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基因合成行業(yè)深度洞察:市場動態(tài)、產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)與未來發(fā)展方向
1、基因合成概覽
基因是生物學中攜帶遺傳信息的基本功能單位,其分子載體為脫氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)。因此,基因?qū)嵸|(zhì)上是具有遺傳功能的一段DNA或RNA序列。基因通過指導蛋白質(zhì)的合成來表現(xiàn)所承載的遺傳信息,進而調(diào)控生物個體的性狀表現(xiàn)?;蚪M是指一個細胞或生物體所包含的一整套單倍體序列,既涵蓋全部編碼基因,也包含非編碼序列與間隔序列,代表了單倍體細胞中所有DNA分子的總和。
對基因的深入認知與研究從根本上推動了生命科學及醫(yī)學研究的方法與范疇轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)了從宏觀現(xiàn)象描述向微觀分子機制探索的跨越。人工合成基因技術(shù)已廣泛應用于生命科學的幾乎所有領(lǐng)域,涉及生物制造、農(nóng)業(yè)、食品、環(huán)境等多個方向的研發(fā)與生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計,2022年全球基因合成產(chǎn)品與服務的市場規(guī)模約為75億美元,而中國市場規(guī)模已接近92億元人民幣,預計到2030年將以約15.5%的年復合增長率增長至約291.6億元人民幣。
基因合成是基于合成基因組學的一種體外合成技術(shù),是現(xiàn)代分子生物學的核心基礎(chǔ)。在該技術(shù)出現(xiàn)之前,研究人員主要依賴PCR或酶切方法從天然基因中獲取基因片段,基因來源存在較大局限性。自20世紀60–70年代(寡核苷酸合成技術(shù)于50年代出現(xiàn),基因片段合成始于60–70年代)人工基因合成方法誕生以來,研究者已能夠根據(jù)特定需求合成自然界中不存在的核苷酸序列?;蚝铣珊w從寡核苷酸短片段合成到特定基因片段構(gòu)建,再到全基因組合成的完整技術(shù)鏈條,其產(chǎn)物廣泛應用于生命科學、農(nóng)學、醫(yī)學、環(huán)境科學等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究,以及藥品、疫苗和診斷試劑的研發(fā)與生產(chǎn),應用場景十分廣泛。
2、基因合成行業(yè)的特性與特點
(1)多學科交叉融合,技術(shù)壁壘高
基因合成屬于高端生命科學技術(shù)領(lǐng)域,涉及生物學、有機化學、材料科學、計算機科學等多個學科的深度交叉,需要復合型人才與長期技術(shù)積累作為支撐,同時依賴在基因合成實踐中形成的豐富經(jīng)驗。
(2)技術(shù)迭代迅速,研發(fā)要求高
基因合成設備的長鏈堿基耦合效率、芯片合成技術(shù)(如高通量、高負載合成能力)、核苷酸與酶等關(guān)鍵原料、長片段基因合成技術(shù)、動植物全基因組合成,以及自動化合成設備與流程控制系統(tǒng)的開發(fā),均是實現(xiàn)高質(zhì)量基因合成、支撐下游應用的重要基礎(chǔ)。每一項核心技術(shù)的突破,都需要大量研發(fā)投入與深厚的技術(shù)積淀。國內(nèi)基因合成設備供應商必須持續(xù)進行技術(shù)創(chuàng)新與快速迭代,不斷提升合成片段的長度與質(zhì)量,降低單堿基合成成本,以增強市場競爭力。
(3)系統(tǒng)化與工程化的合成體系
基因合成依托系統(tǒng)化的工程設計,采用標準化、模塊化的元件構(gòu)建所需的人工合成體系。通過工程化平臺實現(xiàn)大規(guī)模個性化定制,推動基因合成向遠程定制、精準高效與規(guī)?;a(chǎn)的方向發(fā)展。
3、基因合成市場概況
(1)全球基因合成市場
