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底层基因技术的突破是合成生物产业发展的核心驱动力，也为商业应用提供了可能性。
分析师）Emilia Xie
1、在ESG需求的驱动以及双碳政策的扶持下，合成生物学前景广阔，但是规模化生产和商业化落地一直是盈利难题。
2、合成生物产业的开山鼻祖：Amyris尝试从toB研发平台向toC消费产品转型，为未来可持续发展提供生机。
3、国内基因重组胶原蛋白产业率先实现量化生产，龙头企业开始冲击上市。当合成生物落地美容个护，研发技术的创新是否能带动美容「成分党」崛起？
2022年，国内基因重组胶原蛋白的领军企业巨子生物和锦波生物相继递交IPO申请，合成生物学在美容个护行业掀起了「成分党」的热潮。近年来，包括创尔生物、敷尔佳在内的医美概念个护产品纷纷冲击上市，但其重营销轻研发的模式和传统美容行业的费用结构并无明显区别，他们的上市之路也因此饱受诟病、一波三折。从合成生物产业开山鼻祖Amyris的战略转型之路，我们尝试分析合成生物产业的未来商业应用之路。
自合成生物学（Synthetic Biology）一词2000年于美国化学年会首次提出,根据CB Insights数据预测，到2024年市场规模将超过189亿美元，2019-2024年复合增长率达28.8%。
在ESG需求的驱动以及双碳政策的扶持下，合成生物企业的市场空间和发展前景非常可观。历经二十年的快速发展，合成生物三大底层技术——基因测序、基因合成和基因编辑——的突破使得基因组测序成本下降了百万倍。
20世纪末启动的历史上首个人类基因组测序计划耗资约30亿美元，而20多年后的今天，应用第三代基因测序技术完成相同项目的成本不到1,000美元，在未来十年或更短的时间内，成本甚至可能降至100美元以下。
成本的断崖式下降使得人类能够积累、分析并应用大量的基因数据，并为技术从实验室走向商业应用提供了可能性。
医药和化工是合成生物产业最大的下游领域。
合成生物产业链可按照上下游分为原料创新、软硬件开发和具体产品应用三部分。在具体应用层，医药健康是合成生物产业中最大的下游领域，其次分别为化工、食品饮料、农业及其他消费品。据麦肯锡2020年的报告《生物革命：创新改变了经济、社会和人们的生活》预测，在全球范围内合成生物产业中，医药健康领域的未来经济影响占比将达到35%。未来10-20 年内，4万亿美元的经济价值将由合成生物主导，原则上全球60%的产品可以采用生物法重新生产一遍。
前车之鉴：合成生物产业化开山鼻祖Amyris的消费转型之路
虽然发展前景广阔，但是规模化生产和商业化落地一直是合成生物产业的盈利难题。
2021年，国外合成生物学独角兽Zymergen(ZY.US)和Ginkgo（DNA.US)相继登陆资本市场，也带动了国内外合成生物领域一二级投融资市场热度。然而这一类国外合成生物平台在面对规模化、商业化的时候，盈利模式仍面临巨大的不确定性。
以合成生物产业的开山鼻祖Amyris(AMRS.US)为例，2010年凭借酵母菌种合成青蒿酸（artemisnic acid）的突破性科研技术登陆美股。青蒿素是一种治疗疟疾的药物，而青蒿酸则是制成青蒿素的重要前体，传统化学合成方法不仅工艺复杂、成本高，而且环境污染大。
市场曾对Amyris的技术赋予厚望，股价也曾一路飙升。然而在从实验室走向规模化生产的道路上，Amyris却面临了重重阻碍。时至今日，公司仍未实现盈利，其股价也从2011年最高点跌去了99%，目前股价仅为2美元。
而从toB研发平台向toC消费产品的转型，为Amyris的持续发展提供生机。
在医药、化工原材料这些高研发投入、低盈利空间的领域失利之后，Amyris开始改变公司发展战略，从toB的研发平台转战toC消费，包括个人护理、清洁美容、香精香料等领域。
2021年公司实现营业收入3.42亿美元，其中43.8%来自消费领域，目前公司已经形成三大消费品牌：皮肤护理品牌Biossance、婴儿清洁护理品牌Pipette以及无热量甜味剂品牌Purecane。其明星产品Farnesene（法尼烯）通过酵母菌株发酵，经过简单转化即可得到角鲨烯，再加以去氢处理能够得到稳定优质的护肤成分角鲨烷（Squalene）。除了皮肤护理以外，角鲨烷还被广泛应用于溶剂、聚合物材料和可再生能源等领域。
2021年下半年起，Amyris更是接连推出五个消费品牌，遍布皮肤护理、头发清洁护理以及彩妆领域。根据公司的未来战略规划，2025年将预期实现20亿美元营业收入，其中消费品占比将扩大到72%，而由原材料贡献的收入占比将缩减到26%。公司计划到2030年实现零碳排放，为2万种个护产品提供清洁环保的合成生物原料，并让3亿人能够享受到这些产品带来的美丽。
美妆个护的「成分改革」：切入重组胶原蛋白
当合成生物应用于高盈利能力的美容领域，商业化落地和规模化生产成为了轻而易举的事情。
2022年，国内基因重组胶原蛋白的领军企业巨子生物和锦波生物相继递交IPO申请。
