华安证券-化工行业周报:合成生物学双周报,可自然降解塑料PHA-211017

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日期:2021-10-17 22:02:14 研报出处:华安证券
行业名称:化工行业
研报栏目:行业分析 刘万鹏  (PDF) 106 页 2,500 KB 分享者:FN***G 推荐评级:增持
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研究报告内容
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  周报说明

  这是一份面向一级市场、二级市场、企业和高校的合成生物学行业周报。https://www.hibor.com.cn【慧博投研资讯】合成生物学因为底层工具的突破逐渐成为人类造物的新方式,并有望在“碳中和”背景下发展为绿色制造的主流思路之一。https://www.hibor.com.cn(慧博投研资讯)我们主要聚焦在生物制品,而非生物制药领域。我们将努力完善此周报,使其更有助于资本和产业的联动,并提前挖掘投资机会。

  深圳发布《光明区关于支持合成生物创新链产业链融合发展的若干措施》。

  10月15日,深圳市光明区发布了全国首个合成生物领域专项扶持政策——《光明区关于支持合成生物创新链产业链融合发展的若干措施》。据光明区科技创新局相关负责人介绍,措施共分支持合成生物战略科技力量建设、创新链建设、产业链建设、生态链建设以及合成生物界定等5章25条,其中对承接国家省市重点科技专项、新建改造GMP厂房、用房租金、建设产业公共服务台等四个方面的合成生物企业最高给予1000万元支持,扶持力度之大前所未有。

  中科院团队改造食气梭菌,可同步生产3种大宗化学品,总产量45g/L。

  近日,中国科学院分子植物科学卓越创新中心姜卫红、顾阳研究团队改造了食气梭菌,使其可同时高效生产三种大宗化学品——异丙醇、乙醇、3-羟基丁酸(以下称为3-HB)。经过一系列的实验,研究最终确定了敲除fadKM1基因加过表达aor1或aor2基因的工程策略,能得到813mg/L和743mg/L的异丙醇,同时观察到醋酸盐转化为乙醇的结果,相当于间接提升了乙醇的产量。研究人员还对气体发酵条件进行了优化,最优工程菌株在连续供气的发酵条件下,异丙醇、3-羟基丁酸和乙醇三种产物的总产量达到45g/L,其中异丙醇产量超过13g/L,显著高于目前已报道的食气梭菌合成水平。

  天工所张学礼等改造大肠杆菌转化葡萄糖高产乙醇酸。

  乙醇酸是一种大宗化学品,在纺织、食品加工和制药行业有着广泛的应用,预计到2024年其全球市场价值将达到4.15亿美元。可通过葡萄糖的糖酵解和乙醛酸支路途径生成乙醇酸。然而,当使用葡萄糖作为唯一碳源时,有两个瓶颈问题限制了乙醇酸的生产率和产量。第一个是通过糖酵解途径从葡萄糖生成乙醇酸的辅因子失衡,因为乙醇酸的生成需要NADPH,而糖酵解生成NADH。第二个问题是部分碳流流入三羧酸循环,而非完全进入乙醛酸支路。为了解决这些问题,来自南开大学的蔡峻老师和天津工业生物技术研究所的张学礼、朱欣娜老师合作报道了代谢改造大肠杆菌高效生产乙醇酸的策略,相关研究发表在近期的Biotechnology andBioengineering杂志上。

  新芽基因宣布与希诺谷达成合作,共同攻坚杜氏肌营养不良症。

  近日,新芽基因与北京希诺谷生物科技有限公司在北京昌平举行了共同攻坚杜氏肌营养不良症的签约仪式,双方秉承“以患者为中心”的准则,致力于帮助杜氏肌营养不良症患者解决实际问题。基于公司在研项目情况,新芽基因将结合希诺谷的犬克隆技术和基因编辑技术(包括CRISPR/Cas9或TALEN技术等),制备与DMD患者基因型一致的系列DMD家犬模型,用于新药的早期研究开发。未来,双方将会聚焦其他神经肌肉类罕见疾病进行长期、深度、全面合作,汇集更多力量,携手并肩,创新发展,力争取得实效性进展,为患者带来福音。

