中美生物技术之争，合成生物创业机遇几何？| 峰瑞创投对话

2022年，中美先后发布生物经济领域的发展规划。5月，国家发展改革委发布《“十四五”生物经济发展规划》，这是我国首部生物经济的五年规划，明确了生物经济发展的具体任务。9月12日，美国总统拜登签署《关于推进生物技术和生物制造创新以实现可持续、安全和可靠的美国生物经济的行政命令》。 

峰瑞自成立以来，就持续关注生物经济中的合成生物领域，投资了蓝晶微生物、衍微科技、芯宿科技、合生科技等企业。其中，蓝晶微生物是峰瑞天使轮投资的企业，峰瑞资本连续6轮加持，就是因为看好合成生物，看好由生物技术带来的更绿色、更健康、功能更强大的产品。

9月4日，「峰瑞创投对话·环保双碳系列」第一场直播《合成生物：从黑暗中摸索，到风口之上》，峰瑞资本合伙人马睿和蓝晶微生物联合创始人兼CEO张浩千、联合创始人兼总裁李腾，一起畅谈合成生物领域的绿色创新机会。

欢迎你在峰瑞资本视频号，点击“直播回放”，观看第一场分享的内容。我们整理了部分对话内容，主要包括以下问题：

• 从底层逻辑来看，合成生物学和环保双碳有何联系？

• 国内外客户对绿色溢价的接受度如何？

• 合成生物学领域如何做好成本控制？

• 合成生物领域会不会像创新药领域一样，出现年销量超十亿美金的“重磅炸弹”？

• 如何看待合成生物行业和产业的发展现状？

• 如何拆解合成生物学的“三步走”策略？

• 什么是评估一家公司产业化能力最简单的方法？

• 当前行业发展遇到的瓶颈是什么？

• 未来5~10年，会有哪些影响合成生物学的技术？

  
  

本期是峰瑞环保双碳系列第三篇。希望能带来不同的思考角度，也期待跟大家交流探讨（欢迎联系本场对谈的主持人，峰瑞资本合伙人马睿（[email protected]）。

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马睿：“双碳”或“减碳”与合成生物在底层逻辑上有何联系？

李腾：最初我们创业，单纯是出于对合成生物技术应用的看好。2021年全国两会将“碳达峰”、“碳中和”首次写入《政府工作报告》，在这项国家中长期战略的指引下，合成生物学有机会给社会和产业带来真正的改变。我们重新思考蓝晶微生物的出发点。现在83%的化石原料被用作能源，其余的17%用于物质生产。我们希望通过合成生物学技术解决物质生产的问题。

马睿：为什么合成生物能够帮助减碳呢？

张浩千：广受认可的碳足迹计算采用了生命周期评估法（LCA），也就是核算产品在全生命周期（包括原料、生产、分发、使用、废弃/回收等环节）中排放的温室气体总和。据测算，相比传统的石化塑料（如聚丙烯PP），每使用1kg的蓝素™（蓝晶生产的PHA）可以减少0.8~2.3kg石油基来源的二氧化碳排放。之所以会给出一个范围，是因为实际数值跟工艺和原料油种类相关。我们在生产过程中需要考量产品全周期各方面的因素，因为LCA数值的专业性不仅会影响研发、品牌，还会影响产品的销售，很多关注气候变化的客户会去计算这个数值。虽然合成生物学产品对石化制品的替代还没形成规模效应，但在LCA层面已经表现出很好的碳减效果。

马睿：你们的客户怎么看待绿色溢价？

张浩千：我们有个客户是欧洲某知名美妆品牌，他们制定了到2030年实现产品包装塑料100%源自回收或是生物基材料的明确目标，强调绿色科学和可持续发展，大幅降低产品全生命周期碳足迹。

