半岛入口随着投资圈全面关注“新质生产力”，今年政府工作报告中所提及的一些新兴产业，变得尤其重要。除了氢能、新材料、创新药等等之外，

　　“生物制造”并不是一个新概念，中美都很重视这个赛道的巨大潜力，比如美国此前出台过《国家生物技术和生物制造计划》，而中国也出台过《“十四五”生物经济发展规划》等等。

　　生物制造，往大一些说是“合成生物学”的最重要的应用，自2013年人类发明了基因编辑技术——CRISPR-Cas9之后，就取得了飞速发展。这项获得了诺贝尔化学奖的技术，让人类拥有了“上帝之手”。如果说计算机是由0、1两个指令构成的二进制代码组合，那么合成生物学的底层则是A（腺嘌呤）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）、T（胸腺嘧啶）等碱基，所构成的四进制代码组合。

　　更进一步，我们可以利用工程学的方法（比如“设计、构建、测试、学习”），寻找到合适的基因片段，将一系列基因组件重新设计和组合，将之放至微生物细胞里，这些微生物就变成了一个个微小的“工厂”，进行独特的生物化学反应，最终高效地代谢出目标产物。

　　这里的目标产物包罗万象，包括医药、农业、能源、消费品等领域，随便列举几个，比如用来治疗疟疾的青蒿素、mRNA新冠疫苗、食品中的低热量糖阿洛酮糖等终端产品，均可归于合成生物技术的落地。总的来说，其实包含了所有以生物体作为制造场所，来去做产品的各个领域，既包括了下游的产品公司，也包括了中上游的产业链公司。

　　合成生物学是一项底层技术，可以跨学科、 跨行业，应用场景广泛。所以麦肯锡预测，未来60%的物理实体都可由合成生物制造；波士顿咨询公司（BCG）预测，到本世纪末，合成生物将广泛应用于占全球产出三分之一以上的制造业，按价值计算在30万亿美元量级。

　　不过合成生物学领域最近遭遇了很大挫折，明星企业Amyris和Zymergen均失败了，Amyris的破产是一个非常令人唏嘘的案例，纵然技术尖端，但商业化道路依然危机四伏。

　　但从中国的角度来说，我们所强调的是“生物制造”，它属于合成生物学领域里更偏制造的环节，不像Amyris、Ginkgo等公司所强调的高通量、代码库等等野心很大的讲情怀方向，而是更加脚踏实地，利用国内传统发酵的大规模产能和发酵制造功底，升级菌株，生产出附加值更高且盈利的产品。

　　今天这篇文章，我们就来更进一步的解释，为什么生物制造在政府工作报告的“新兴产业和未来产业”中，被提到了非常重要的位置？美国Amyris、Zymergen等公司的失败，意味着什么？中国公司如何走出一条不同的道路？

　　硅谷生物科技公司Amyris，曾一度被视为合成生物学界的明星，股价曾经在2011年达到500美元/股的高位，但去年破产前基本在1美元/股左右徘徊，最终于2023年8月申请破产。

　　如果复盘Amyris最终破产的原因，对其造成很大影响的负面原因有二：一是选品失误，二是定位不清。

　　第一，是选品失误。Amyris一上来就号称自己是“燃料和化学行业中的微软”，因为Amyris是在“把软件代码写进发酵罐里”。Amyris把自己的核心产品法尼烯用来生产石油，把巴西廉价甘蔗变成石油，确实是一个非常出彩的故事。但后来国际油价大跌，导致Amyris完全失去了成本优势。

　　并且Amyris的发酵罐不是抽油机，从来没有人建立过这样的工厂，在实验室里生产50升和在工厂里生产5000万升是完全不同的难度，这导致巨大的发酵罐里，经常充满了爆炸的酵母细胞尸体。Amyris完全达不到预期产量。

　　法尼烯虽然在Amyris手上失败了，但在Amyris将其卖给了股东之一荷兰皇家帝斯曼集团后，帝斯曼用法尼烯来生产维生素E，取得了巨大成功，帝斯曼也率先成为全球唯一一家用生物法生产维生素E的企业。这说明法尼烯并不是一个失败的项目，只是其没有找到合适的定位，当其定位在一个高附加值的精细化学品时，就成功了。

　　但此时的法尼烯已经不再属于Amyris了。后来Amyris也效仿帝斯曼，开始做高附加值项目，先尝试了疫苗佐剂，后又转向个人护理，开始生产一种美容护肤品材料角鲨烯， 角鲨烯 （以及衍生物角鲨烷） 能够帮助皮肤抵抗紫外照射和其它氧化反应导致的损伤，这种方法替代了从鲨鱼肝油中提取，并且推出了自己的护肤品牌Biossance。

