文|經(jīng)緯創(chuàng)投
隨著投資圈全面關注“新質生產(chǎn)力”，今年政府工作報告中所提及的一些新興產(chǎn)業(yè)，變得尤其重要。除了氫能、新材料、創(chuàng)新藥等等之外，生物制造、低空經(jīng)濟是政府工作報告里首次提到的行業(yè)。
“生物制造”并不是一個新概念，中美都很重視這個賽道的巨大潛力，比如美國此前出臺過《國家生物技術和生物制造計劃》，而中國也出臺過《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》等等。
生物制造，往大一些說是“合成生物學”的最重要的應用，自2013年人類發(fā)明了基因編輯技術——CRISPR-Cas9之后，就取得了飛速發(fā)展。這項獲得了諾貝爾化學獎的技術，讓人類擁有了“上帝之手”。如果說計算機是由0、1兩個指令構成的二進制代碼組合，那么合成生物學的底層則是A（腺嘌呤）、G（鳥嘌呤）、C（胞嘧啶）、T（胸腺嘧啶）等堿基，所構成的四進制代碼組合。
更進一步，我們可以利用工程學的方法（比如“設計、構建、測試、學習”），尋找到合適的基因片段，將一系列基因組件重新設計和組合，將之放至微生物細胞里，這些微生物就變成了一個個微小的“工廠”，進行獨特的生物化學反應，最終高效地代謝出目標產(chǎn)物。
這里的目標產(chǎn)物包羅萬象，包括醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、能源、消費品等領域，隨便列舉幾個，比如用來治療瘧疾的青蒿素、mRNA新冠疫苗、食品中的低熱量糖阿洛酮糖等終端產(chǎn)品，均可歸于合成生物技術的落地?？偟膩碚f，其實包含了所有以生物體作為制造場所，來去做產(chǎn)品的各個領域，既包括了下游的產(chǎn)品公司，也包括了中上游的產(chǎn)業(yè)鏈公司。
合成生物學是一項底層技術，可以跨學科、跨行業(yè)，應用場景廣泛。所以麥肯錫預測，未來60%的物理實體都可由合成生物制造；波士頓咨詢公司（BCG）預測，到本世紀末，合成生物將廣泛應用于占全球產(chǎn)出三分之一以上的制造業(yè)，按價值計算在30萬億美元量級。
不過合成生物學領域最近遭遇了很大挫折，明星企業(yè)Amyris和Zymergen均失敗了，Amyris的破產(chǎn)是一個非常令人唏噓的案例，縱然技術尖端，但商業(yè)化道路依然危機四伏。
但從中國的角度來說，我們所強調的是“生物制造”，它屬于合成生物學領域里更偏制造的環(huán)節(jié)，不像Amyris、Ginkgo等公司所強調的高通量、代碼庫等等野心很大的講情懷方向，而是更加腳踏實地，利用國內傳統(tǒng)發(fā)酵的大規(guī)模產(chǎn)能和發(fā)酵制造功底，升級菌株，生產(chǎn)出附加值更高且盈利的產(chǎn)品。
今天這篇文章，我們就來更進一步的解釋，為什么生物制造在政府工作報告的“新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)”中，被提到了非常重要的位置？美國Amyris、Zymergen等公司的失敗，意味著什么？中國公司如何走出一條不同的道路？
·曾經(jīng)的明星公司Amyris為何失??？
·中國的生物制造不只是情懷，本質是高端制造業(yè)
1、曾經(jīng)的明星公司Amyris為何失??？
硅谷生物科技公司Amyris，曾一度被視為合成生物學界的明星，股價曾經(jīng)在2011年達到500美元/股的高位，但去年破產(chǎn)前基本在1美元/股左右徘徊，最終于2023年8月申請破產(chǎn)。
如果復盤Amyris最終破產(chǎn)的原因，對其造成很大影響的負面原因有二：一是選品失誤，二是定位不清。
