展を支援するためのいくつかの措置」を発表し、化粧品原料の研究開発支援に重点を置くことを提案し、登録に成功した場合には一定の金銭的報酬を提供する予定である。または生物学的合成化粧品の新規原料を申請しました。
一連の政策と市場により、地元企業が合成バイオテクノロジーによる化粧品原料の研究開発と革新を加速する傾向は今後も続くことが予想され、業界の急速な発展を促進し続けます。
3.4 国内企業のレイアウト拡大
美容分野における合成生物学の楽観的な応用見通しはますます多くの資本の注目を集めており、関連企業も多くの投資機関によって追求されています。
synbiocon の統計によると、2023 年 12 月 10 日の時点で、国内の合成生物学関連企業計 52 社が合計 57 件の資金調達/資金調達イベントを完了しており、その中には約 20 件の美容ケア プロジェクトが含まれており、その中には blue crystal microorganisms の資金調達規模もあります。 b4ラウンドで獲得した総額は4億元を超えた。同社は主に合成生物学技術を利用して、消費財、食品、医療、農業、工業業界のbエンド顧客が業界内で差別化された競争を行えるよう支援していると理解されており、プロジェクトには主に生分解性材料pha、再生医療材料、新しい化粧品、新しい食品添加物、人工プロバイオティクスなど。
上場企業の中には、美容分野への合成生物学の応用を計画する企業が増えています。
ブルーメージ・バイオテックは、2018年から合成生物学を基盤技術として化粧品原料の開発に取り組んできた国内合成生物学分野の第一陣である。同社は、ヒアルロン酸の分野で成功を収めた後、その技術プラットフォームの利点に基づいて、エルゴチオネインや組換えiii型コラーゲンなどの多くの新原料も発売しました。同時に、同社は新製品の商業化能力を確保するため、世界最大のパイロット変革プラットフォームも構築しました。同社は、今後も機能性糖、アミノ酸、タンパク質、ペプチド、ヌクレオチド、天然活性化合物の6つの主要カテゴリーに引き続き焦点を当て、生理活性物質産業システムを包括的に展開し、消費者分野などを深く探求すると述べた。機能性スキンケア製品や機能性食品として。
juzi biotech (02367.hk) は、2009 年に世界で初めて組換えコラーゲン スキンケア製品の量産に成功しました。現在の組換えコラーゲンと希少ジンセノサイドの年間生産能力はそれぞれ 10,880 kg と 630 kg に達しており、どちらも世界最高レベル。同社は、kefumei、kelijin、xinxin などのブランドを所有し、機能性スキンケア製品、医療機器、機能性食品、特別な医療目的の配合食品という 3 つの主要な産業方向をカバーしています。
ジンボバイオテック(832982.bj)は、組換えヒト化コラーゲンの開発に成功し、3種類の医療機器製品「組換えiii型ヒトコラーゲン」を開発した国内大手企業である。乾燥繊維」という製品は、2021 年 6 月に国家食品医薬品局によって販売が承認され、顔のしわを補正するために使用されます。 2023年には、組換えヒト化コラーゲンを中核成分とするインプラント製品の売上が大幅に増加したため、jinbo biotechの年間収益と親会社に帰属する純利益はそれぞれ前年比99.96%と174.60%増加した。
4. 食品: 監督は向上する傾向にあり、応用の可能性は広い
食品分野における合成生物学の応用は期待されていますが、食品分野における合成生物学の発展は商業化の観点からは比較的遅れています。これには、法律や規制によって厳しく管理されている政策要因だけでなく、一般の人々の受け入れが比較的低いなどの市場要因も含まれます。
市場調査機関は依然として業界の発展見通しについて楽観的です。 cb insights のデータによると、2028 年までに食品は合成生物学の分野で医療健康に次いで 2 番目に大きな応用分野となり、市場規模は 120 億米ドルを超えると予測されています。
食品分野における合成生物学の潜在的な応用にはどのようなものがありますか?現段階で業界が直面している主な課題は何ですか?関連企業はどのように生き残り、発展していくべきなのか。
4.1 アプリケーションの見通しには想像力の余地がある
人口が増加し続け、持続可能な開発への需要が高まるにつれ、食品分野における合成バイオテクノロジーの応用可能性が大きな注目を集めています。
北京緑康城生物技術有限公司の総支配人、陳佳琦氏は、合成生物学を食品分野に応用する最大の利点は、環境変化や土地条件、環境の変化による影響が少なく、継続的かつ効率的に生産できることであると述べた。その他の要因、第二に、合成生物学技術の生産。従来の農業や畜産と比較して、食品の消費資源と環境汚染が少なく、農薬、抗生物質、その他の生化学物質の使用が削減されるため、食品生産プロセスはより安全で制御可能になります。最後に、生産を急速に拡大し、合成生物学的食品を使用することも可能です。大きな利点は、特に供給不足や突然の災害に直面した場合に、工業的に生産された合成生物学的食品が需要のギャップをすぐに埋めることができることです。
食品分野における合成生物学の応用には主に 2 つのカテゴリーがあり、1 つは合成バイオテクノロジーを通じて非動物源からタンパク質を取得する代替タンパク質の生産です。もう 1 つは人工肉などです。食品添加物、食品原料の製造など。
さまざまな技術的経路と実装の難しさに従って、代替タンパク質は植物タンパク質、発酵タンパク質、細胞培養タンパク質に分けられますが、その中で細胞培養によって得られる動物タンパク質はより多くの市場の可能性を持っていますが、現在の技術はまだ成熟していません。コストや味など市場での受け入れも低く、まだ商品化の初期段階にある。業界は、動物細胞から直接培養した代替タンパク質は2032年までは比較的高価な牛肉と同等のコストに達せず、その後工業生産が開始されると予測している。
対照的に、大豆タンパク質やエンドウ豆タンパク質をベースに開発された植物性タンパク質は、2023年には肉と同じ生産コストになる予定であり、世界的な人工肉ブランドであるインポッシブル・ミートのベジタリアン・バーガー肉など、現段階で商用利用が急速に発展している。この製品は小売市場への参入について fda の承認を受けています。ボストン コンサルティング グループ (bcg) の分析によると、植物タンパク質市場の年平均成長率は 2025 年から 2030 年までに約 16% に達すると予想されています。2030 年までに植物タンパク質市場の消費量は約 5,000 万トンに達すると予想されます。
米国農務省の予測によると、世界の肉消費量は2030年までに3億5,800万トンに達するとのこと。植物由来の肉に代表される合成生物学的代替タンパク質は、コストが低下した後、ヒトのタンパク質供給においてますます重要な役割を果たすことが期待されています。
現在、食品原料や食品添加物の分野での合成生物学の応用は代替タンパク質に比べて早く実用化されており、現段階では食品分野における合成生物学技術の応用の主流となっている。
食品添加物および食品原料には、栄養補助食品、酸化防止剤、甘味料、着色料、新規食品原料、機能性成分などが含まれます。現代の食品業界では、世界の食品および飲料市場が拡大し続けるにつれて、食品添加物の需要も増加し続けています。
taixin fundの研究者、zhang zhenzhuo氏は、従来の化学的方法や発酵方法と比較して、生物学的食品添加物は食品の安全性の点でより安全であり、生産効率と革新的な製品開発においてより多くの利点があると述べた。