马睿：这样的大客户也会倒逼供应链做出调整。

张浩千：对。很多大品牌都是这样，他们提出的路线既清晰又务实，对供应链建设的把控力也很强。

李腾：我们接触到的很多客户都非常务实，他们坚信并践行节能减碳。举个例子，2019年我们邀请一位海外客户过来访问，对方回绝了。原因是他为自己设定的年度碳排放指标已经用完，无法再进行跨国飞行。这给我留下了很深刻的印象，从个人生活到公司产品，他认真在做“碳减”这件事。

马睿：你们刚才介绍的都是欧洲国家，国内客户是什么情况？当时我投资蓝晶的时候，技术角度我是毫不怀疑的，但是对于国内可降解的大趋势什么时候到来，还是有疑虑的。

李腾：总体来看，这两年国内的观念转变超出了我们的预期，具体可以从两方面来看。

首先，从碳的角度，大家对于“减碳”的关注不再停留于喊口号。现在无论是企业还是政府，评价体系都从单一的经济指标扩展到并行的两个评价标准，一个从经济效益去衡量，一个从碳排放去计算。虽然很多标准还未明确，但跟碳相关的大多数东西已逐渐被货币化，且这个趋势越来越清晰。

其次，从可降解材料的应用市场来看。中国曾是全球最大的废塑料进口国，拥有完善的回收利用体系。2018年，中国正式禁止进口塑料垃圾，改变了全球的塑料生态，加快了塑料替代政策的推行，引领了全球可降解材料的政策推行和产业化落地。未来，中国将会在“双碳”中发挥更重要的作用，推动生物可降解材料行业的发展，这也是明显的趋势。

张浩千：国内一家知名茶饮品牌提供了一组非常有意思的数据：因为“禁塑令”，这家茶饮品牌将塑料吸管替换成纸吸管，结果当月订单骤减了百分之三四十。行业内许多品牌也都出现了这种情况，因为纸吸管一咬就扁，奶茶中的配料很难被吸上来，影响了用户体验。大家虽然了解环保的重要性，但体验感太差，消费者就会流失。后来，商家们引入了可降解的聚乳酸（PLA）吸管。在免费纸吸管和付费一元的可降解吸管之间，八成的消费者选择了后者，愿意承担这部分的消费溢价。

▲ 蓝晶微生物生产的可降解吸管。图片来源：蓝晶微生物

同时，从市场营销的角度来看，引入碳积分的做法也可以增加消费者对品牌的认同感和获得感。关于如何围绕“可降解”的概念赋予供应链更多的价值和机会，国外品牌有不少以借鉴的经验，包括政策配套、体系认证、消费者教育等。

李腾：我相信现在整个社会对绿色溢价是有共识的。如果我们把视角放得更远一点，从工业革命开始，人类成为地球的主宰者后，跟环境更为对立，将储存在地下几亿年几乎不参与自然循环的化石资源挖掘出来，改变了自然中碳循环的节奏。最终，人类要承担强行改变自然循环的后果，比如垃圾污染、气温升高、极端天气等问题。

而合成生物学提供了一种新的可能性。这种可能性实现的前提是生物合成的材料在质量和性能上接近传统石化材料，并且对环境更为友好。只有这样，这种绿色环保的产品才能参与到人们生产、生活的链条里面，与之相伴的商业模式才能运转起来。

所以，我们在2021年重新设定了公司的使命——让人类摆脱对石油化学能源的依赖。为了实现这个使命，我们定了三条愿景：第一条，创造一个新的产业，也就是合成生物学产业，我们希望蓝晶成为这个行业的引领者。第二条，要做100个产品，覆盖人们生活的方方面面。第三条，希望未来这100个产品能够服务50亿人。我们期待在2050年，世界上的一半人口，因为蓝晶在做的事情，重新回归到与自然和谐相处的状态。