第一，是選品失誤。Amyris一上來就號稱自己是“燃料和化學行業(yè)中的微軟”，因為Amyris是在“把軟件代碼寫進發(fā)酵罐里”。Amyris把自己的核心產(chǎn)品法尼烯用來生產(chǎn)石油，把巴西廉價甘蔗變成石油，確實是一個非常出彩的故事。但后來國際油價大跌，導致Amyris完全失去了成本優(yōu)勢。
并且Amyris的發(fā)酵罐不是抽油機，從來沒有人建立過這樣的工廠，在實驗室里生產(chǎn)50升和在工廠里生產(chǎn)5000萬升是完全不同的難度，這導致巨大的發(fā)酵罐里，經(jīng)常充滿了爆炸的酵母細胞尸體。Amyris完全達不到預期產(chǎn)量。
法尼烯雖然在Amyris手上失敗了，但在Amyris將其賣給了股東之一荷蘭皇家帝斯曼集團后，帝斯曼用法尼烯來生產(chǎn)維生素E，取得了巨大成功，帝斯曼也率先成為全球唯一一家用生物法生產(chǎn)維生素E的企業(yè)。這說明法尼烯并不是一個失敗的項目，只是其沒有找到合適的定位，當其定位在一個高附加值的精細化學品時，就成功了。
但此時的法尼烯已經(jīng)不再屬于Amyris了。后來Amyris也效仿帝斯曼，開始做高附加值項目，先嘗試了疫苗佐劑，后又轉向個人護理，開始生產(chǎn)一種美容護膚品材料角鯊烯，角鯊烯（以及衍生物角鯊烷）能夠幫助皮膚抵抗紫外照射和其它氧化反應導致的損傷，這種方法替代了從鯊魚肝油中提取，并且推出了自己的護膚品牌Biossance。
但個人護膚品牌這種to c的打法前期入依然太大，加上之前做生物燃料時期背上的巨額負債，Amyris一直難以盈利。
Amyris的技術是足夠優(yōu)秀的，但在選品上一直充滿了失誤，并且在這個過程中，最初構成Amyris團隊的頂級創(chuàng)業(yè)者、頂級教授，也逐漸分崩離析，多次走在破產(chǎn)邊緣。雖然前幾次都有人相救，但最后這一次還是沒能逃過破產(chǎn)的命運。
第二，是“定位不清”。Amyris先后嘗試過做芯片設計公司、品牌商、知識產(chǎn)權持有者等多種角色，試圖從中尋找一條"輕資產(chǎn)"的發(fā)展道路，把那些低利潤率的“重資產(chǎn)”環(huán)節(jié)，比如發(fā)酵、制造，都轉移給外部合作伙伴，最大限度減輕自身的生產(chǎn)負擔。
這種思路是有益的嘗試，但雖然在理論上可行，但Amyris忽略了從實驗室到工廠，需要有極強的配合（包括工藝改進等），并且在生產(chǎn)中對利潤的干擾項太多，如果無法掌控供應鏈也就無法掌控毛利，最初與OEM約定的利潤分成不一定能實現(xiàn)。綜合來說，僅做“芯片設計”可能是不夠的，還需要對供應鏈有足夠強的掌控。
并且由于美國的制造業(yè)空心化，缺乏發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的基礎，也缺乏發(fā)酵工程師，且成本太高，Amyris需要在海外尋找發(fā)酵工廠，也加重了溝通成本，導致前沿技術無法落地，整個合成生物產(chǎn)業(yè)鏈存在斷檔。Amyris頻繁轉換定位，缺乏清晰的長期戰(zhàn)略，這種不明確也導致了Amyris缺乏核心競爭力。
Amyris的失敗有其自身原因，并不能代表整個行業(yè)，更無法否定合成生物技術的潛力和前景。美國在一些前沿領域依然有足夠強的優(yōu)勢，比如杰能科的乙二醇技術，杜邦投產(chǎn)的1,3-丙二醇技術，依然處于世界一流，是合成生物技術的典范。
2、遙遙領先中國的生物制造不是故事、不是市夢率，而是高端制造業(yè)
中國和美國是全世界范圍內最重視合成生物的國家，中國在最新的支持政策里更偏向制造端。面對這項“顛覆性科技”（波士頓咨詢定義），以及未來60%的物理實體都可能由合成生物制造而成（麥肯錫），大家都不敢怠慢。