　　但个人护肤品牌这种to c的打法前期入依然太大，加上之前做生物燃料时期背上的巨额负债，Amyris一直难以盈利。

　　Amyris的技术是足够优秀的，但在选品上一直充满了失误，并且在这个过程中，最初构成Amyris团队的顶级创业者、顶级教授，也逐渐分崩离析，多次走在破产边缘。虽然前几次都有人相救，但最后这一次还是没能逃过破产的命运。

　　第二，是“定位不清”。Amyris先后尝试过做芯片设计公司、品牌商、知识产权持有者等多种角色，试图从中寻找一条轻资产的发展道路，把那些低利润率的“重资产”环节，比如发酵、制造，都转移给外部合作伙伴，最大限度减轻自身的生产负担。

　　这种思路是有益的尝试，但虽然在理论上可行，但Amyris忽略了从实验室到工厂，需要有极强的配合（包括工艺改进等），并且在生产中对利润的干扰项太多，如果无法掌控供应链也就无法掌控毛利，最初与OEM约定的利润分成不一定能实现。综合来说，仅做“芯片设计”可能是不够的，还需要对供应链有足够强的掌控。

　　并且由于美国的制造业空心化，缺乏发酵产业的基础，也缺乏发酵工程师，且成本太高，Amyris需要在海外寻找发酵工厂，也加重了沟通成本，导致前沿技术无法落地，整个合成生物产业链存在断档。Amyris频繁转换定位，缺乏清晰的长期战略，这种不明确也导致了Amyris缺乏核心竞争力。

　　Amyris的失败有其自身原因，并不能代表整个行业，更无法否定合成生物技术的潜力和前景。美国在一些前沿领域依然有足够强的优势，比如杰能科的乙二醇技术，杜邦投产的1,3-丙二醇技术，依然处于世界一流，是合成生物技术的典范。

　　中国和美国是全世界范围内最重视合成生物的国家，中国在最新的支持政策里更偏向制造端。面对这项“颠覆性科技”（波士顿咨询定义），以及未来60%的物理实体都可能由合成生物制造而成（麦肯锡），大家都不敢怠慢。

　　中美在合成生物上各有所长，传统意义上来说美国整体的基础研究比中国更早更强，所以在菌种生物学研究上更具优势，通量高、代码库迭代快等，然而过去10年中国在这个领域也迅速发力，尖端科学家发力明显，合成生物学国家级基础设施建设也迅速落地。另一方面，中国的优势则在于发酵产业的基础，成本低。中国是全球发酵大国，在现代生物发酵产品中占全球70%以上份额，全球医药原料85%来自中国，也拥有合成生物学领域全球最大的中间性试验转化平台，供应链更加完整。

　　相比之下，生物制造环节反而是美国的短板。特别是缺乏发酵工程师，原材料进口依赖度高，且人工成本高，这导致美国合成生物供应链不完整，也是很多企业在最终落地环节出现问题的原因，不得不去巴西或欧洲寻找产能。

　　但中国生物制造产业的问题在于，虽然产能规模庞大，但普遍品种老化，附加值偏低，产业端面临内卷和亏损等等问题。此时如果能产业升级，逐渐生产更高附加值的产品，这意味着要迭代菌株并提升工艺水平，才能进入2.0时代释放出巨大的市场潜力。

　　中国之所以能在现代生物发酵领域占全球70%以上份额，离不开近几十年的历史原因。在刚建国时，很多疾病肆虐，急需抗生素来满足治疗需要。于是从海外引进了一些菌种，快速建立了一波抗生素产能，奠定了最早的发酵工艺、设备基础。

　　第二波发酵产能来自饲料。随着中国养殖业的爆发，如今每年需要消耗120亿只鸡、7亿头猪，要想达到这样的产量，只靠豆粕是不够的，必须采取科学养殖，比如在饲料中加入各类氨基酸，比如谷氨酸、赖氨酸等等。由此，针对氨基酸的大规模发酵产能也被迅速建立起来，如今都达到了几百万吨的产能。之后还延伸到人类营养的食品配料，从果葡糖浆到黄原胶等等。经过数十年的发展与积累，中国已经成为全球最大的生物发酵产品生产国。