報道によると、現在、合成バイオテクノロジーにより製造された食品添加物には、動植物の抽出や化学合成により得られるl-アラニン、ビタミンe、リコピンなどがあり、食品分野で使用されています。 ）、エリスリトールなど、これまで合成できなかった新製品の開発に成功したhmoは、食品分野における合成生物学の成果として比較的期待されている革新的な栄養強化成分です。
陳佳琦氏はまた、消費財の分野、特に機能性栄養製品などの分野では、消費者は革新的な原材料に対してより受容的であり、価格にはそれほど敏感ではないと述べた。強力なテクノロジーに裏付けられた合成生物学によって開発された食品成分は、認知される可能性が高くなります。
現在、dsm は、従来の化学合成から生合成への移行において世界で最も成功しているリーディングカンパニーです。 2021 年以降、バイオベースの生産または自然から抽出された栄養添加物が同社の収益の 50% 以上を占めています。
dsmなど大手企業の複数の食品添加物特許が相次いで期限切れとなる中、国内の合成生物学企業は近年、ara（アラキドン酸）、リンゴ酸、1.3プロピレングリコールなどの分野で徐々に躍進を遂げている（ 688639.sh) )、jiabiyou (688089.sh)、green kangcheng などの新興企業は、大きな発展の機会をもたらしました。
このトラックの需要見通しについて、陳佳琦氏は、2017年に発表された国家栄養計画（2017～2030年）では、健康食品や栄養強化食品などの新しい栄養と健康食品の認識と支持が明確に表明されていると述べた。現在、国内の機能性食品の市場規模は6,000億元を超えており、合成生物学に基づく機能性食品や栄養強化食品の将来の需要余地は依然として非常に広い。
4.2 慎重な承認により申請の実施が遅れる
私の国は食品の安全性を非常に重視しており、食品添加物やその他の製品に対して厳しい承認要件を設けているため、客観的に見て、これが食品分野での合成生物学の適用を遅らせていると考えています。
「食品用途の分野では、遺伝子組み換え微生物の生産プロセスを含む合成生物学製品は、市場に投入される前に、農業省や国家衛生健康委員会などのさまざまな省庁から安全性の認証と承認を受ける必要があります。」氏はチャイナ・ビジネス・ニュースに対し、このプロセスには大規模なセキュリティのテストとレビューが必要で、それには約1～2年かかると語った。
さらに、中国の合成生物学的食品には依然として適合する品質基準と生産プロセス認証が不足していると述べ、「食品および食品添加物の生産許可を取得したい場合、企業は国が公布した品質基準に従い、以下の基準を遵守しなければならない」と述べた。しかし、合成生物学的食品については、その新しい製造プロセスに適合する対応する基準が存在せず、これが製造ライセンスの申請に大きな障害となっている。」
通常、関連する国家基準の策定には業界からの広範な協力が必要であり、開発のボトルネックを解消するには時間がかかる場合があります。しかし、chen jiaqi氏は、業界の現状に応じて、関連機関が業界標準の更新を積極的に推進し、明確な作業計画を策定していることも明らかにした。がオープンされ、その他の詳細も続く予定で、サブ分野での関連作業も加速しており、これにより合成生物学的食品を市場に導入する基礎が築かれることが期待されています。」
2023年10月7日、国家衛生健康委員会は、2'-フコシルラクトースとラクトース-n-ネオテトラオースを乳児用粉ミルクおよび調製粉乳（小児用）および特別な医療用ベビーフードの新しい種類の食品添加物として承認したと報告されています。 。同時に、他の 2 つの hmo も募集されています。
張振卓氏は、「hmoの承認は、我が国の合成生物学による食品原料規制政策が前進していることを示しており、将来的に合成生物学はより広く認識され、食品分野で応用されるだろう」と楽観的に述べた。
4.3 商業化には「規模とコストのパラドックス」を打破する必要がある
安全性の監督がより厳しくなっているため、国産の合成生物学的食品の原料や添加物は依然として商業生産において課題に直面している。
関連する国内法規制に従って、食品分野で使用される関連原材料は、より高い安全基準を備えた別の生産ラインを確立する必要があり、他の工業製品と同じラインで生産することはできません。これは、合成生物学企業が市場の多様性のニーズに迅速に対応できる一方で、同じ種類の原材料に対して異なる規格の生産ラインを確立する必要があることを意味します。 chen jiaqi 氏は、これは合成生物学企業、特に新興企業にとってはかなりの出費であり、企業が製品用途を拡大する際に一定の障害となると述べた。
企業は、生産能力の構築に加えて、ブランド構築や営業チーム構築にも多大なリソースを投資する必要があります。報告書によると、現在の合成生物学企業による市場販売への投資は一般的に全体の運営資金の約20％～25％に達しており、一部のtoc企業ではそれを上回る割合を占める可能性がある。
さまざまな合成生物学的食品の商品化プロセスに特有の、一部の新製品は特別な問題に直面しています。 「商業化は、下流の応用シナリオを開拓するための核心です。ほとんどの製品に焦点を当てた合成生物学企業にとって、主な問題は『規模とコストのパラドックス』です。新製品の場合、コストの削減と安定した供給が重要です。」と zhang zhenzuo 氏は述べています。しかし、大規模生産には十分な商業的サポートが必要です。つまり、大規模な工業生産をサポートするのに十分な需要がなければなりません。
しかし、食品添加物や栄養製品などの分野の市場スペースは十分に大きく、消費者は価格に比較的鈍感であるため、合成生物学企業にとって「規模とコストのパラドックス」を打破するのに有利であるとも同氏は述べた。 「適切な合成生物学技術や新製品があり、安定した比較的低コストの供給があれば、食品分野で合成生物学には大きな発展の余地があるかもしれません。」
5. 化学産業: 顕著なコスト優位性、産業規模における大きな改善の余地
製造プロセスはより環境に優しく、石油などの天然資源への依存度が低いため、化学的方法に代わる生物学的方法を使用してバルク化学原料を製造することは、常に合成生物学応用の重要な分野の 1 つです。 cb insights は、世界の合成生物学市場において、化学産業市場は 2023 年に 34 億米ドルに達し、20% 近くを占めると予測しています。
合成生物学に基づく生物学的方法は、従来の化学的方法と比較して、再生可能な原料を使用し、酵素法や発酵法などの生物学的製造プロセスの反応条件が穏やかであるため、研究開発およびその後の製造プロセスにおける二酸化炭素や廃水などの汚染が発生しません。これにより、物質の排出が大幅に削減され、石油などの石油化学資源への依存と消費も削減されました。地域の環境保護の参入障壁に対処する企業にとって、バイオ製造化学物質の選択は重要な戦略の 1 つになりつつあります。
合成生物学によって合成できるバルク化学物質の数はまだ比較的限られており、化学物質全体と比較して業界の規模には改善の余地がまだ大きいということは注目に値します。キャセイ・バイオテクノロジー(688065.sh)取締役会書記のzang huiqing氏は、現在の合成生物学の応用はまだ比較的初期段階にあり、特にバルク化学原料の生産においては応用の全体的な規模が大きいと述べた。まだ小規模であるため、省エネルギーや排出削減などのプラスの効果はまだ現れていませんが、今後、合成生物学の応用がさまざまな側面と大規模な生産能力に広がり続けるにつれて、社会的および経済的発展に明確に反映されます。段階的に導入されると、環境保護におけるその価値が徐々に明らかになります。 「合成生物学工場の生産額が同規模の製油所と同じレベルに達することができれば、バイオマニュファクチャリング分野における合成生物学の価値が化学的手法と競合できることを真に意味することになるでしょう。」