▲ 欢迎感兴趣加入蓝晶微生物的朋友，扫码海报中的二维码，了解更多信息。

/ 02 /  

选择生物质主要是从供应和成本考量

马睿：从底层来看，合成生物学就是将碳源和氢源引入生物系统，进行生物合成的过程。合成生物技术会用到的碳源有哪些种类？

李腾：原料主要有两大类：石化原料和生物原料，其实石化原料也是由生物原料演化而来。选择生物质主要是从供应和成本考量，看它能否大规模稳定供应以及经济上是否合理。现在广泛使用的生物质原料大致分为两类：一类是糖，比如各种粮食淀粉中的葡萄糖；另一类是油，比如大豆油、蓖麻油、棕榈油。糖属于能快速传播的能量载体，而油则更适合做储存。用糖的效率会比用油高，所以糖使用得更多。 

随着生物技术的发展，可再生原料的使用变得越来越容易，比如过去很难利用的玉米秸秆、小米秸秆等纤维素原料，如今也可以从中提取可利用的糖；又比如过去是废物的餐厨废油，现在通过生物发酵技术也可实现再利用。未来还会有更多可再生性生物质原料被开发和引入。

此外，碳的本质来源是二氧化碳，由光提供能量，将空气中的二氧化碳固定成化学能，随后通过不同途径演化成各种产品。那么二氧化碳能否直接用来做生物质原料？蓝晶很早以前就开始做这一领域的基础研发，现在已经可以把二氧化碳固定下来或是直接利用。相信随着生物技术的发展，固碳的产业化趋势会越来越明晰，但需要平衡技术的可行性与经济性，包括如何实现大规模、低成本的制造。

马睿：你会如何比较这些碳源的优缺点？

张浩千：先看糖，分五碳糖、六碳糖。六碳糖的使用已经很成熟了，适合用来做一些量小、高附加值的产品，但缺点也比较明显。虽然用糖的技术难度较低，但六碳糖（如C₆H₁₂O₆）里碳原子的含量少，对于成本敏感型的产品而言，经济效益较差，这也是很多生物燃料企业面临的一个大问题。同时，还要考虑粮食供应的问题，中国虽是农业大国，但也不能把粮食用来做塑料。

马睿：所以从产业角度来看，一开始做就必须考虑清楚碳源的问题。

张浩千：对于初创公司，很难一起步就把这些考虑得特别透彻，但随着企业发展，有了长远的战略规划，就必须得考虑这方面的问题。

李腾：实话说，我们创业之初用的就是糖，当时我们认为糖在技术路线上是最合适的，但没有考虑跟人争粮的问题。所以我们二代工艺转用以非粮的植物油为原料，这意味着更高的技术挑战。

马睿：油有哪些优缺点？

张浩千：油的特点是技术要求高。虽然油的利用速率没有那么高，但利用效率很高。此外，和粮食一样，全球的油脂产量也没那么高。如果利用没有标准化的餐厨废油 ，又会导致产品品质不稳定的问题。当然，我们考虑的都是大规模量产的情况。

糖、油之外，还有纤维素。如果五碳糖能把纤维素降解成糖，这会是一个不错的解决方案，虽然转化率也不高，但优势在于成本低。纤维素的来源可比粮食便宜多了。

此外，还有合成气（如工业尾气、煤化工副产物等）的路径。美国有一家初创公司在合成气的利用上深耕了很多年，与国内的央企也有合作。这是一个非常好的技术路线，不仅解决了成本问题，也解决了企业碳排放的问题。

从技术难度来看，糖、油、纤维素、合成气，一个比一个难。从对碳减排的直接贡献来看，合成气肯定是最优的方案。如果能把整个煤化工排放的废气集中起来，用微生物将其转化为想要的产品，当然是最理想的选择。

马睿：把二氧化碳作为碳源，这项技术现在发展得怎么样？

张浩千：目前业界用微生物固定一氧化碳和甲烷的技术已较为成熟，但二氧化碳的相关技术还在研发的路上。从技术路线来看，把二氧化碳作为碳源是完全可行的。蓝藻对二氧化碳的利用就非常高效，它可以完成固碳，是维持全球碳平衡的重要物质。这些年合成生物学领域对蓝藻的研究有比较显著的进展，这是一个比较大的突破。