  《江苏省“十四五”规划》重点发展农业合成生物技术。

  近日,江苏省政府发布《江苏省“十四五”科技创新规划》,为加强基础研究与原始创新,凝练提出14个战略性前瞻性重大科学问题,其中包括合成生物学关键问题。此外还将重点发展农业合成生物技术。规划指出,以加快推进农业现代化、保障粮食安全和促进农民增收为目标,深入实施“藏粮于地、藏粮于技”战略,超前部署生物表型、农业合成生物、智慧农业等农业前沿技术和关键共性技术,加强种源“卡脖子”技术攻关,加快发展农业绿色发展关键技术,推进农业高新技术产业示范区建设,完善农业科技社会化服务体系,提高农业发展质量效益和核心竞争力,为我省乡村全面振兴和农业农村现代化提供坚实的科技支撑。

  欣贝莱生物完成千万元pre-A轮融资,用以完善、迭代合成生物绿色制造平台。

  近日,合成生物学公司欣贝莱生物宣布完成千万元的pre-A轮融资,由凯泰资本领投,华大松禾天使基金跟投。本轮融资将用于迭代建设公司的高通量自动化的细胞工厂构建平台、基于数据驱动的酶智能设计平台、以及规模化的药用化合物绿色制造平台。欣贝莱生物将通过升级高通量、自动化构建平台,增强细胞工厂生物“智”造能力;然后建设基于数据驱动的酶智能设计平台,提升关键酶的功能挖掘和理性设计能力,进一步加强在酶理性设计与深度学习方面的布局;最后通过迭代规模化发酵平台的核心设备,加速推进高附加值原料药、功能食品及其他领域产品的生物合成中试及产业化落地。

  植物肉品牌米特加完成数千万元天使轮融资。

  近日,中国植物肉品牌米特加宣布首次完成数千万元的天使轮融资,投资方为番茄资本与山东赫达。由番茄资本领投,占股5.04%,山东赫达跟投,持股增加至32.01%;此轮米特加投后估值大约为4.2亿元。米特加植物肉的核心原材料主要包含大豆拉丝或挤压蛋白(TVP)、椰子油等油脂类、核心食品添加剂“赫姆西”以及一些天然提取香精等。能够在质构、多汁感、滋气味、颜色和纹理、食品安全和营养健康等多方面进行组织重构,可以模拟肉的颗粒感及咀嚼中的肉沫感,来使得植物肉可以无限接近真肉。值得一提的是,米特加在研发方面的核心人物正是被誉为“国内植物肉第一人”的科学家张晓敏。目前,米特加淄博中试车间已经正式开工生产,设计产能为700吨左右,日均产能在2-2.5吨,此次融资资金也将用于建设米特加二期工厂,预计在2022年逐步落成投产,届时年产能将达到3万吨。同时公司将组建植物肉主要原材料大豆植物蛋白TVP生产线、核心配料“赫姆西”生产线以及核心产品“米特加”三种类型的生产线。

  Synlogic发布其合成益生菌新成果,增加L-精氨酸浓度,提高肿瘤免疫疗效。

  近日,合成生物学公司Synlogic(Nasdaq:SYBX)在《Nature ofpreclinical research》杂志上发表了该公司基于其合成生物平台设计开发的工程益生菌Nisle 1917菌株在肿瘤免疫治疗领域方面的最新研究成果。研究结果表明,该工程微生物疗法能够对肿瘤微环境进行代谢调节,并协同抗PD-L1免疫疗法提高疗效。据报道,人类肿瘤内L-精氨酸水平的增加能够大大增强免疫检查点抑制剂如PD-L1阻断疗法的抗肿瘤反应。由于直接注射增加精氨酸浓度的治疗效果并不明显,新的活性微生物疗法有可能改善治疗效果。