5.1 コストの優位性は重要な競争力です
化学原料のコスト管理は、化学産業チェーンに属する企業にとって、製品の競争力を向上させるための重要な手段であり、コストの削減と効率の向上も合成生物学の重要な利点です。合成生物学法は、数十工程の合成工程を必要とする一部の化学法に比べ、適切な細菌叢を培養さえすれば、簡単な数ステップで目的の原料を合成・生産できるため、プロセス面で大きなメリットがあります。難易度とコスト。
長鎖二塩基酸市場の所有権の変更は、化学的手法に取って代わる生物学的手法の好例です。この物質は長鎖ナイロン、コーティング、潤滑剤、可塑剤、殺虫剤の分野で重要な原料であり、主な世界市場シェアは元々デュポン社やインビスタ社の手にありました。キャセイバイオテックの戦略開発ディレクター、鄭銭氏は、キャセイバイオテックは合成生物学などのプロセスの利点に依存して、より低コストで同様の化学ベースの製品の市場代替を達成しており、世界の化学製品の代替分野における重要な成功例となっていると述べた。化学的方法と生物学的方法。
しかし、彼女はまた、化学の分野では、化学的手法を合成生物学的手法に置き換えることは多くの要因によって依然として制限されているとも指摘した。エチレン、プロピレンなど、石油の単純な分解で得られる一部の化学物質は、プロセスの難易度とコストが非常に低いため、現在の合成生物学的プロセスではコストを下げる方法がないため、従来の合成プロセスに代わるものはありません。職人技。一方で、一部の小型品種が生物学的手法により低コストを実現できたとしても、市場スペースが限られているため、この分野に積極的に参入する合成生物学企業はほとんどありません。
「私たちは依然として大きな可能性を秘めた品種を常に探索し、探していますが、これは継続的な技術の反復と研究開発を必要とする長期的なプロセスです。」とzheng qian氏は述べました。
5.2 大規模商業利用には依然として障壁がある
製品の量を増やすことは、依然として合成生物学企業が直面する必要がある最も重要な問題です。
合成生物学が生産コスト、生産効率、環境保護の点で有利であることは間違いありません。しかし、バルク化学品の分野では、原料から最終製品まで多くのつながりがあり、合成生物学企業は通常、活動のみを行っています。上流の原材料供給者としての役割を果たすため、元の化学製品の置き換えを完了し、大規模な商業生産に投入することは容易ではありません。
報告によると、生物学的方法で製造された材料は、化学的方法で製造された材料の性能を単純に再現するものではなく、両者の間には一定の違いがあり、それぞれに独自の利点があります。したがって、大規模商業生産の後処理プロセスでは、生産設備、生産技術、技術パラメータなどの側面を一致させる必要があり、企業の更新コストが大幅に増加します。 zang huiqing 氏は、バイオベース材料の代替を完了するには、産業チェーンのすべてのリンクが製品についての統一された理解を形成する必要があると述べました。しかし、現在、下流の顧客はバルク生原料の応用における革新能力がまだ不十分です。バイオ製造原料の促進につながる多くの市場教育が必要です。「繊維およびアパレル分野でのナイロン 56 の応用と促進のためだけに、私たちは応用に多大なエネルギーを投資してきました。しかし、業界チェーンのすべてのリンクが広く受け入れられるには、これまでのところ、下流のアプリケーションはまだ完全に実行されていません。」
産業チェーンにおけるコミュニケーションに加えて、一部の分野での合成生化学物質の応用には、比較的厳格な資格認定も必要となります。たとえば、乗用車や公共交通機関、太陽光発電、風力発電、その他の新エネルギー機器などの分野では、合成バイオマテリアルは使用されなければなりません。市場はまた、多くの資格認証に合格する必要があります。 「乗用車の分野では、該当するサプライチェーンシステムに参入したい場合、平均サイクルは2年になるかもしれません。もちろん、一度このシステムに参入すると、比較的強い顧客の粘着性と高い障壁が形成されるという利点があります。それは非常に強力な支持効果をもたらすだろう」とzheng qian氏は語った。
したがって、現在、少なくとも化学分野においては、合成バイオテクノロジーの大規模な推進と応用を達成するためには、製品の選択時に幅広い需要と大幅なコストメリットを備えた製品を見つけるだけでなく、産業チェーンの上流と下流の支援には依然として長期間と巨額の投資が必要であることが予見可能であり、これは間違いなく現在の国内の合成生物学分野における民間企業にとって大きな課題であることが満場一致で認識されている。
5.3 国内政策の機会の期間
国の政策がバイオ製造産業に徐々に傾く中、我が国の合成生物学産業は新たな発展の勢いをもたらしています。
我が国の合成生物学産業の発展への支援は比較的遅く始まり、その後、合成生物学技術の開発を加速し、イノベーションと産業への応用を促進することが明確に提案された。生物経済開発のための「第 14 次 5 か年計画」 この計画では、合成生物学がさらに頻繁に言及されており、この技術を医療、農業、化学工業、エネルギー、エネルギー分野での応用と変革を促進するための重要な技術革新分野とみなすことが求められています。他の分野。
実施状況から判断すると、中央企業は関連支援政策の実施者として機能し、我が国の合成生物学産業の発展の重要な推進力となることが期待されている。実際、現在の経済環境において、我が国は現在、多くの国有企業が積極的に変革を図り、金融と不動産を主な収入源とする本来のビジネスモデルを脱却しようとしている。新しい生産力として、合成生物学は当然ながらこれらの企業の変革の重要な出発点となっています。現在、多くの中核企業が投資ファンドを設立し資金調達支援を提供することで合成生物学産業の発展にますます参加している。
キャセイ・バイオテックは2023年に第三者割当増資計画を明らかにし、チャイナ・マーチャンツ・グループを間接株主として導入し、チャイナ・マーチャンツ・グループが提供する資本とリソースの利点を活用して共同でバイオベースの複合材料建設基盤を構築する計画である。 。同社は、提携締結後、同社の合成生物学的製品は中国招商集団傘下の複数の産業分野に適用できると述べ、この協力モデルは合成生物学企業が迅速に市場を開拓し、プラスの影響を与えることが分かると述べた。製品のボリュームを促進する上で。
5.4 国内企業の急速な発展
海外の合成生物学産業は先に発展しており、業界のリーディングカンパニーが次々と誕生しており、その中でもアミリス社は2007年にサトウキビを用いた合成生物学的手法によるファルネセンの合成に成功した。原料として。ファルネセンは、化粧品、食品、エネルギー、素材などの分野で幅広い応用が期待されています。
genomatica は、バイオテクノロジーと代謝工学を使用して再生可能な原材料をさまざまな化学製品に変換することに重点を置いた合成生物学会社です。 2008 年、同社は合成バイオテクノロジーを利用して 1,4-ブタンジオールを生産することに先駆けて取り組み、石油化学製品の分野で従来の化学技術に代わるバイオテクノロジーの前例を作りました。
さらに、いくつかの巨大化学企業も合成生物学の分野で初期の試みを行い、工業生産において次々と画期的な進歩を遂げてきました。 2013 年以来、デュポンはバイオベースのプロセスを使用した 1.4-ブタンジオールや 1.3-プロパンジオールなどの化学原料の工業生産を実現することに成功し、basf は化学中間体の重要な生産者の 1 つとして、さまざまな用途に適応できる特許取得済みの菌株を開発しました。は、2014 年と 2017 年にそれぞれ合成生物学的手法を使用して、コハク酸、1,4-ブタンジオール、γ-ブチロラクトンなどの製品の工業生産に成功しました。