马睿：总结一下，在对碳源做比较时有几个重要的维度。第一，原料成本。第二，从能量密度、利用速率等角度看，这个原料是不是生物系统天然喜欢的。第三，你要去生成的产物需要什么样的building blocks（元件）。第四，使用该种原料需要对生物系统做改造的难度。

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成本控制的三个要点

马睿：蓝晶微生物做了六年，你们对于成本的控制应该比较极致了。除了要挑技术难度适中，能量密度高的碳源外，成本控制方面你们还做了哪些工作？

李腾：首先，原料的选择很重要，更重要的是原料的转化率，就是有多少原料转化到了产品中。生物制造过程跟化工最大的区别在于，它不是一个由A催化剂变成B的简单体系。而是在由A催化剂变成B的同时，还要保有A催化剂自身的活性。在这个过程中，会有许多能量和物质进到微生物里，这就需要更精确的控制，减少存留量，尽可能多地转化成想要的产品。对我们来说，原料转化率是一个非常重要的指标，这决定了原料的利用效率。

其次是能耗。在生产全流程中降低能耗也是成本控制的重要方面。能耗有很多组成要素，要素之间相互关联。降低能耗要靠技术，包括菌种、工艺及生产过程的优化，目标是把能耗降到一个极低的水平。这是个持续的过程，目前还有很大的下降空间。

张浩千：第三是废物处理。比如污水处理方式有很多种。理论上，可以先用电把污水中的水分蒸干，剩下的固体废料可以掩埋或单独焚烧。但实际情况是污水中水的比重非常高，采用电蒸干的方式会让成本飙升，所以需要其他足够经济的方法来进行处理。

李腾：同时，这几个方面不能拆开看，它是一个复杂系统。在解决第一个问题的时候可能会引入第二个问题，或是对第二个问题造成影响，需要去解决或做平衡。所以我们的目标是用低成本生产高质量的产品，这需要持续不断地努力。

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看好方向：生物基聚合物、美妆、医美

马睿：合成生物领域会不会像创新药领域一样，出现年销量超十亿美金的“重磅炸弹”？

张浩千：会。我们看好几个方向：生物基聚合物、美妆、医美。

以生物基聚合物为例。目前，应对气候变化成为国际社会最关注的议题之一，石油供给面临短缺，绿色消费观念逐渐确立并普及，这打开了生物基材料的窗口，合成生物行业迎来集中发展的机会。无论是聚乳酸，还是我们做的蓝素™PHA都刚刚起步，每种材料都有自己适配的独特场景。如果能解决体系支持的问题，把能满足大家绿色消费愿望的产品送到消费者手中，市场会有很大的拓展空间。如果我们能把PHA的成本降到一万元人民币出头，全球需求量将达到1.6亿吨，这是个万亿市场。

马睿：美妆、医美呢，这块当前市场规模不大，你们为什么看好？

张浩千：这是我们自己的看法，如果只是做功能成分，市场确实很小。而如果做成本里占比最高的基底材料（如1,3-丙二醇），这类产品用量大、成本敏感，做成了就会对整个市场产生足够大的撬动。对初创公司来说，当然可以做高附加值的产品来维持运营。但如果想撬动更大的市场，还是应该做一些难而正确的事。医美也是这样。

此外，我们也比较看好食品相关的产品。比如功能性食品，无论是特医食品，还是益生菌，我觉得都有机会。中国是全球最大的生产和消费市场之一，工业体系的上下游都比较成熟了，但这个行业已经很多年没有新的技术突破。合成生物学的引入可以在技术路线上带来一些改变。在这种背景下，我们创业享有非常大的时代红利。无论是资本还是市场，都会给你迭代空间。