  美国一大学将建立一个高效的塑料废物生物降解战略,并获得美国国家科学基金会的研究和创新新兴前沿项目拨款支持。

  9月26日,近日,德克萨斯农工大学和俄克拉何马大学的研究小组称,将建立一个高效的塑料废物生物降解战略,并获得美国国家科学基金会的研究和创新新兴前沿项目提供的200万美元拨款。PlasticsEurope网站2020年发布的数据显示,全球塑料生产规模在过去六年中增长了21%,2019年达到3.68亿吨。当前对塑料废弃物的处理方式主要有3种:填埋、焚烧或回收处理。以我国2019年中国废塑料处理情况为例,填埋、焚烧、回收的垃圾各占约30%,还有7%的垃圾被遗弃。自然界中存在天然的微生物,能够降解塑料,其过程对环境友好,但是十分缓慢。基因编辑技术和合成生物学技术的出现,加速了通过微生物或生物酶降解塑料的研究,而利用工程微生物生产可降解塑料也是一大流行趋势。

  Renaissance BioScience宣布,基于酵母的RNAi生物农药靶向害虫特定基因,杀虫率高达98.3%。

  10月1日,美国一家生物工程公司Renaissance BioScience宣布:基于RNAi的生物农药技术在一项独立测试中对马铃薯甲虫(CPB)的幼虫具有98.3%的杀虫效率,大大降低了马铃薯甲虫对作物造成的损害。Renaissance专属的以酵母为载体的RNA干扰技术一个关键特征和工业优势是:它可以让每个酵母细胞都包含多个不同的基因靶向,从而大大降低和消除马铃薯甲虫对该新型生物农药产生抗性的可能性。这项最新技术在使用天然生物农药替代化学合成农药治疗虫害方面取得了重大突破,可以有效避免化学合成农药对其他生物、土壤、水或空气的广谱损害和破坏,在农业、水产养殖和医疗保健等方面都有很大的潜力。

  细胞肉香肠公司New Age Meats获2500万A轮融资,将于2022年推出其基于细胞的香肠产品。

  10月5日,香肠制造商New Age Meats宣布完成2500万美元的A轮融资,由韩国能源和房地产集团韩华领投,IndieBio、TechUVentures和Siddhi Capital跟投。最近,New Age Meats首次推出了含有植物成分的混合细胞猪肉香肠。该公司计划扩大其技术规模,到2022年开始生产,并在同年向美国市场提供“各种香肠产品”,正在等待监管部门的批准。据Marketsand Markets预测,2019年全球植物性人造肉的市场规模约为121亿美元,预计每年将以15%的复合增长率增长,到2025年将达到279亿美元,其中亚太地区的肉类替代品市场增速最快。

  利用合成生物学技术,加州食品科技公司MeliBio推出第一款人工酿造蜂蜜。

  近日,加州食品科技公司MeliBio刚刚推出了其旗舰产品,世界上第一种不是来自蜜蜂的真正蜂蜜。蜂蜜生产的主要的过程是将花粉转化为蜂蜜的组成部分。蜂蜜是糖的过饱和溶液,低温时会产生结晶,会生成结晶的是葡萄糖,不产生结晶的部分主要是果糖。MeliBi由Aaron Schaller和Darko Mandich创立于2020年。成立至今,MeliBio已经成功吸引了BigIdea Ventures、Joyance和可持续食品风险投资公司的投资。MeliBio现在可以接受B2B订单,预计将于2021年底开始交付。未来MeliBio将开发其他品种的蜂蜜,如固体、奶油蜂蜜,甚至是麦卢卡等特种蜂蜜。根据预测,无蜂蜂蜜可能会在快速增长的纯素食品市场取得成功,预计到2026年该市场将增长到310亿美元。