　　但这些产品有个问题，随着时间推移，大部分都变成低附加值，特别是在产能庞大的今天，有些常见的品类（例如果葡糖浆），虽然营收规模很大（往往一个厂有数十亿），但仍然亏损。这就导致这些低端发酵产能，一方面占用了国内大量原材料资源，比如淀粉、糖、水、电，然后仅仅向全球输出了很便宜的原料。

　　此时，如何盘活现有资产，让它们能够产业升级，变成了重中之重。要让发酵产业从世界最大的低端工厂，升级为生产高附加值材料的高端制造业，政策所支持的生物制造，恰恰就是针对这样的目标。

　　要想实现升级，最重要的是菌种改造。一个优秀的菌株，可以让生产环节不做太大改造的同时，实现从低附加值产品转为高附加值产品。比如同样是一套设备，更新菌株后，可以从生产3-4千元一吨的果葡糖浆，变成2-3万元的阿洛酮糖。

　　当然，这里面也会面临扩大生产中的“死亡谷”问题，即在实验室里成功的菌株，到规模化生产中却遭遇失败。这个问题在Amyris生产替代石油、Zymergen生产Hyaline光学薄膜时都出现了，在扩大生产规模时，发酵罐里出现了成批死亡的菌株。

　　不过微元合成的创始人兼CEO刘波博士认为：“死亡谷其实是一个伪命题”，中国有3000万吨的发酵产能，这个行业蓬勃发展了50年，这么多菌株都没有出现死亡谷，“核心还在于菌株本身不够好。”

　　举例来说，大家都非常关注三大关键指标：产量、转化率和生产强度，以及下游产物分离难度。其中，产物浓度需要至少达到130-150 g/L以上，转化率达到理论值80%以上，才能达到大规模生产的标准。在一些遭遇了死亡谷的案例中，前期为了达到这个指标，在试验中加入了很多不理性的手段，比如用极端条件实现它，但付出了10倍的额外成本，这导致在真正的工业化生产中，无法复现，此时“死亡谷”甚至成为了一个借口。

　　要想突破量产，最核心的是在前期菌株设计中，就要采取“以终为始”的策略。要结合考虑在全球范围内，有哪些可用的工艺流程、设备条件，这样才更具投产的可能。如果仅仅在实验室条件下，其实可以通过很多方式来做出漂亮数据，但这些“华而不实”的手段在最终生产中，一定很难实现量产。

　　当然，这就对研发的真正实力提出了极高要求，因为很多实验室技术都不能用。谁更有菌株开发经验、有足够的工业化生产经验/know-how积累，有更先进的基因编辑工具和代谢流设计能力等等，谁能构筑新时代的产业壁垒。

　　最后，总结来说，生物制造是一个非常有潜力的赛道，而中国在技术端追赶得很快，同时又具备欧美欠缺的成熟产能和生态链，如果能实现产业技术升级，将创造出巨大的产业新效益。

　　从政策角度来说，自2022年的中央经济工作会议中，第一次把生物制造列为战略新兴产业，在2023年将生物制造排到了第一位，然后到今年两会的政府工作报告中，又把生物制造提到了一个新高度，可见是一个延续性的支持，背后是一连串的努力。

　　当然，生物制造与传统化工，并不是替代关系，更多是融合。比如最近大火的司美格鲁肽，诺和诺德就是通过生物发酵法与化学合成（固样合成）结合来做。

　　在如今的大环境下，Amyris和Zymergen这样的明星公司都倒在了商业化困境之中，这意味着生物制造的发展方向越来越清晰——这应该是一个接地气的高端制造业，而非只是宏大叙事。再无法依靠通过一个概念，经历多年亏损来换取未来潜在的大爆发。像Ginkgo这样的模式（每年亏几亿美金，盈利遥遥无期），在今天的中国很难有生存空间。

　　归根结底，中国的生物制造公司已经不再需要对标美国，现在更需要讨论的是“你的产品、平台，最终能干一些什么事情？选品到底是什么样子的？技术壁垒在哪里？成本优势在哪里？产能如何落地？如何设计产能爬坡的速度？什么时候能有收入和利润？” 在中国做生物制造，最核心的是未来几年整个公司发展落地的确定性，商业化路径是要走得通的。

　　对于终端产品来说，一个经验法则是新产物需要降低至少20-30%的成本，或者是有新功能，才能令客户有动力从旧有的产品体系中迁移出来，变化越小，新产品替代的速度就越慢。所以回归产品思路，回归商业本质，利用好国内的供应链优势，这不仅是公司自身发展的需要，也是推动整个生物制造行业“弯道超车”的关键。