马睿：既然有很多赛道可选，也会有选品失败的案例吧？

张浩千：很多。比如航空燃油就不是一个特别好的选择。

马睿：航空燃油的市场规模足够大，但不是个好市场。问题出在哪？

张浩千：我有个朋友以前在美国创业时遇到过这种问题。当时他做的是生物燃油，研发和生产都在美国，市场很大，但成本很高。只要油价低于80，就没有利润，根本养活不了一个足够大的公司。在生物技术上可行，但在经济上不可行，就属于选品失败。

马睿：接着上面的问题说，生物聚合物是一个万亿级别的市场，每个分子可能都是一个特别大的分子，甚至可能是新药的十倍。你们怎么看待小分子和大分子的市场机会？

李腾：小分子要看是不是平台性，平台性足够大且有比较明确定义的可能就二十种左右。问题在于，这些东西都能用石油的方式以很低的成本产出来。如果做一个分子唯一的优势在于生物基，但成本很高，这个产品就缺乏竞争力。

张浩千：是的，一开始客户和市场的容忍度是比较高的。我们接触的很多客户会说，即使我们生物基的产品比化学法贵五到十倍，他们都可以下单。但如果有终局意识，就会明白这种状态不可能一直持续。

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合成生物学“三步走”：品质—成本—资源配置

马睿：你们怎么看待现在的合成生物学行业和产业的发展现状？

张浩千：合成生物学当下首先要解决的是供给问题。因为有绿色溢价和创新，产业结构性机会能提供一些时间窗口的容错空间。当下，在需求广泛的背景下，成本不是首位的，重要的是能尽快生产出可满足市场需求的合格产品。一些做得不是很成功的企业，问题并非都出在成本上，而是因为没有很好地解决聚合物的杂质问题，以至于因为气味或颜色等问题，产品得不到客户的认可。

之前也有投资人朋友问我，怎么去评估一家公司的产业化能力？其实很简单。就是看他的产品打算卖多少钱，然后花100倍的价格，问能不能提供一点样品。如果不能，就一定有问题。很多问题不是出在成本上，而是出在品质上。无论是菌株、上下游工艺，还是中间原材料的问题，都可能导致难以批量供应合格产品。所以重要的是，先解决供给问题，提供合格的产品，把需求的闭环填上。即便当下的市场不大，养活公司肯定没问题。

品质解决了，之后才是削减成本。我们的经验是，每吨材料的成本降低四五千元，市场规模就会增加一个数量级。

马睿：先从0到1，满足品质要求，再降低成本，扩大市场规模。

张浩千：对。第一阶段是品质关，研发驱动；第二阶段是精益关，研发推进的同时削减成本，提高转化率；第三阶段随着体量变大，就会遇到一些如原材料供应、能耗等发展瓶颈。这时不仅要靠精益，也要靠资源配置。这个阶段就需要企业在上游资源和下游品牌上做更多的布局。

马睿：第三阶段就是一个大的产业布局。我到底是放在新疆，还是放在内蒙，哪儿的粮食过来，我怎么给它转化，我的副产卖给谁。

张浩千：这三件事不能混在一起，不同阶段有不同的重点。如果企业还处于早期阶段，产业布局并不是眼下最紧要的事。

李腾：对。就像前面提到的，其实合成生物学提供了一种可能的解决方案。理论上所有用化石的碳能做出来的东西，都可以用生物的方式进行生产。但质量是最大的问题。比如化石做出来的塑料，成本低、性能好，薄薄的一层就有很好的承重和拉升能力，是非常完美的材料，唯一的问题在于环境污染。现在做替代方案，要想真正进入产业链，且在商业上成立，至少在性能上不能与之相差太多，甚至在未来还可以品质更好。