現(xiàn)代人工基因合成技術(shù)已在多個應用領(lǐng)域催生出基因合成產(chǎn)品與服務的專業(yè)市場。根據(jù)客戶類型的不同,該市場可進一步劃分為科研端和工業(yè)端兩大板塊??蒲卸耸袌鲋饕沼诳蒲性盒?、研究型醫(yī)院等研究機構(gòu),這類客戶通常需要合成寡核苷酸(Oligo)、基因片段或基因組以推動前沿技術(shù)研究,其研究內(nèi)容多處于探索階段,目標多為優(yōu)化現(xiàn)有臨床技術(shù)。工業(yè)端市場則主要面向制藥企業(yè)、疫苗公司、體外診斷(IVD)企業(yè)及合同研究組織(CRO)等生產(chǎn)型客戶,其在研發(fā)與生產(chǎn)環(huán)節(jié)均有合成需求,尤其對已進入實際臨床階段的產(chǎn)品,存在規(guī)?;铣尚枨蟆kS著科研水平的提升及基因組學研究的不斷深入,基因合成在科研端的項目與資金投入預計將持續(xù)增長,科研端的成果也將逐步轉(zhuǎn)化為工業(yè)端的臨床應用及其他生命科學相關(guān)用途,從而進一步拓展基因合成的應用范圍。
基因合成市場涵蓋寡核苷酸合成、基因片段組裝、基因組合成以及合成驗證測序等相關(guān)產(chǎn)品與服務。2023年,全球基因合成(含合成測序)產(chǎn)品與服務市場規(guī)模約為82億美元。隨著人類對人工合成基因研究與應用需求的持續(xù)擴大,預計到2030年,該市場規(guī)模將增長至約162億美元,期間年復合增長率預計為10.1%。
2020-2030E年全球基因合成產(chǎn)品與服務市場規(guī)模

資料來源:普華有策
全球基因合成產(chǎn)品與服務的主要供應商包括ThermoFisher、Twist、IDT、Agilent、Eurofins、擎科生物、金斯瑞、金唯智及生工生物等企業(yè)。由于該行業(yè)技術(shù)壁壘較高,目前合成方法仍以化學合成中的柱式合成和芯片合成技術(shù)為主,而酶促合成等生物合成方法仍處于技術(shù)探索與驗證階段。全球基因合成市場的競爭格局較為激烈。
(2)中國基因合成市場
中國基因合成市場可劃分為科研端與工業(yè)端兩大領(lǐng)域,涵蓋寡核苷酸合成、基因片段組裝、基因組合成以及合成驗證測序等相關(guān)產(chǎn)品與服務。2023年,中國基因合成產(chǎn)品與服務的市場規(guī)模約為103.4億元人民幣,預計到2030年將以約14.4%的年復合增長率增長,達到約265.0億元人民幣。
2020-2030E年中國基因合成產(chǎn)品與服務市場規(guī)模

資料來源:普華有策
4、基因合成行業(yè)未來發(fā)展趨勢
(1)基因合成成本與應用轉(zhuǎn)化率提升
成本隨通量增加、自動化提升呈下降趨勢(類似基因測序的摩爾定律),但當前單堿基成本比測序高4-5個量級,制約應用轉(zhuǎn)化;核心挑戰(zhàn)是技術(shù)突破(如酶法合成未成熟,當前主流為化學法),未來高通量/自動化技術(shù)優(yōu)化將推動成本持續(xù)下降,預計2030年人工基因合成需求達480億堿基,驅(qū)動市場發(fā)展;目前國內(nèi)供應商自動化合成儀以192通道為主,產(chǎn)能仍有提升空間。
(2)科研發(fā)展驅(qū)動需求
中國科研經(jīng)費(2017-2021年1.8萬億→2.8萬億,增速10%-15%)、研究生規(guī)模(2017-2021年80.6萬→117.7萬)增長,科研經(jīng)費自主權(quán)增強(外包無額度上限),疊加政策支持(“十四五”提合成生物學),帶動基因組學研究對基因合成的需求逐年上升。
(3)下游應用場景催生需求
基因合成是編寫基因、改造生物基因等基因工程的基礎(chǔ),是合成生物學的上游模塊,隨著基因合成技術(shù)路徑的發(fā)展以及基因合成下游業(yè)務研究進展的部分業(yè)務商業(yè)化,將使基因合成在下游應用場景得到拓展。未來隨著基因合成下游應用場景的拓展,對基因合成的需求量將不斷提升,需求的類型也將持續(xù)豐富,從而推動基因合成行業(yè)的進一步高速發(fā)展。
(4)自動化技術(shù)助力發(fā)展
基因合成向“設備自動化”(合成儀、移液/質(zhì)檢設備)和“流程整合自動化”(機械臂、流水線、軟件管理)發(fā)展;國內(nèi)頭部企業(yè)單設備自動化較強,全流程自動化是方向;自動化可提效率、擴規(guī)模、降成本、減誤差、防污染,是行業(yè)重點趨勢。