対照的に、国内の合成生物学企業はバルク化学品生産の分野では遅れてスタートしましたが、急速に発展しています。 huaheng biological (688639.sh) は、微生物嫌気発酵を利用して l-アラニン製品を大規模に生産する世界初の企業です。同社の目論見書によると、2023 年までに同社の l-アラニンの世界市場シェアはトップに躍り出た。
キャセイバイオテックは、2003 年と 2014 年にそれぞれバイオ法による長鎖二塩基酸、バイオベースのペンタンジアミン、バイオベースのポリアミドの工業化において技術的進歩を遂げた、国内合成生物学の分野におけるもう一つの代表的な企業です。世界の長鎖二塩基酸市場における大手サプライヤー。
6. 農業: 発展のチャンスが到来し、育種と飼料の分野で先進的な進歩が見られる
これまで人々は、より高い収量を得るために、合成および天然肥料の大規模開発、最適化された育種およびその他の戦略を通じて、植物の構造を精力的に改善し、植物の光合成利用を増加させてきました。しかし、伝統的な農業戦略は個々の成分の規制に重点を置いているため、栄養を改善するという目標を達成することが困難であり、また、農業排出物中のメタンと窒素酸化物の割合が高く、環境保護には役立たない。
農業分野における合成生物学の漸進的な推進に伴い、肥料使用量の削減、炭素排出量の削減、病気の予防と管理の強化、成長効率の向上における合成生物学の利点がますます顕著になってきました。
6.1 農業用合成生物学市場は拡大し続ける
bcg（ボストン・コンサルティング）とbキャピタル（ボストン・インベストメント）が共同で発表した「2024年中国合成生物学産業白書」によると、農業合成生物学の主要な開発技術として、人工光合成システムの推進、窒素固定システムと生物学的技術の開発とストレス耐性システムへの応用。これら 3 つの主要な技術開発方向は、技術的飛躍段階 (2020 ～ 2025 年) における中国の主な目標でもあります。
中国も2026年から2030年にかけて産業の飛躍段階に入る予定である。人工窒素固定や一部のストレス耐性品種、新世代の酵素製剤や農薬などが工業化され、農業合成バイオテクノロジーの研究開発レベルは世界先進レベルに入るだろう。ランク。 2031年から2035年にかけて全体的な飛躍段階に入り、中国の農業合成バイオテクノロジーの研究、開発、工業化は世界先進レベルに達する。
未来の農業サービスプラットフォームである35douが発表した「2023年合成生物学農業食品応用白書」は、2025年から2030年の間に合成生物学農業食品の各セグメントの市場規模が100億元を超えると予測している。そのうち、革新的な食品と添加物の分野の市場規模は最大で、2025年には3,000億元を超えると予想されており、動植物育種分野の種子遺伝子編集の市場規模も400億元に達している。動植物の栄養、動植物の健康、革新的な材料、農業廃棄物などの分野の市場規模は2025年には数百億に達するとみられますが、食品の安全性検査や緑の保全の分野は現在未開発ですが、技術的な進歩や政策、資本の支援を受けて、急速な成長が見込まれています。
cb insightsの予測データによると、合成生物学がさまざまな分野でより広く使用され、技術が向上するにつれて、合成生物学業界の市場規模は急速に拡大し、2027年までに387億米ドルに達すると予想されています。動植物の品種改良、dtc遺伝子検査、微生物ベースの美容製品などによってもたらされる幅広い有望な用途により、食品、飲料、農業は最も急速に成長しており、年間複合成長率が予想されます。 2022 年から 2027 年まで。45.4% と 56.4%。
6.2 育種、飼料、その他の分野における応用の先導的進歩
技術的な観点から見ると、合成生物学の農業への応用は現在、微生物改変と植物改変に焦点が当てられており、育種、肥料、飼料添加物、農薬などの細分化された分野で商業化されている。
育種を例にとると、合成生物学の応用は主に 3 つのカテゴリーに分類されます。1 つは野生植物の栽培化による収量と品質の向上、もう 1 つは果実の品質、窒素固定、昆虫耐性およびその他の性能の改良です。 3つ目は、合成生物学を利用してカルボキシル化反応を促進し、光エネルギーの利用を改善し、光呼吸の損失を減らすことです。
従来の育種技術と比較して、高精度の遺伝子編集によって種子を形質転換する合成生物学技術の使用には、新しい作物の開発や形質開発において、明確な目標、低コスト、短期間の消費など、明らかな利点があります。遺伝子編集技術は遺伝子組み換え技術に比べて敷居が低く、育種速度が速く、投資コストが低く、育種面でもより多くの製品を開発できる。
遺伝子編集は、世界中で、米、トウモロコシ、大豆、小麦、トマトなどの作物で広く使用されており、ワキシーコーン、高オレイン酸大豆、褐色化防止ジャガイモ、高gabaトマト、抗褐色トマトなどの遺伝子編集製品が使用されています。ブラウニングマッシュルームは、米国、日本、英国、その他の国で次々に発売され、販売促進されてきました。
中国経済新聞が公開情報をまとめたところ、大北能(002385.sz)や龍平高科技(000998.sz)などの多くの育種会社が遺伝子編集育種を導入していることが判明した。ある育種会社の関係者は、我が国の遺伝子編集育種会社は離陸の準備ができており、すでに技術面でトップレベルにあると述べた。関連する国内政策はまだ正式に自由化されていないが、我が国は2022年1月、遺伝子編集植物の安全性評価管理を標準化する「農業用遺伝子編集植物の安全性評価に関するガイドライン（試行版）」を公布した。農業・農村問題も 遺伝子編集技術に関する集中的な意見募集により、遺伝子編集市場の完全自由化という次のステップに向けた政策基盤が築かれた。
肥料に関して言えば、農業生産高は化学肥料の大量使用に大きく依存しており、作物の収量が増加する一方で、農業の持続可能な発展も深刻に脅かされています。近年、国内外の研究者は生物学的窒素固定経路に目標を移し、人工的かつ効率的な窒素固定植物システムを構築し、化学窒素肥料の使用を部分的に置き換えまたは大幅に削減し、新たな窒素固定システムを構築することで作物に窒素源を提供しています。窒素固定合成生物学の分野。
窒素固定細菌を例に挙げると、北京グリーン窒素生物学の関係者によると、元の在来窒素固定菌株には天然欠陥があり、窒素固定効率が低く、環境適応性が低く、土壌窒素に敏感であるという。窒素固定機能が効果的に発揮されず、効果が不安定になる機能の安定性を確保します。
飼料添加物に関しては、西華証券の農林畜産水産業のチーフアナリストである周沙氏によると、育種業界の観点からは、タンパク質は重要な飼料原料であり、大豆粕は重要な飼料原料であるという。現在の飼料業界における主流のタンパク質原料である我が国の大豆は長年輸入に依存してきたため、飼料への大豆粕の添加はより大きな影響を与えています。我が国は、我が国の大豆生産量の増加を促進するために初期段階で多くの政策を導入しており、飼料への大豆粕の添加を削減するために「飼料大豆粕の削減と代替のための３か年行動計画」を発行しました。将来的には、低コストの合成タンパク質の代替は、飼料へのタンパク質添加の問題を解決する重要な方法となり、飼育コストのさらなる削減が期待されます。
農薬に関しては、合成生物学技術は、新しいグリーン農薬ターゲットと分子設計、植物免疫誘導物質の作成、生物農薬合成生物学などのコア技術を突破すると同時に、合成生物学のインテリジェントな製造プラットフォームを使用して、環境に優しい生物農薬の製造を強化することができます。グリーン農薬の工業化のための主要技術と効率的な散布技術の確立、および新しい生物源農薬の開発がトレンドを形成しています。さらに、合成生物学は光合成独立栄養プラットフォームの構築にも使用でき、これは多くの業界をカバーでき、想像力の余地が非常に大きくあります。
