一個風(fēng)口的興衰轉(zhuǎn)瞬:合成生物的萬億征途
過去三年,我們又見證了一個風(fēng)口的興衰轉(zhuǎn)瞬。
2020年,合成生物學(xué)還是默默無聞的“小透明”,到2021年整個行業(yè)迅速爆發(fā),初創(chuàng)企業(yè)競相涌現(xiàn),一級、二級市場躁動不已,站在2023年年尾,行業(yè)的投資環(huán)境變得更加理性,融資額驟降。
被譽為第三次生物技術(shù)革命的合成生物學(xué)似乎已經(jīng)迎來了退潮時刻,尤其是海外元老的Amyris的破產(chǎn)倒閉,如今,已經(jīng)有人開始擔(dān)心合成生物的風(fēng)口過去了,未來的發(fā)展充滿了不確定性。
三年前的行業(yè)難點,選品、量產(chǎn),到了今天依然是行業(yè)共性問題,合成生物的萬億征途,依舊需要所有入局者一點點去探索。
故事仍在繼續(xù)。接下來,需要參與者拿出實在成績,夯實資本對合成生物技術(shù)的信仰。
/ 01 /萬億想象
“合成生物學(xué)”一詞最早出現(xiàn)在上世紀(jì)70年代,直到2000年被斯坦福教授Eric Kool在基因組學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)基礎(chǔ)上,引入工程學(xué)概念,重新定義了“合成生物學(xué)”,標(biāo)志著這一學(xué)科的出現(xiàn)。
簡單來講,合成生物學(xué)就是利用細菌等工程化的生物,來生產(chǎn)各類我們想要的東西,從柴油等燃料、塑料、尼龍之類的化工品,到角鯊烯這樣的護膚品成分,還有手機的柔性屏材料……其使命是解決人類面臨的食品缺乏、能源緊缺、環(huán)境污染、醫(yī)療健康等各方面的問題。
作為生物學(xué)、生物信息學(xué)、計算機科學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)等多學(xué)科交叉融合的學(xué)科,合成生物學(xué)更像是一個底層平臺,本質(zhì)上是對消費、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、化工等整個生產(chǎn)制造行業(yè)進行科技升級。
合成萬物,重塑物質(zhì)世界這一遠大理想,給其帶來萬億想象空間。根據(jù)CB Insights分析數(shù)據(jù)顯示,2019年全球合成生物學(xué)市場規(guī)模達53億美元,預(yù)計到 2024年將達到189億美元。而根據(jù)麥肯錫測算預(yù)計2030-2040年,合成生物學(xué)每年帶來的經(jīng)濟影響將達到1.8至3.6萬億美元。
然而,從2000年中國合成生物巨頭凱賽生物成立,到2006年Amyris的青蒿素大獲成功,再到2013年基因編輯技術(shù)CRISPR-Cas9的橫空問世,直至2021年,先是4月份Zymergen帶著十余條研發(fā)管線,在大家期待的目光中上市;9月份,合成生物學(xué)平臺企業(yè)Ginkgo Bioworks創(chuàng)下當(dāng)時史上最大SPAC并購交易,以超200億美金的市值在二級市場亮相。
一個個令人振奮的消息,從大洋彼岸迅速傳來,經(jīng)歷了20多年跌宕起伏發(fā)展的合成生物終于被推到了一個爆發(fā)節(jié)點。
就在一年前,當(dāng)時的合成生物在投資界幾乎還是默默無聞的狀態(tài),然而,到了2021年,情況發(fā)生了翻天覆地的變化,來自生物醫(yī)藥、大消費等其他領(lǐng)域的投資機構(gòu)紛紛涌入。
根據(jù)Synbiobeta數(shù)據(jù),2021年全球合成生物學(xué)領(lǐng)域融資總額約180億美元,相當(dāng)于過去12年的總和。
/ 02 /爆發(fā)的邏輯
為什么是這個時間節(jié)點火起來?
