（报告出品方/作者：天风证券，杨松、吴立、唐婕）

合成生物学基本概念

合成生物学：设计、重构生命进程

合成生物学是对生物体进行有目标的设计、改造乃至重新合成。

“合成生物学”这一名词最早出现于DNA重组技术发展的上世纪70年代，在年被EricKool重新定义为基于系统生物学的遗传工程，标志着这一学科的正式出现。合成生物学在工程学思想指导下，按照特定目标理性设计、改造乃至从头重新合成生物体系，用以解决人类食品缺乏、能源紧缺、环境污染、医疗健康等各方面的问题，是生物学、生物信息学、计算机科学、化学、材料学等多学科交叉融合的学科。

合成生物学：构建全新人工生物体系，实现目标代谢物异源表达

合成生物学产品制造步骤：合成生物学制造产品是从原料到菌种再到产品的全链条设计和优化。合成生物学可以在改造和优化天然表达体系的同时，将动物源和植物源的代谢路径构建到微生物体系中，重新合成全新的人工生物体系，最终实现目标代谢物的异源表达，将原料以较高的速率最大限度地转化为产物。

合成生物学：类比计算机编程，DBTL循环助力菌种构建

合成生物学可以与计算机编程类比。

生物合成系统层次结构功能需要从下到上逐层实现。层次设计底部是DNA、RNA、蛋白质和代谢物，可与计算机工程中晶体管、电容器和电阻类比。上一层是操纵物理过程和调节信息流动的生化反应，可与计算机工程中执行计算功能的逻辑门类比。在模块层，不同生物元件库被组装成不同作用的复杂途径，与集成电路类似。这些模块相互连接并且与宿主细胞融合，使合成生物学研究能够以程序化的方式扩展或修改细胞的行为，类似于计算机网络的功能。

合成生物学：核心内容-生物元件、基因线路、基因组工程、代谢工程

合成生物学研究内容：合成生物学在工程化策略指导下有目的地设计合成标准化生物元件，具有不同功能的生物元件按照一定逻辑构建基因线路，不同基因线路组装集成系统，获得具有特定功能的人工生命系统。

合成生物学发展回顾

合成生物学：开启生命科学革命之门的“金钥匙”

萌芽期（年以前）：基因线路在代谢工程领域的应用是这一时期的代表。典型成果：青蒿素前体在大肠杆菌中的合成。

起步期（-年）：基础研究快速发展，工程化理念日渐深入，使能技术平台得到重视，方法以及工具不断开发，“工程生物学”早期发展。

成长期（-年）：基因组编辑效率大幅提升，技术开发和应用不断拓展，技术的应用从生物基化学品、生物能源拓展至疾病诊断、药物和疫苗开发、作物育种、环境监测、生物新材料等诸多领域。

创新阶段（年以后）：合成生物学“设计—构建—测试”（Design-Build-Test，DBT）循环拓展至“设计-构建-测试-学习”（Design-Build-Test-Learn，DBTL）。生物技术与信息技术融合发展特点更加明显，半导体合成生物学、工程生物学等理念相继提出。

合成生物学：先进技术引领行业快速发展

生物技术的进步推动着合成生物学快速发展。

颠覆性使能技术是支撑合成生物学发展的关键，基因合成、基因编辑、蛋白质设计、细胞设计、高通量筛选等技术的发展对合成生物学的发展有着重要的支撑和推动作用，基因测序、DNA合成以及基因组编辑技术都是其核心使能技术。

合成生物学发展的政策推动

全球各国制定政策推动合成生物学产业发展。

合成生物学在全球范围内受到广泛

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