6.3 国内企業が革新的なアプリケーションを模索
産業界にとって、合成生物学は、エネルギー消費と炭素排出量を削減しながら、従来の生産方法を覆す「創造革命」をもたらします。企業にとっては、この「創る」手法によりコストメリットがさらに高まることが期待されます。国内市場では、大手企業グループが動植物の健康と栄養に焦点を当て、合成生物学を利用して技術プラットフォームを構築し、商業分野での技術革新の応用を常に模索しています。
2023年4月、山東順峰生物技術有限公司は我が国初の農業用遺伝子編集バイオセーフティ証明書（高オレイン酸大豆安全証明書）を取得し、国内の植物遺伝子編集の研究室から工業化への発展において重要な一歩を踏み出した。 2024年1月、順豊生物技術が開発した長齢大豆が再び植物遺伝子編集の安全性証明書を取得した。
北京緑窒素生物技術有限公司は国家の農業生産ニーズに焦点を当て、合成生物学的窒素固定技術の工業化の促進に尽力している。グリーン窒素バイオテクノロジーの担当者によると、同社はハイスループットスクリーニング、合成生物学、機械学習、計算モデリング技術に基づいた指向性マイクロエコロジー理論（directed micro-ecology/dme）とその応用システムを開拓した。ポータブル窒素固定菌培養ボックス（dme-05）と窒素固定菌専用培養機を導入し、現場でのワンステップ発酵・培養を実現し、5億個以上、1-2個の増殖を実現します。 20時間以内にそれぞれ10億cfu/ml。現在、この培養製品は大学、大学、種子会社と共同で実証実験を行っており、将来的には窒素固定細菌の政府調達プロジェクトに積極的に参加し、2年以内に市場展開を完了する予定です。営業利益は1,000万元を超える見込みです。
a株市場では、農業分野への合成生物学の応用を模索している企業も多い。
ripu biotechnology (300119.sz)は、2023年に2,000万元を投資し、中国科学院天津産業生物工学研究所およびその他の企業および機関と共同で天津国家合成生物技術革新センター株式会社を設立し、重要な課題に取り組むことを目指している。生合成技術を応用した核酸ワクチンや組換えタンパク質ワクチンなどの動物用ワクチン、酵素製剤やプレバイオティクスなどの生物学的製剤、動物用抗生物質、飼料添加物などの研究開発。同社のインタラクティブプラットフォームによると、中国科学院天津研究所と共同開発した新しい動物飼料用ビタミン製品が検証段階に入ったという。
西華証券の調査報告によると、同国の工業用飼料の総生産量は2023年に3億トンを超えると予想されており、飼料タンパク質の余地は膨大であるほか、合成生合成タンパク質も食品加工に使用できる。 、幅広いアプリケーションシナリオに対応します。将来的には、rip biotech 社の「微生物タンパク質の大規模製造」プロジェクトがタンパク質の大量生産に着手した後、同社に新たな収益と収益をもたらすことが期待されます。
born group (001366.sz) は以前、インタラクティブプラットフォーム上で、同社が 2023 年に農業農村省の飼料合成バイオテクノロジー重点研究所を受賞すると述べた。飼料アミノ酸およびビタミン合成バイオテクノロジーは当社の主要な研究開発方向の1つであり、これらの研究開発の取り組みを通じて、同社はoen効率栄養、ボルネ二酸クリーン育種モデル、sff（部分生物学的発酵技術）、ボルネなどの独自の独自技術を保有しています。カルシウム補給技術を活用し、若齢動物の栄養管理に深く取り組み、sffハッピーミール（ボンttt+sff保育用飼料）、ボン産卵鶏用飼料などの製品を開発しました。データによると、2023年には生物発酵技術を活用した製品収益が同社の営業収益の約60％を占めるようになるという。
富邦株式会社(300387.sz)は、バイオ肥料と草の窒素固定、生物農薬とネコブセンチュウ防除、収量向上、緑化の分野に展開している。当社は、今後もcrispr遺伝子編集技術や相同組換え技術、分子生物学、合成生物学等の手法を積極的に活用し、生物農業分野における研究開発と技術革新を継続して行ってまいります。グリーン環境保護、低炭素削減、環境保護を達成するために、当社は効率、品質、生産の向上という目標の達成に努めます。
l-グルホシネートアンモニウムの生産・製造に関しては、リミン株式会社(002734.sz)は合成生物学技術を核とし、細胞とその成分を利用して材料処理を仲介し、工学、化学などの理論と手法を統合しています。 、および物理学により、ほぼ 100% の変換率を達成でき、中間残留物がなく、農薬の効率向上と削減、生産プロセスの炭素削減を真に達成できます。同社の技術チームは、合成生物学は新しい生物農薬の研究開発に無限の可能性をもたらし、遺伝子編集技術を通じて新しい生理活性物質を作成したり、既存の殺虫遺伝子を改良したりすることで、新しい候補化合物を発見できると述べた。より効果的で安全な生物農薬を開発する。
アジュールバイオテクノロジー(603739.sh)も合成バイオテクノロジー革新研究所を設立しており、主に飼料用機能性タンパク質や食品用甘味料などの開発に使用されている。同社の内部関係者によると、研究所にはまだ研究開発プロジェクトがほとんどなく、大規模な増幅までにはまだ長い道のりがあるという。工業化の条件はまだ整っています。
7. エネルギー: 将来のエネルギー戦略は激戦区となるが、工業化はまだ遠い。
合成バイオエネルギーは、農林廃棄物資源、都市有機廃棄物資源、さらには合成ガスやco2を原料として使用し、人工的に設計された合成生物を使用して生産されるエネルギー製品であり、低炭素と環境保護の開発要件を満たしています。
合成バイオエネルギーには、バイオエタノール、バイオディーゼル、高級アルコール、バイオガス (メタン)、バイオ水素、生物電気などのさまざまな種類の製品が含まれます。
化石エネルギーと比較して、合成バイオエネルギー生産の原料は主に再生可能なバイオマス資源に由来しており、co2の燃焼は排出量を増加させないだけでなく、温室効果ガスの純排出量を削減することさえできます。合成バイオエネルギーの開発は、エネルギー安全保障の確保、生態環境の改善、「二酸化炭素」目標の達成に非常に重要であり、世界的な「未来エネルギー」の戦略分野となっている。
7.1 世界のバイオエネルギー市場規模は年々拡大
19 世紀半ばから後半にかけて、バイオガスとバイオエタノールが工業生産されるようになりました。その後、1870年代に勃発した石油危機により、バイオエネルギーの開発が広く注目されるようになり、様々なバイオエネルギーの研究開発や産業応用が客観的に加速しました。
2000 年以降、世界的に持続可能な開発に焦点が当てられるようになり、セルロース系エタノール、高級アルコール、脂肪族炭化水素、バイオガス、バイオ水素、生物電気などの新世代の合成バイオエネルギー技術を含む合成生物学が徐々に出現し、発展してきました。バイオエネルギー市場スペースの拡大に向けて。
国際再生可能エネルギー機関（irena）が発表したデータによると、世界のバイオマスエネルギー市場は2014年から2019年にかけて年平均約4.6％で成長し、2025年には5,000億米ドルに達すると予想されており、そのうちバイオマス発電はバイオ燃料市場は最も急速に成長すると予想されています。中国国際金融証券が引用したstatistaデータによると、世界のバイオ燃料市場は2024年までに1,200億米ドルを超え、業界の2021年から2030年までの平均年間成長率は5.4%に達すると予想されています。
7.2 合成バイオエネルギーは 3 世代にわたる革新を経てきた