中美在合成生物上各有所長，傳統(tǒng)意義上來說美國整體的基礎研究比中國更早更強，所以在菌種生物學研究上更具優(yōu)勢，通量高、代碼庫迭代快等，然而過去10年中國在這個領域也迅速發(fā)力，尖端科學家發(fā)力明顯，合成生物學國家級基礎設施建設也迅速落地。另一方面，中國的優(yōu)勢則在于發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的基礎，成本低。中國是全球發(fā)酵大國，在現(xiàn)代生物發(fā)酵產(chǎn)品中占全球70%以上份額，全球醫(yī)藥原料85%來自中國，也擁有合成生物學領域全球最大的中間性試驗轉化平臺，供應鏈更加完整。
相比之下，生物制造環(huán)節(jié)反而是美國的短板。特別是缺乏發(fā)酵工程師，原材料進口依賴度高，且人工成本高，這導致美國合成生物供應鏈不完整，也是很多企業(yè)在最終落地環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題的原因，不得不去巴西或歐洲尋找產(chǎn)能。
但中國生物制造產(chǎn)業(yè)的問題在于，雖然產(chǎn)能規(guī)模龐大，但普遍品種老化，附加值偏低，產(chǎn)業(yè)端面臨內卷和虧損等等問題。此時如果能產(chǎn)業(yè)升級，逐漸生產(chǎn)更高附加值的產(chǎn)品，這意味著要迭代菌株并提升工藝水平，才能進入2.0時代釋放出巨大的市場潛力。
中國之所以能在現(xiàn)代生物發(fā)酵領域占全球70%以上份額，離不開近幾十年的歷史原因。在剛建國時，很多疾病肆虐，急需抗生素來滿足治療需要。于是從海外引進了一些菌種，快速建立了一波抗生素產(chǎn)能，奠定了最早的發(fā)酵工藝、設備基礎。
第二波發(fā)酵產(chǎn)能來自飼料。隨著中國養(yǎng)殖業(yè)的爆發(fā)，如今每年需要消耗120億只雞、7億頭豬，要想達到這樣的產(chǎn)量，只靠豆粕是不夠的，必須采取科學養(yǎng)殖，比如在飼料中加入各類氨基酸，比如谷氨酸、賴氨酸等等。由此，針對氨基酸的大規(guī)模發(fā)酵產(chǎn)能也被迅速建立起來，如今都達到了幾百萬噸的產(chǎn)能。之后還延伸到人類營養(yǎng)的食品配料，從果葡糖漿到黃原膠等等。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展與積累，中國已經(jīng)成為全球最大的生物發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)國。
但這些產(chǎn)品有個問題，隨著時間推移，大部分都變成低附加值，特別是在產(chǎn)能龐大的今天，有些常見的品類（例如果葡糖漿），雖然營收規(guī)模很大（往往一個廠有數(shù)十億），但仍然虧損。這就導致這些低端發(fā)酵產(chǎn)能，一方面占用了國內大量原材料資源，比如淀粉、糖、水、電，然后僅僅向全球輸出了很便宜的原料。
此時，如何盤活現(xiàn)有資產(chǎn)，讓它們能夠產(chǎn)業(yè)升級，變成了重中之重。要讓發(fā)酵產(chǎn)業(yè)從世界最大的低端工廠，升級為生產(chǎn)高附加值材料的高端制造業(yè)，政策所支持的生物制造，恰恰就是針對這樣的目標。
要想實現(xiàn)升級，最重要的是菌種改造。一個優(yōu)秀的菌株，可以讓生產(chǎn)環(huán)節(jié)不做太大改造的同時，實現(xiàn)從低附加值產(chǎn)品轉為高附加值產(chǎn)品。比如同樣是一套設備，更新菌株后，可以從生產(chǎn)3-4千元一噸的果葡糖漿，變成2-3萬元的阿洛酮糖。
當然，這里面也會面臨擴大生產(chǎn)中的“死亡谷”問題，即在實驗室里成功的菌株，到規(guī)?；a(chǎn)中卻遭遇失敗。這個問題在Amyris生產(chǎn)替代石油、Zymergen生產(chǎn)Hyaline光學薄膜時都出現(xiàn)了，在擴大生產(chǎn)規(guī)模時，發(fā)酵罐里出現(xiàn)了成批死亡的菌株。