一個最為核心的原因是2015-2017年,各種新技術(shù)、新工具開始被普及,例如DNA合成、測序、編輯技術(shù)和AI工具的開發(fā),這些技術(shù)加速了菌株改造科研人員的經(jīng)驗積累和迭代試錯的速度和通量。
等這些實驗室的成果初步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,大約需要5年的時間。而2021年,這一進程與賽道里幾家公司的上市申報疊加,就被資本識別和發(fā)掘出來。
具體來說,20多年間,合成生物學(xué)一直被質(zhì)疑的問題便是能否真正以生物合成的方式產(chǎn)出可量產(chǎn)、具備成本優(yōu)勢的產(chǎn)品。而過去幾年,已經(jīng)有一批原料產(chǎn)品真正實現(xiàn)了概念驗證,包括長鏈二元酸、丙氨酸、PHA、HMO(母乳低聚糖)、膠原蛋白、一三丙二醇等。
以長鏈二元酸為例,其用途十分廣泛,既可以作為單體用于合成高性能聚酰胺,也是麝香香料、油漆、涂料、潤滑油、增塑劑、新醫(yī)藥和農(nóng)藥等的重要原材料。其制取方法主要分化學(xué)法和生物法。與化學(xué)法相比,生物法具有成本低、物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率高、污染排放少、生產(chǎn)條件溫和等特點。
凱賽生物是全球首家、也是目前唯一一家能利用生物法大規(guī)模實施長鏈二元酸產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的企業(yè),打破了國外技術(shù)壟斷。目前其長鏈二元酸產(chǎn)品在國內(nèi)市占率達95%,在國際市場的占有率也接近80%。
當(dāng)時化學(xué)法的報價是每公斤9美元,而凱賽生物的生物法報價則是每公斤5美元。成本優(yōu)勢,加上產(chǎn)能的不斷提升,2016年,英威達關(guān)閉其在美國的長鏈二元酸生產(chǎn)線,凱賽生物最終實現(xiàn)了對化學(xué)法長鏈二元酸的完整替代。
時間來到2021年,從美股到A股,合成生物幾乎經(jīng)歷了一整年的狂歡。
老牌合成生物學(xué)企業(yè)Amyris在2020年底開始股價逐步上揚,到2021年3月份時已經(jīng)從每股2美元上漲到20美元,市值超70億美金。
國內(nèi)方面,隨著華恒生物登陸A股,兩家下游的應(yīng)用型公司——華恒生物和此前已上市的凱賽生物持續(xù)大漲到2021年底。這一年,凱賽生物股價翻了一倍,華恒生物的股價更是達到了上市時的三倍多。
這讓一級市場的風(fēng)投機構(gòu)看到了合成生物學(xué)IPO退出的路徑和估值倍數(shù)增長的希望。
底層技術(shù)的發(fā)展,一些產(chǎn)品真正實現(xiàn)了概念驗證、落地,再加上二級市場的造富效應(yīng),以及碳中和理念等因素,共同造就了合成生物2021年的爆發(fā)。
/ 03 /從實驗室走向量產(chǎn)
短短兩年,合成生物賽道的光景大變,山雨欲來。
Ginkgo的市值從200億美元的高點已經(jīng)跌落至28億美元;Zymergen作為曾經(jīng)的產(chǎn)品型龍頭企業(yè),其首款商業(yè)化產(chǎn)品失敗,公司最終以僅3億美元的價格被收購,要知道其累計融資金額近10億美元;元老Amyris則在8月份宣告破產(chǎn)。
這些變故的發(fā)生似乎標(biāo)志著合成生物學(xué)領(lǐng)域的一個轉(zhuǎn)折點,龍頭企業(yè)的衰落和挫折給整個行業(yè)敲響了警鐘。
國內(nèi)的熱度也開始消退,市場迅速重新審視這一賽道。從2022年下半年至今,風(fēng)向已經(jīng)來到了另一個方向:很少考慮尚未實現(xiàn)收入或不具備產(chǎn)業(yè)化能力的初創(chuàng)公司。
因為合成生物學(xué)掀起的是生物制造業(yè)革命,一旦涉及制造,正如馬斯克說的,實驗室生產(chǎn)/原型開發(fā)是容易的,規(guī)模化生產(chǎn)才是難啃的硬骨頭。
如今走到產(chǎn)業(yè)化階段的藍晶微生物,其創(chuàng)始人張浩千在公開采訪中曾分享過這樣一段經(jīng)歷,“團隊當(dāng)時生產(chǎn)PHA(一種可降解的生物基材料)所用的菌株是嗜鹽微生物,這種微生物在高濃度鹽水中生長,能夠避免雜菌污染。這個思路在實驗室中效果很好,但是在實際生產(chǎn)中并不可行,因為它產(chǎn)生的污水是高鹽高有機質(zhì)污水,它的污水處理成本比普通污水高了兩個數(shù)量級,在實際生產(chǎn)中根本不可行。”
這反映出,從實驗室中幾克東西的合成到千克和噸級的大規(guī)模生產(chǎn),中間有道巨大鴻溝,多個環(huán)節(jié)都有可能發(fā)生偏離。
比如,生物反應(yīng)器的開發(fā)。在實驗室中,發(fā)酵傳質(zhì)速率等條件可控,但反應(yīng)器放大后,局部的微環(huán)境都會發(fā)生改變,對工藝和發(fā)酵結(jié)果影響非常大.