5、基因合成產(chǎn)業(yè)鏈概況
基因合成產(chǎn)業(yè)鏈上游為生產(chǎn)基因合成儀器、試劑耗材(包括分子試劑、化學試劑等)和單體等設備及原材料的供應,主要參與者包括ThermoFisher、Cytiva、Biolytic、IDT和擎科生物等,因關(guān)鍵儀器比如合成儀以及高純試劑技術(shù)門檻較高,相關(guān)市場參與者具有深厚的技術(shù)積累和市場品牌知名度,因此上游供應商短期內(nèi)難以被復制或超越。
處于產(chǎn)業(yè)鏈中游的為基因合成服務提供商,其在生產(chǎn)服務方面,根據(jù)下游客戶需求,為客戶提供基因合成產(chǎn)品/服務,通過進一步優(yōu)化生產(chǎn)工藝,采用集成化、自動化產(chǎn)線,降低合成成本,提高合成準確率和交付效率。因此,合成服務商是加速下游客戶成果轉(zhuǎn)化或產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)重要力量。
產(chǎn)業(yè)鏈下游是基因合成的場景應用,主要使用者根據(jù)客戶的類型的差異細分為科研端和工業(yè)端市場??蒲卸说南掠沃饕强蒲性盒!⒀邪l(fā)型醫(yī)院等研究機構(gòu),是需要Oligo、長片段基因或基因組來進行前沿技術(shù)研究的客戶,這部分的技術(shù)大多都處于研究階段,主要用于改進臨床已應用的技術(shù);工業(yè)端的下游主要是制藥企業(yè)、疫苗企業(yè)、IVD企業(yè)和CRO公司等生產(chǎn)端客戶,在研發(fā)和生產(chǎn)過程中均有需求,對于已經(jīng)投入了實際臨床應用的相關(guān)產(chǎn)品,在生產(chǎn)過程中有規(guī)?;枨?。
6、行業(yè)競爭格局
在基因合成科研服務領(lǐng)域,國內(nèi)主要市場參與者包括擎科生物、生工生物、金斯瑞、金唯智等企業(yè);而國外市場則以Twist、IDT等公司為主要代表。然而,在基因合成設備方面,大部分市場份額仍由國外供應商主導,僅少數(shù)國內(nèi)企業(yè)成功躋身行業(yè)前列。
在基因檢測的Sanger測序科研服務領(lǐng)域,頭部企業(yè)如擎科生物、生工生物和金唯智等,具備行業(yè)領(lǐng)先的規(guī)模和服務能力。Sanger測序行業(yè)市場結(jié)構(gòu)相對集中,頭部企業(yè)約占據(jù)整體市場規(guī)模的50%。測序網(wǎng)點覆蓋與設備數(shù)量構(gòu)成廠商的核心競爭力。由于Sanger測序技術(shù)成熟度高、發(fā)展歷程較長,當前服務內(nèi)容已趨于標準化,客戶需求主要聚焦于服務質(zhì)量與響應速度。因此,市場競爭一方面依賴于測序網(wǎng)點的布局與測序通量的擴大,另一方面則需通過優(yōu)化測序工藝,提升測序質(zhì)量并降低成本。
行業(yè)內(nèi)主要企業(yè)TWIST、IDT、生工生物、金斯瑞、金唯智等。
行業(yè)內(nèi)主要企業(yè)介紹

資料來源:普華有策
《2025-2031年基因合成行業(yè)細分市場分析投資前景專項報告》涵蓋行業(yè)全球及中國發(fā)展概況、供需數(shù)據(jù)、市場規(guī)模,產(chǎn)業(yè)政策/規(guī)劃、相關(guān)技術(shù)、競爭格局、上游原料情況、下游主要應用市場需求規(guī)模及前景、區(qū)域結(jié)構(gòu)、市場集中度、重點企業(yè)/玩家,企業(yè)占有率、行業(yè)特征、驅(qū)動因素、市場前景預測,投資策略、主要壁壘構(gòu)成、相關(guān)風險等內(nèi)容。同時北京普華有策信息咨詢有限公司還提供市場專項調(diào)研項目、產(chǎn)業(yè)研究報告、產(chǎn)業(yè)鏈咨詢、項目可行性研究報告、專精特新小巨人認證、市場占有率報告、十五五規(guī)劃、項目后評價報告、BP商業(yè)計劃書、產(chǎn)業(yè)圖譜、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、藍白皮書、國家級制造業(yè)單項冠軍企業(yè)認證、IPO募投可研、IPO工作底稿咨詢等服務。(PHPOLICY:GYF)