技術の反復という観点から見ると、合成バイオエネルギーは 3 世代にわたる革新を経てきました。第 1 世代は主に植物油、廃食用油などを原料としてバイオ燃料を合成し、第 2 世代の原料は穀物わら、サトウキビバガスなどの非食用バイオマスに発展します。大気中の微生物の原料として利用し、燃料や化学品を生産します。現在、第 3 世代の生合成が予備的に進んでいます。
バイオエタノールを例にとると、第一世代のバイオエタノールは砂糖・デンプン作物を原料としており、米国（主にトウモロコシ生産）とブラジル（主にサトウキビ生産）で世界中で大規模な商業生産を達成しています。 . 2つの主要生産国で世界の総生産量の約80％を占めています。第二世代バイオエタノールは、農業廃棄物やリグノセルロース系材料を原料としており、合成生物学などの先端バイオテクノロジーを活用して、セルロース系燃料エタノールの生産実証プロジェクトが相次いで構築されています。第 3 世代のバイオエタノールは原料として微細藻類を使用しており、まだ培養段階にあります。たとえば、エネルギー大手の total energy と veolia は、炭素を使用して微細藻類を培養する技術を推進するために提携しています。二酸化物。
バイオディーゼルは、長鎖脂肪酸メチルエステル (fame)/エチルエステル (faee) の一種で、植物、動物、微生物由来の油脂と短鎖アルコール (メタノールおよびエタノール) のエステル交換によって生成されます。 1930 年代には、人々はバイオディーゼルを調製するために植物油を使用しようとしました。化学触媒と比較して、酵素によるエステル交換反応条件は穏やかで環境に優しく、グリセロールなどの副生成物の分離が容易です。これはグリーン化学産業の発展傾向です。近年、大腸菌や酵母を利用したバイオディーゼル生産のための代謝工学も一定の進歩を遂げており、外因的に添加された脂肪酸や内因的に合成された脂肪酸やエタノールを原料としたバイオディーゼル合成の効率も向上し続けています。
微生物の全細胞を介したバイオディーゼル生産は、費用対効果の観点からもより魅力的です。インド国立科学研究所 (inrs) の研究者らが、微生物、下水汚泥、バイオ燃料副産物を使用した新しいバイオディーゼル生産方法を開発したと報告されており、これにより生産コストを 0.72 米ドル/l (従来の生産価格) まで削減できます。処理量は約 6.78 usドル/l)。さらに、微生物細胞によるデノボバイオディーゼル合成では、グルコース炭素源、グリセロール、キシロース、稲わら加水分解物、廃油、さらにはリグノセルロース系バイオマスなど、さまざまな原料を利用できます。
水素エネルギーに関しては、グリーンエネルギー変革と「ダブルカーボン」目標の文脈において、化石燃料からの水素製造や工業副産物からの水素製造などの伝統的な水素製造方法は、水素の過渡的な技術手段としてのみ使用できます。水素に代表される「グリーン水素」技術は、将来のグリーン水素エネルギー開発の最良の手段の一つと考えられています。合成バイオテクノロジーを通じてエンジニアリングバクテリアを変換し、プロセス制御を最適化することにより、生物学的水素生成の効率を大幅に向上させることができます。
さらに、合成生物学の推進により、bpv (バイオ太陽光発電) の開発において大きな進歩が見られました。研究者らは、遺伝子、環境、デバイスレベルでの設計、変換、最適化を通じて、合成マイクロバイオーム（2 つの細菌、4 つの細菌など）を構築し、bpv システムの電気エネルギー出力を効果的に改善しました。
たとえば、中国科学院微生物研究所のzhu huawei氏とli ying氏のチームが構築した2細菌bpvシステムの最大出力密度は、単一細菌bpvシステムの最大出力密度の10倍以上であり、 40日間以上安定して電力を生成する4バクテリアbpvシステムの最大出力密度は最大1700mw/m2に達し、bpvの低効率と短寿命という長年の技術的ボトルネックを打破し、さらなる発展のための重要な基盤を築いた。 bpvの開発と活用を促進します。
zhu huaweiらは研究論文の中で、マイクロバイオームと材料科学の方向への合成生物学の拡張は、より多様で効率的なbpvシステムの開発に役立つと期待されており、特に合成マイクロバイオームバイオ太陽光発電は出力密度の点で優れた性能を示していると述べた。システムの安定性が向上します。理論的には、一次エネルギーキャリアが再生され続ける限り、合成マイクロバイオームはエネルギーキャリアフラックスが大きいほど、出力も高くなります。現在、合成マイクロバイオームは依然として、低エネルギーキャリアフラックスや不十分な持続合成能力などの問題を抱えています。将来的には、エネルギーキャリアの合成速度を強化し、細胞の生理的調節によって引き起こされる代謝停滞の問題を解決し、エネルギーキャリアの連続合成のためのキーテクノロジーを突破する必要があります。
一般的に、合成バイオテクノロジーは、バイオマスの変換と利用、細胞工場と生体触媒の開発と最適化、新しいエネルギー変換ルートの設計と構築において革新的なブレークスルーを達成し、効果的なバイオエネルギーの効率的な準備と生産のためのソリューションを提供しています。手段。
7.3 工業化にはまだ距離があるが、傾向は明らかである
原材料から技術、製品に至るまで、あらゆるつながりが単独で存在することはできません。したがって、産業の成熟度を判断するポイントは主に、サプライチェーンの上流と下流がつながっているか、完全な産業チェーンを形成しているかどうかです。現在のバイオエネルギーのサプライチェーンでは、上流の原材料資源の供給も下流の産業需要もまだ成熟していません。
「中国合成生物学2035年発展戦略」は、合成バイオエネルギーが高い生産コストと低い製品価値との矛盾、および巨大な市場需要と低い技術成熟度の間の矛盾に直面していることを提案しており、これら2つの矛盾が合成生物学の現在の矛盾である。エネルギー技術開発や産業応用におけるボトルネック。したがって、合成バイオエネルギーを効率的かつ低コストで生産し、石油化学エネルギーとの競争で優位に立つためには、生物学的発酵プロセスの最適化、インテリジェントな発酵制御、発酵生成物の分離・精製などを研究する必要がある。
中国科学院天津産業バイオテクノロジー研究所の副所長であるwang qinhong氏は、将来的には次の5つの方向性を優先する必要があると示唆した：セルロース系バイオ燃料のための統合バイオリファイナリーシステムの設計と構築、人工生物学的変換を使用したバイオ燃料の調製炭素質ガスと効率的なバイオメタンのシステム 変換されたマルチセルシステムの設計と構築、効率的な生物学的水素生成システムの設計と組み立て、およびポータブルおよび移植可能なバイオ燃料電池システムの作成。
王欽宏氏は、将来の生物資源の産業発展を実現するには、一方ではバイオエネルギーの原料技術の研究を強化し、変換効率を向上させ、大規模な産業上の優位性を形成する必要があると考えています。一方で、バイオマス資源の収集・保管・輸送までをトータルに取引するビジネスモデルの確立も必要です。
7.4 国内外でのアプリケーション実装の探索を継続する
エネルギー関連の合成生物学企業は、業界全体の中で最も浮き沈みが激しいカテゴリーと言えますが、初期の栄光も経験しましたが、業界バブルが崩壊し、多くの企業が「消滅」した瞬間も経験しました。
ここで、合成生物学の創始者であるアミリスの教訓について触れなければなりません。 amyris は 2003 年に設立され、米国カリフォルニア州に本社を置いています。微生物を使用してアルテミシニック酸を合成することに成功した後、同社は遺伝子組み換え細菌を使用して砂糖を油に変換することに注目しました。