不過微元合成的創(chuàng)始人兼CEO劉波博士認為：“死亡谷其實是一個偽命題”，中國有3000萬噸的發(fā)酵產(chǎn)能，這個行業(yè)蓬勃發(fā)展了50年，這么多菌株都沒有出現(xiàn)死亡谷，“核心還在于菌株本身不夠好?！?/p>
舉例來說，大家都非常關注三大關鍵指標：產(chǎn)量、轉化率和生產(chǎn)強度，以及下游產(chǎn)物分離難度。其中，產(chǎn)物濃度需要至少達到130-150 g/L以上，轉化率達到理論值80%以上，才能達到大規(guī)模生產(chǎn)的標準。在一些遭遇了死亡谷的案例中，前期為了達到這個指標，在試驗中加入了很多不理性的手段，比如用極端條件實現(xiàn)它，但付出了10倍的額外成本，這導致在真正的工業(yè)化生產(chǎn)中，無法復現(xiàn)，此時“死亡谷”甚至成為了一個借口。
要想突破量產(chǎn)，最核心的是在前期菌株設計中，就要采取“以終為始”的策略。要結合考慮在全球范圍內，有哪些可用的工藝流程、設備條件，這樣才更具投產(chǎn)的可能。如果僅僅在實驗室條件下，其實可以通過很多方式來做出漂亮數(shù)據(jù)，但這些“華而不實”的手段在最終生產(chǎn)中，一定很難實現(xiàn)量產(chǎn)。
當然，這就對研發(fā)的真正實力提出了極高要求，因為很多實驗室技術都不能用。誰更有菌株開發(fā)經(jīng)驗、有足夠的工業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)驗/know-how積累，有更先進的基因編輯工具和代謝流設計能力等等，誰能構筑新時代的產(chǎn)業(yè)壁壘。
最后，總結來說，生物制造是一個非常有潛力的賽道，而中國在技術端追趕得很快，同時又具備歐美欠缺的成熟產(chǎn)能和生態(tài)鏈，如果能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)技術升級，將創(chuàng)造出巨大的產(chǎn)業(yè)新效益。
從政策角度來說，自2022年的中央經(jīng)濟工作會議中，第一次把生物制造列為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，在2023年將生物制造排到了第一位，然后到今年兩會的政府工作報告中，又把生物制造提到了一個新高度，可見是一個延續(xù)性的支持，背后是一連串的努力。
當然，生物制造與傳統(tǒng)化工，并不是替代關系，更多是融合。比如最近大火的司美格魯肽，諾和諾德就是通過生物發(fā)酵法與化學合成（固樣合成）結合來做。
在如今的大環(huán)境下，Amyris和Zymergen這樣的明星公司都倒在了商業(yè)化困境之中，這意味著生物制造的發(fā)展方向越來越清晰——這應該是一個接地氣的高端制造業(yè)，而非只是宏大敘事。再無法依靠通過一個概念，經(jīng)歷多年虧損來換取未來潛在的大爆發(fā)。像Ginkgo這樣的模式（每年虧幾億美金，盈利遙遙無期），在今天的中國很難有生存空間。
歸根結底，中國的生物制造公司已經(jīng)不再需要對標美國，現(xiàn)在更需要討論的是“你的產(chǎn)品、平臺，最終能干一些什么事情？選品到底是什么樣子的？技術壁壘在哪里？成本優(yōu)勢在哪里？產(chǎn)能如何落地？如何設計產(chǎn)能爬坡的速度？什么時候能有收入和利潤？” 在中國做生物制造，最核心的是未來幾年整個公司發(fā)展落地的確定性，商業(yè)化路徑是要走得通的。
對于終端產(chǎn)品來說，一個經(jīng)驗法則是新產(chǎn)物需要降低至少20-30%的成本，或者是有新功能，才能令客戶有動力從舊有的產(chǎn)品體系中遷移出來，變化越小，新產(chǎn)品替代的速度就越慢。所以回歸產(chǎn)品思路，回歸商業(yè)本質，利用好國內的供應鏈優(yōu)勢，這不僅是公司自身發(fā)展的需要，也是推動整個生物制造行業(yè)“彎道超車”的關鍵。