再比如,細胞不斷分裂,反應(yīng)器放大后,擴增代數(shù)隨之增加,可能對菌種遺傳穩(wěn)定性可能擾動;下游分離、提純,各步驟也有多種技術(shù)路線,如果工藝落后或成本高,也會影響產(chǎn)品整體的競爭力。
除此之外,原料、培養(yǎng)基的成本和穩(wěn)定供應(yīng),也必須提前考量。特別是對于大宗產(chǎn)品,工廠產(chǎn)能規(guī)劃到萬噸級別時,上游原料價格波動、原料運輸成本,乃至消耗的水/電等,都直接影響產(chǎn)品的成本。
當(dāng)然,合成生物數(shù)據(jù)驅(qū)動的邏輯,正推動著傳統(tǒng)發(fā)酵從粗放的曲線變化,走向更深入的代謝流分析;從經(jīng)驗直覺,走向與自動化設(shè)備結(jié)合的數(shù)據(jù)分析。
國內(nèi)外做合成生物起步較早、已進入量產(chǎn)階段的企業(yè),都建立了自動化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。典型如凱賽生物利用在線傳感器技術(shù),采集生物代謝過程中多個參數(shù),進行大數(shù)據(jù)分析,實施智能化控制過程,將長鏈二元酸的發(fā)酵反應(yīng)逐步放大,并實現(xiàn)產(chǎn)品成本和質(zhì)量的穩(wěn)定。
整體來說,從實驗室到工廠,必須綜合考慮技術(shù)成本和實際生產(chǎn)問題。
/ 04 /選品的邏輯
回想起2021年行業(yè)滾燙的融資熱度,到如今Amyris破產(chǎn),不得不感嘆,周期的力量:美聯(lián)儲收緊流動性的時期才是真正考驗行業(yè)和公司的時候。
當(dāng)然,相比宏觀經(jīng)濟周期,更重要的是最本質(zhì)的商業(yè)邏輯:業(yè)務(wù)到底如何賺錢。
事實上,Amyris、Zymergen各自投身生物燃料、光學(xué)薄膜,卻又鎩羽而歸的教訓(xùn),讓國內(nèi)合成生物圈形成一種共識:既要關(guān)心技術(shù),能不能做得出來;也要考慮市場上,能不能賣得出去。
也就是,選品邏輯同樣重要。
通過合成生物學(xué)技術(shù),的確能夠做出很多產(chǎn)品,大家都在布局不同的產(chǎn)品管線和應(yīng)用領(lǐng)域,關(guān)鍵是速度做得快與慢、成本做得高與低,以及市場是否真的需要。
對于初創(chuàng)企業(yè)來說,更可行的思路或許是,優(yōu)先選擇高附加值精細化學(xué)品。
如果一開始就做大宗化學(xué)品,量產(chǎn)對成本控制、產(chǎn)業(yè)化能力要求很高。比如杜邦做成1,3-丙二醇是花費巨額的資金,且經(jīng)歷很長時間才實現(xiàn)量產(chǎn)的,初創(chuàng)企業(yè)很難承受如此高成本的資金和長時間投入。
大宗商品的后端發(fā)酵生產(chǎn)規(guī)模要達到千噸或萬噸級,才能拿到一定的市場份額,并攤薄生產(chǎn)成本,比如PHA、丁二醇等生物基材料產(chǎn)品、甜菊糖苷等甜味劑等。這樣的放大量產(chǎn)的風(fēng)險勢必要謹(jǐn)慎衡量,大規(guī)模建廠也離不開重資產(chǎn)投入,需要企業(yè)能夠在資本市場持續(xù)融資。
相比之下,一些高附加值的精細化工品、高活性分子,銷售單位以公斤或克為單位,工藝放大過程中,有更強的漸進性。小試中試量級的產(chǎn)品,已能夠為企業(yè)帶去現(xiàn)金流。
當(dāng)然,最理想的則是將精細化學(xué)品做成大宗化學(xué)品的成本,這樣就可以既有利潤、又有市場。
選準(zhǔn)關(guān)鍵品類,不僅決定合成生物企業(yè)的階段性現(xiàn)金流,甚至決定著企業(yè)的整體走向。
產(chǎn)品導(dǎo)向之外,平臺導(dǎo)向也是一種商業(yè)模式。
這類企業(yè)的核心壁壘是對底盤細胞改造的技術(shù)能力,以及基因組數(shù)據(jù)庫是否強大。以海外Ginkgo Bioworks為代表,通過“生命鑄造廠”高度自動化的工作模式和代碼庫(生物數(shù)據(jù)資產(chǎn)),為廠商提供基于微生物菌株的解決方案。2022年,Ginkgo總收入達4.78億美元,但當(dāng)前市值已斬至30億美元以下,遠低于曾經(jīng)的200億美元。
這或許是因為,平臺型企業(yè)避免了研發(fā)產(chǎn)品失敗的風(fēng)險,但也放棄了后面品牌、產(chǎn)品的價值鏈,行業(yè)發(fā)展早期,純“基礎(chǔ)設(shè)施”的價值還有限。
具體到國內(nèi),也有恩和生物、衍進科技等定位為合成生物平臺型的企業(yè),但更多的還是產(chǎn)品類公司,產(chǎn)品涉及精細化工到食品、醫(yī)美、醫(yī)藥等多領(lǐng)域。
當(dāng)然,產(chǎn)品還是平臺,孰優(yōu)孰劣?還沒有定論。
已經(jīng)有先行者成功穿越合成生物學(xué)從實驗室研發(fā)轉(zhuǎn)化到工業(yè)量產(chǎn)的“死亡谷”,未來,如何更好的重塑物質(zhì)世界,將會迎來更頻繁的探索和嘗試。
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