  明尼苏达州Calyxt公司利用机器学习,加速生产植物衍生物。

  近日,总部位于明尼苏达州的Calyxt公司宣布了新的战略方向,主要是为扩大的终端市场群和多样化的客户群提供可持续的、基于植物的合成生物学解决方案。Calyxt是一家主要通过基因编辑技术生产高豆油大豆,耐白粉病小麦,冷藏土豆,高纤维小麦,还原褐变土豆和除草剂耐受性小麦的公司,该公司于2018年就已经生产出了基因编辑大豆。Calyxt在PlantSpring中开发了早期人工智能和机器学习功能,可以从过去活动中获得的知识中进行学习和适应,并且可以与预测分析相结合以快速制作原型并提供反馈,从而加快从设计到试点和取消的时间。BioFactory是Calyxt研究人员工作的结晶,将公司的生产方法从单纯的户外农业系统扩展到环境可控、基于生物反应器的生产系统。初步结果表明Calyxt的植物细胞的生长速度是其他基于植物的系统的五倍以上。Calyxt预计将继续在PlantSpring平台和BioFactory中端到端地开发其人工智能和机器学习功能,并预计这种增强将继续缩短开发时间。它将能够在36个月内通过Calyxt的设计、工程、验证和中试级生产过程获取客户的分子需求,并开始商业规模生产。

  工业生物技术公司Cemvita Factory利用工程微生物开发生物乙烯合成新路径,中试工厂将于2022年上线。

  10月8日,总部位于休斯敦的工业生物技术初创公司Cemvita Factory利用其专有的合成生物学平台在重工业制造领域中提供服务,包括开发生物采矿技术,并致力于利用二氧化碳生产能够替代塑料的生物聚合物等。今年四月,OLCV和Cemvita共同宣布,将建造并运营一座使用二氧化碳生产乙烯的生物中试工厂。该工厂将放大当前的实验室测试生产工艺,以便实现月产量一吨乙烯的目标。该中试工厂预计将于2022年启动。Cemvita公司方面声称,其早期经济评估表明,该工厂将在未来实现每年利用来自热电厂的170万吨二氧化碳,生产出10亿磅生物乙烯的目标。今年8月,Cemvita宣布完成未透露具体金额但价值“数百万美元”的A轮融资,OLCV与8090 Partners、Seldor Capital和Climate Capital一起参与了该轮融资。这笔资金将用于支持Cemvita平台的扩大和生物数据库的开发,该数据库中包含各种不同类型摄取二氧化碳微生物的优化数据。此外,这笔资金还将用于保护知识产权和扩大商业运营流程。

  5Metis公司获千万美元融资,基于硼元素的广谱杀菌技术实现作物保护。

  5Metis是一家新的纯作物健康发现公司,成立于2021年,总部位于北卡罗来纳州三角研究园,由农业行业资深人士Steve Tuttle、Brian Green和Hannah Webb领导。5Metis的另一家母公司Boragen使用独特的基于硼元素的方式来开发具有新作用模式的强效广谱杀真菌活性的新型农业化学化合物,其作物保护库包含具有多位点作用模式以对抗抗药性的化合物,同时需要比当前产品更少的活性成分。5Metis利用两家领先的农业技术公司Boragen和AgriMetis的技术平台,将基于硼的小分子发现和合成生物学相结合,以发现作物保护的新作用模式。5Metis刚刚在超额认购的A轮优先股融资轮中从投资者那里筹集了1000万美元,这标志着Accelerator计划历史上最大的投资交易。

  细胞工厂Cellibre完成1150万美元A系列融资,推动生物大麻素商业化进程。

  近日,细胞工厂Cellibre今天宣布了完成1150万美元超额A系列融资。本轮由梅里达资本控股公司领投,其余投资者还包括公司创始人、投资仅限工业大麻的私募股权公司Entourage Effect Capital、Scott ·Gordon、Flatiron Venture Partners、L2V以及Delta Emerald Ventures。融资金将用于推动价值超过1000亿美元的大麻素产品的商业化进程。