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当前行业发展的瓶颈是标准不统一

马睿：当前行业发展遇到的瓶颈是什么？

李腾：合成生物产业发展的瓶颈主要是行业标准问题。现在的情况是大家各有各的说法，导致资源难以整合和复用。最典型的例子就是，大家对于合成生物学概念都有不同的解读。

合成生物学的狭义概念定义起来是很清晰的。但是往外延，边界就模糊了。这跟人工智能很像。当一个概念被越来越多人熟知时，很多原本不相关的行业都会往这个方向靠。反之，当这个概念没有足够的号召力时，大家又会重新强调场景。现在，随着越来越多的人关注到合成生物学，它的边界再一次被拓展。

▲ 蓝晶微生物的菌株开发平台。图片来源：蓝晶微生物

蓝晶是希望能定义一些标准的，并且也有了良好的进展，我们内部搭建的合成生物学研发平台 Synbio OS（Synthetic Biology Operating System）就是一个很好的例子。Synbio OS 覆盖了合成生物学“设计、构建、测试、发酵”四大环节，将合成生物学的影响力从实验室拓展到工业场景，使研发和生产中积累的大量过程数据和工程经验得以沉淀，并复用在新产品的研发落地中，形成“飞轮效应”。预计未来 3 年内，SynBio OS 能够将蓝晶微生物的单个产品完整研发周期在现有基础上再缩短 70%。

▲ 蓝晶微生物的工艺开发平台。图片来源：蓝晶微生物

Synio OS的原型是我们自主设计的十几个功能模块，最初是为了解决研发中遇到的一些问题，比如研发自动化、数据沉淀等。为了让内部人都能看懂，我们还定义了一些基因元件的标准。但后来我们发现，这些模块必须串到一起，否则就是数据孤岛，所以我们做了一整套系统把这些模块全部整合起来。目前这套系统我们还是自用，没有对外开放，未来我们希望它能去影响行业。如果行业能建立统一标准，合成生物学的发展会迸发出更大的力量。

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对合成生物学未来发展有重要影响的几个技术方向

马睿：未来五到十年，哪些技术会对合成生物学带来重要影响？

张浩千：跟我们相关的有两个技术。

首先是计算机辅助合成生物的设计。比如设计合成路径，是否能有一个算法能够帮我们设计出反应需要的酶；又或者设计的对象不是小分子，而是蛋白质，是整个网络，甚至是整个细胞，这其中既包括算法，也包括工具整合和对应的流程。如果有公司能实现这个辅助设计，意义会很大。当然要实现这件事难度很大，这涉及到团队对合成生物学的底层理解。

第二个我非常看好的方向是研发自动化，特别是将其与微流控结合。我们非常看好以芯片为支撑的微纳加工技术在生物技术领域的应用，因为这意味着高通量。生物技术过去二十年有几次大的飞跃，大多是由微纳加工技术向生物技术渗透带来的，比如二代测序。

还有一个跟我们没有直接关系，但我很看好的技术就是给人的细胞做染色体水平的基因编辑。相当多的遗传类疾病都是因为染色体畸变或者染色体水平上看不见的基因突变。在染色体水平对人类基因组进行操作的技术会对遗传病研究带来很大的推动。

李腾：浩千说这些我都同意。我也提两个方向。这其实是和合成生物学发展的瓶颈密切相关的，一个叫“长得慢”，一个叫“看不见”。

首先，“长得慢”。如果你要想去获得一些数据，对一个微生物来说，可能要等它两三天；对于一株植物来说，可能要等半年；如果是人，可能需要等二十多年，我们需要等待的周期是超长的。这个“超长”使得生物领域数据的天然获取难度非常大。所以，我看好引入AI去做meta-learning（元学习），靠更少的数据去预测生物的行为，用最少的数据获得最多的知识。比如AlphaFold最近在做的事，就是用很少的数据去训练人工智能，让它能够精准地通过序列预测蛋白质结构。

其次，“看不见”。因为反应发生在微观层面，肉眼是看不见的。因此合成生物学严重依赖于检测手段的发展。所以我们非常期待未来测量工具上的突破。

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