アミリスの目標は、サトウキビ汁をファルネセン (c15h24) に変換する細菌を遺伝子操作することです。ファルネセンは、簡単な化学ステップ (水素化) を経て、ディーゼルとほぼ同じ特性を持つ可燃性の高い燃料に変えることができ、燃焼時に環境を汚染する排ガスを排出しません。この技術はゲイツ財団から支援を受けており、シリコンバレーのベンチャーキャピタルの注目を集めています。 2010 年、アミリスはナスダックへの上場に成功しました。
しかし、実験室から大規模生産への飛躍には課題が伴います。アミリスはブラジルに工場を設立しましたが、酵母の細胞死や大量生産時の変換率不足などの問題に直面しました。アミリス社のバイオ燃料は技術的には実現可能だが、2011年以降、米国のシェールオイル革命と原油価格の下落により、逆にバイオ燃料の価格が高かったために商業化への道は困難となり、最終的には生産目標を達成できなかった。その後、アミリスは製品の方向性の変革を模索し続けたが、それでも低迷を回復できず、2023年8月に破産を申請した。
藻類を利用したバイオエネルギー生産という点では、米国のlanzatech社が代表的である。同社は主に微生物を利用して、二酸化炭素やメタンなどの排ガスを燃料や化学物質に変換しています。国内では、lanzatech と shougang group が共同で shougang lanza を設立しました。これは、独自に開発した合成生物学と ccus 技術を有機的に組み合わせて、炭素を含む産業排ガスをバイオエタノールや微生物タンパク質などの高価値製品に直接変換するものです。 shougang langzeは、鉄鋼産業の排ガスから飼料タンパク質と燃料用エタノールを生産する世界初の企業で、現在4つのプロジェクトが稼働しており、エタノール生産能力は21万トン/年、飼料タンパク質生産能力はある。年間25,000トン。
産業排ガスの直接燃焼と比較して、shugang langze の第一世代技術は二酸化炭素排出量を 33% 以上削減し、第二世代技術は二酸化炭素排出量ゼロを達成し、直接消費量は 0.5 トンです。エタノール 1 トンあたりの二酸化炭素の量。燃焼発電と比較すると、同じ原料ガスでも2倍以上の経済価値があります。
cofco science and technology(000930.sz)の2023年年次報告書によると、同社はトウモロコシ燃料用エタノールをベースとし、キャッサバや非食用の米、小麦、その他の原材料を柔軟に使用する燃料用エタノール生産ラインを構築し、継続している。セルロース系燃料エタノールを最適化するパイロットラインには、非穀物バイオマスエタノール生産のための技術的予備力があります。
高級アルコールはエタノールよりも大量に混合できますが、ほとんどのバイオアルコールの工業生産はまだ開発されていません。その中で、butamax (bp と dupont の合弁会社) と gevo は、イソブタノールのバイオ生産の商業化を開始しました。
もちろん、合成バイオエネルギーの研究と応用探求においては、依然として大学/研究機関が主力となっています。
例えば、中国工程院の任南斉院士らのチームは「発酵生物学的水素製造技術」を開拓し、新世代の高効率水素生成細菌を培養して生産することで、生物学的水素製造のコスト削減と効率化を加速した。 -規模のテスト、暗所発酵生物学的水素製造技術の中国への参入を段階的に促進し、試験拡大段階。同氏のチームによる最新の科学研究結果に基づいて、国内初の統合バイオ水素製造・発電プロジェクトが2023年2月にハルビンで試験運用を開始する予定だ。本プロジェクトは、藁、生ごみ、有機性廃水等を発酵基質とし、効率の良い嫌気性水素生成菌を生産者として利用することで、廃棄物を処理しながらクリーンエネルギーの水素を大量に回収することを実現し、生物学的水素の開発を効果的に推進します。生産技術の実証、普及、産業応用。
8. 合成生物学 + ai: イノベーションによって推進され、双方向で進む
合成生物学産業は近年急速に発展しており、技術革新やビジネスモデル探索のペースも加速し続けています。その中で、合成生物学とai技術の融合が徐々に新しいトレンドになってきています。世界的大手企業のginkgoから国内大手企業のキャセイ・バイオテクノロジーに至るまで、ますます多くの合成生物学企業にとってai技術の導入が新たなテーマとなっている。
ai+合成生物学、この2つの最先端学問の衝突はどのような火種を生み出すのでしょうか？ aiテクノロジーは合成生物学企業をどのように強化し、さらには新しいビジネスフォーマットを生み出すのでしょうか?
8.1 aiと合成生物学の統合開発が加速
急速に発展するフロンティア分野でもあり、ai技術と合成生物学の融合開発の傾向がますます顕著になってきています。
2024 年 2 月、合成生物学の分野で世界をリードする企業の 1 つである ginkgo は、ai 主導の創薬スタートアップ企業 2 社、reverie labs と patch biosciences の買収を発表しました。このとき、ginkgoの市場価値は「コア技術がない」ことへの疑念から大幅に縮小し、ピーク時から9割近く下落していた。一連の試みの結果、ai企業の買収はコア技術の不足や製品の欠陥を補う重要な手段の1つとみなされるようになった。
ai企業を買収した合成生物学企業はginkgoが初めてではないが、それ以前にはamyrisやtwist bioscienceなどの大手合成生物学企業も同様のレイアウトを持っていた。
国内企業では、キャセイ・バイオテックが2023年初めにaiタンパク質設計プラットフォーム企業モレキュラーハートに出資し、その後一連の提携を開始した。キャセイ・バイオテクノロジーの創設者である劉秀才氏は、ai技術が合成生物学の分野で積極的な役割を果たすだろうと繰り返し述べている。
投資や合併・買収に加えて、合成生物学企業とai企業との協力も増えている。世界的には、特殊鉱物・材料会社のiclと農業技術会社のlavie bioは7月、生物刺激剤に関する両社の協力が重要なマイルストーンを達成し、人工生物学的製品の開発を促進するためにai技術をさらに活用していくと発表した。国内市場では、trianning biotechnology が今年、jinjue technology と戦略的協力協定を締結し、両社は ai を利用して合成生物学の研究開発を支援し、新製品を共同開発する計画であると、7 月に発表しました。 huawei cloudおよびisoftstoneとの党協力協定 バイオインテリジェント製造、人工知能、デジタルツインなどの分野での協力を共同で推進するための協定。
yuanxing intelligent medicine の王梅傑会長は、「合成生物学業界自体から始まって、ai 技術への需要は必然の結果です。」と中国ビジネスニュースのインタビューで、ai 技術と合成生物学の組み合わせが一般的な傾向であると述べました。 「データが生成される限り、どの業界でも最終的には ai テクノロジーのサポートが必要になります。合成生物学の基本的なロジックは、遺伝子編集などのテクノロジーを使用して新しい原料と新しい生産プロセスを見つけることです。継続的な試みの過程で」 「大量の実験データが生成され、膨大なデータの処理が行われるため、必然的に ai テクノロジーの需要が生まれます。」 yuanxing intelligent medicine は、ai とライフ サイエンスの組み合わせに焦点を当てた代謝医薬品の開発会社です。