细分市场龙头企业巨子生物2021年实现营业收入15.56亿元，同比增长30.4%；毛利率和净利率分别为87.2%和53.2%；研发费用和销售费用分别为0.25亿元和3.46亿元，占营业收入的比重分别为1.6%和22.3%。
锦波生物的体量相比巨子还很小，但增幅也不容小觑。2021年实现营业收入2.33亿元，同比增长44.8%，增长主要来自重组胶原蛋白医疗器械和功能型护肤品；毛利率和净利率分别为82.3%和24.4%；研发费用和销售费用分别为0.29亿元和0.56亿元，占营业收入的比重分别为15.4%和24.0%。
锦波生物的研发费用比例远高于巨子生物，但巨子生物作为细分市场龙头具有规模优势，在前期积累多年的技术壁垒之下，开始通过市场营销驱动销售额稳健增长。
这两家公司产品的主要成分胶原蛋白（Collagen）在医疗健康以及食品饮料领域早已不是什么新鲜事物，它被广泛地运用于创面修复、止血以及药物载体中。胶原蛋白为细胞外基质的主要组成成分，是哺乳动物体内含量最多的蛋白质，占蛋白质总量的 25%-30%，约占体重的 6%。其广泛分布于结缔组织、皮肤、骨骼、内脏细胞间质及肌腔、韧带、巩膜等部位。一个正常成年人体内约有 3kg 胶原蛋白，其中约90%的胶原蛋白存在于皮肤和骨头中。
动物提取法是全球主流的胶原蛋白生产方法。动物胶原和人体胶原结构类似，早在1929年即有以磷酸溶解动物骨组织来提取胶原的专利技术，1962年United Shoe Machinaey公司成功开发商业化提取胶原的工艺，国内自1980年代开始研究从牛、猪等动物提取中提取胶原蛋白。
重组胶原蛋白技术近年来发展迅速，通过利用基因工程及合成生物学设计和修饰氨基酸序列，生产步骤主要包含序列设计、基因工程菌构建、基因工程菌发酵培养、重组胶原蛋白诱导和表达、重组胶原蛋白分离纯化。目前全球已经破解了30余种胶原蛋白的基因编码，可指导合成16种以上的胶原蛋白分子。中国是全球率先实现重组胶原蛋白量产的国家，在行业内具有领先地位。
相比于传统通过酸法或酶法从动物组织中提取制备的胶原蛋白，重组胶原蛋白拥有多重优势：1）无动物源疾病感染风险和细胞毒性；2）不存在异体胶原蛋白的免疫排斥或者过敏反应，生物活性及生物兼容性更高；3）更容易运输和储存，因为重组胶原蛋白的变性温度在72°C以上，远高于动物源性胶原蛋白的变性温度40°C；4）能以更低成本实现大规模生产等。
当基因重组技术获得突破后，成本降低使得规模化生产变成现实。2018年开始，重组胶原蛋白的市场规模开始逐渐超越动物源胶原蛋白。根据巨子生物招股书中沙利文咨询披露的数据，预计到2027年，重组胶原蛋白的市场规模将达到645亿元人民币，5年间复合增长率达到惊人的79.2%。届时重组胶原蛋白将超越透明质酸成为功效性护肤市场使用量最大的成分。
品牌口碑的建立越来越依赖研发投入
相比欧莱雅、雅诗兰黛等历史悠久、享誉国际的化妆品牌，国内品牌大多起始于2000年之后，历史不到二十年，经历了靠营销驱动的野蛮生长阶段。
当这一类靠产品研发起家的企业开始进军美容行业，这一代出生在95后、00后的主流消费群体受教育水平良好，在幼年时期便开始接触互联网，拥有广泛的信息收集渠道。各大化妆品商家通过长期市场教育降低了信息不对称，这一代年轻人有认知也有需求对化妆品的成分和功效提出更严苛的要求。在品牌营销和渠道推广之外，研发能力开始影响这一代消费群体对于产品的选择。
在中国市场，功能性护肤市场以及衍生医美市场的现存商家主要包括主打植物提取、敏感肌护理的薇诺娜（贝泰妮，300957.SZ），全球最大的透明质酸原料生产商华熙生物（688363.SH），以透明质酸为主要原料的医用敷料（敷尔佳），以透明质酸为主要原料的注射针剂的爱美客（300896.SZ），以动物源胶原蛋白为主打成分的台湾双美生物（4728.TWO）、创尔生物（831187.NQ）等等。
从透明质酸到胶原蛋白，从医用敷料到注射针剂，相比以往靠着夸大宣传野蛮生长的美容行业，功能性护肤行业巨头仍然采用重营销轻研发的费用结构，这一点在资本市场得到诟病。从创尔生物到敷尔佳的上市过程一波三折、饱受争议。
国家药监局自2020年起针对医用敷料、重组胶原蛋白类产品也陆续出台了相关命名规则和对宣传用语的监管要求，受政策监管趋严影响，华熙生物和爱美客在内的龙头企业股价也距其高点跌去了30%以上。监管要求和资本市场估值都在促使美容市场更加重视产品研发能力，重研发的企业能在资本市场上获得更好的口碑，这也有利于品牌的长期良性发展。
参考资料：
Amyris：2021年财报及2022年一季报
巨子生物、锦波生物、敷尔佳、创尔生物：招股说明书
麦肯锡，生物革命：创新改变了经济、社会和人们的生活
蓝晶微生物Bluepha，合成生物学：分子和材料创新的历史机遇
中信证券，合成生物趁势而起，颠覆传统引领未来
中信证券，胶原蛋白系列行业研究
国元证券，巨子生物新股前瞻研究
平安证券，新消费研究之胶原蛋白行业研究