ai テクノロジーを使用して設計されたタンパク質構造の機能を予測すると、タンパク質設計の効率が大幅に向上し、研究開発コストが削減されます。これは、合成生物学の分野で ai テクノロジーが果たす多くの役割の 1 つにすぎません。 wang meige氏は、aiテクノロジーは現在、合成生物学企業が新しい分子構造や新しい研究開発計画を設計したり、標的の作用メカニズムを理解したり、酵素やその他の触媒を設計したり、遺伝子編集や細菌群集のスクリーニングを完了したりするのに役立っていると紹介した。開発の余地 「タンパク質の構造予測に使用されるalphafoldが第3世代にアップデートされました。この技術プラットフォームの開発は、タンパク質設計の進歩、特に酵素設計の最適化を直接推進し、合成生物学の生産をさらに改善します。」 「プロセス、これは合成生物学産業の発展を推進する ai テクノロジーの最も直観的なケースです。」
一方で、合成生物学に関する多数の実験から得られた実験データは、垂直分野における ai モデルのアップグレードと反復をさらに促進し、それによって合成生物学技術への理解をさらに深めることができます。合成生物学の全分野で間違いなく地位を確立するだろう。「広範囲かつ深い応用」と王梅傑氏は語った。
8.2 イノベーションは ai + 合成生物学の急速な発展の原動力である
現段階では、合成生物学分野における ai 技術の応用は、主に研究開発効率の向上とコスト削減を目的としており、これにより合成生物学製品の価格を引き続き引き下げ、市場競争力を強化します。構造革新はまだかなり限定的です。
王梅傑氏は、この現象の主な理由は、これまで合成生物学企業の製品研究開発のアイデアが上流の技術端から下流の応用端まで直線的に推進され、製品開発が完了して初めて製品の開発が完了したためであると考えています。これは、合成生物学企業の本来の考え方とは異なります。「下流のアプリケーションのニーズを解決することから始めて、上流の技術革新を導くという研究開発の考え方です。」生物学会社はそうすべきだ。」
彼女は、下流アプリケーションのニーズを解決できない理由は、人間の思考ロジックとイノベーション能力に依存してニーズを満たす材料構造を設計することができないためであり、これがai技術が解決できるペインポイントであると述べました。に切り込みます。 「大量のデータと強力なコンピューティング能力を通じて、ai テクノロジーは問題を解決するためのより多くの可能性を生み出すことができます。これが合成生物学の分野における ai テクノロジーの主な応用シナリオです。」
ai技術をいち早く導入したキャセイ・バイオテクノロジーは、合成生物学の革新分野におけるaiの役割に大きな期待を寄せている。 「遺伝子編集技術は発展を続けていますが、合成生物学の研究開発パラダイム全体には大きな進歩はありません。ai技術の予測結果を活用してタンパク質の構造を変換し、本来の研究開発の枠組みを大きく突破していきたいと考えています」キャセイバイオテックの戦略開発ディレクター、zheng qian氏は、キャセイバイオテックは今後、ai技術の分野での取り組みを強化すると述べ、「理想的な状況は、ai技術を活用して、実際の条件に応じてタンパク質の構造を予測するには、目的のタンパク質の構造を逆にカスタマイズする必要があります。」
特定の用途の観点から見ると、合成生物学の現在の多くの応用分野の中で、化粧品業界は原材料の革新に対するより強い要求を持っており、ai + 合成生物学技術の開発のためのより良い開発土壌を提供します。
顧客の消費力と消費概念が継続的にアップグレードされるにつれて、美容製品のパフォーマンスに対するパーソナライズされた要求は成長し続けています。「しかし、顧客との協力の過程で、それがブランドであれ、合成生物学の会社であれ、ユーザーのニーズの理解がまだ不十分であり、ニキビ、脱毛、フケなどの一部の生物学的合成原料自体についての詳細な生物学的研究も不足しています。多くの実際的な問題を解決できる優れた製品はありません。」
絶え間ないフィードバックの需要により、上流の合成生物学企業は化粧品原料の研究開発と革新への取り組みを強化することを余儀なくされており、これにより ai テクノロジーが介入する大きな機会も生まれています。
「現段階では、合成生物学企業の研究開発はプロセス革新に重点を置いているが、原材料の機能、有効性、作用機序の理解は明確ではない。aiテクノロジー企業と協力することで、」と王梅傑氏は述べた。合成生物学企業は、新しい原材料をより適切に発見し、作用機序を理解し、消費者のニーズにより迅速に対応するために製品を選別することができます。
8.3 ai+合成生物のパターンと障壁
ai と合成生物学を組み合わせるには、現在 2 つのモデルがあります。1 つは、ginkgo や国内のキャセイ バイオテクノロジーと同様の合成生物学会社が主導し、研究開発プロセス中に ai テクノロジーを導入することです。このような企業は、合成生物学の研究開発とイノベーションの過程で遭遇する一連の実際的な問題を解決するために ai テクノロジーを使用することに重点を置いています。
もう 1 つは、molecular heart、yuanxing intelligent medicine などの ai テクノロジー企業が主導する企業であり、ai を活用したその他のテクノロジーベースの企業です。これらの企業は、合成分野での研究開発の効率と製品のパフォーマンスを向上させるために独自の ai テクノロジーに依存することに取り組んでいます。生物学の改善と外部サービスの協力を提供します。同時に、専門的な経験、技術、データの蓄積などの利点を活用して、合成生体材料の大きな革新を達成することができます。
王梅傑氏は、従来の合成生物学企業と比較して、ai主導型企業は生物学的メカニズムの研究と理解においてより多くの利点を持っており、「学際的な専門知識の蓄積、研究開発経験、継続的な研究開発プロセスで蓄積された研究開発データ、特に、タンパク質設計分野における技術特許の継続的な蓄積は、合成生物学応用分野における ai 企業にとって重要な堀であり、これらに基づいて開発される一連の製品が ai 企業の最も重要な競争力を構成します。
しかし、バイオ医薬品分野での応用と同様、合成生物学分野でのai技術の応用も、その結果の有効性を大規模に検証できないという課題に直面している。これまでのところ、ai技術を活用して設計した新素材が商業生産・販売されたことを明らかにした企業はない。
「ai企業との協力の過程で、いくつかの成果は私たちにとって非常に印象的ですが、これにai技術がどの程度の役割を果たしているのか、偶然の要素があるのかどうかは、最終的に「確実に」に至るまでの継続的な試みを通じて検証する必要があります。鄭謙氏は、ai技術導入の過程で、キャセイ・バイオテクノロジー自体が依然として川を渡ろうとしていると述べ、「ai技術が有用であることは分かっているが、それがどれほど有用であるかは継続的な観察が必要だ」と語った。
9. 合成生物学産業への投資の全景
9.1 合成生物学分野の国内主要企業
9.2 国内合成生物学大手企業の評価
このレポートの参考文献
[1] 中国学問分野・フロンティア分野の発展戦略に関する研究（2021～2035年）プロジェクトチーム「中国合成生物学2035年発展戦略」
[2] 中国生物工学学会合成生物学支部合成生物学開発戦略研究グループ「合成生物学ロードマップ2030：次世代バイオマニュファクチャリングを推進するエンジン」
[3] bcg、b capital、「2024 年中国合成生物学産業白書」
[4] 35堂『2023年版農業・食品における合成生物学の応用白書』
[5] 「合成バイオエネルギーの開発状況と動向」（張源元、王欽紅）
[6] 「バイオ太陽光発電：環境に優しい新しい太陽エネルギー利用技術」（朱華為、李銀）
データの説明
データ｜事例｜意見の出典
特に指定のない限り、レポートのデータと内容はチャイナ ビジネス ネットワークの調査、インタビュー、公開情報に基づいています。
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(この記事は中国ビジネスニュースからのものです)