  合成生物学公司融资加速,欣贝莱生物、米特加、New Age Meats、5Metis、Cellibre陆续完成多轮融资。

  2021年8月至今,国内外多家企业完成了新的融资。

  (1)国内企业:2021年8月,蓝晶微生物完成4.3亿元B2轮融资。翌圣生物宣布完成近3亿元人民币的B+轮融资,由CPE源峰领投。苏州艾博生物科技有限公司宣布完成总额超过7亿美元的C轮融资。本轮融资由淡马锡、景顺发展市场基金、正心谷资本、高瓴创投、云锋基金、礼来亚洲基金、博裕投资共同领投。2021年9月,单细胞测序领军企业墨卓生物科技(浙江)有限公司宣布获得1.5亿人民币的A轮融资,由华盖资本领投,源码资本和老股东比邻星创投跟投。基因编辑疗法公司瑞风生物完成数亿元人民币A+轮融资。合成生物学公司百葵锐生物于近日宣布完成数千万元人民币的天使轮融资,由上海火山石资本领投。合成生物学公司欣贝莱生物宣布完成千万元的pre-A轮融资,由凯泰资本领投,华大松禾天使基金跟投。中国植物肉品牌米特加宣布首次完成数千万元的天使轮融资,投资方为番茄资本与山东赫达。由番茄资本领投,占股5.04%,山东赫达跟投,持股增加至32.01%;此轮米特加投后估值大约为4.2亿元。

  (2)国外企业:2021年8月,美国农业公司Sound Agriculture宣布,它已经获得了4500万美元的C轮融资,本轮融资由拜耳投资部门LeapsBy Bayer领导,领先的科技风投公司Northpond Ventures也参与了本轮融资。格拉斯哥大学(Glasgow University)孵化的一家专门开发下一代绿色杀虫剂的公司SOLASTABio宣布,获得了130万英镑的种子轮融资,该融资将用来支持其天然杀虫剂的开发。专注于脑退化疾病与脑损伤基因治疗公司、宣布完成了上千万美元的Pre-A轮融资。本轮融资由凯风创投领投,元生创投、元禾原点、美国清源创投和英诺天使基金等机构跟投。PepGen, Inc.公司宣布完成超额认购的1.125亿美元交叉轮融资,由强大的财团投资者牵头。2021年9月,微生物疗法公司EnteroBiotix宣布完成2150万美元(约1550万英镑)的A轮融资。所得款项将用于推进公司的微生物组药物管线并巩固其产品开发和制造能力。此次融资由Thairm Bio(Thairm)牵头。CRISPR生物技术初创公司MammothBiosciences宣布完成Red mile Group领投的1.5亿美元D轮融资。化工脱碳公司Solugen宣布完成超过3.5亿美元的C轮融资,由GIC和Baillie Gifford领投。合成生物学细胞编程公司Ginkgo Bioworks宣布和Soaring Eagle Acquisition Corp(Nasdaq:SRNG)完成业务合并,并在纽约证券交易所(NYSE)敲响开市钟,融资16.33亿美元。致力于从微生物群落中寻找创新灵感的公司AgBiome LLC,宣布已完成1.16亿美元的D轮融资。Colossal公司宣布获得了1500万美元种子轮融资,领投方是美国亿万富翁、传奇娱乐公司前首席执行官Thomas Tull。2021年10月,香肠制造商New Age Meats宣布完成2500万美元的A轮融资,由韩国能源和房地产集团韩华领投,IndieBio、TechUVentures和SiddhiCapital跟投。5Metis在超额认购的A轮优先股融资轮中从投资者那里筹集了1000万美元,标志着Accelerator计划历史上最大的投资交易。细胞工厂Cellibre今天宣布了完成1150万美元超额A系列融资。本轮由梅里达资本控股公司领投,其余投资者还包括公司创始人、投资仅限工业大麻的私募股权公司Entourage Effect Capital、Scott ·Gordon、Flatiron Venture Partners、L2V以及Delta Emerald Ventures。

  10月以来国内主要合成生物学企业新增专利16项。

  10月以来新增公开专利:

  凯赛生物3项,分别为一种热塑性增强生物基PA56/PA66合金及其制备方法、长链二元酸产品及其精制工艺、一种从发酵液中提取长链二元酸的方法。

  华熙生物5项,分别为含透明质酸的解酒护肝组合物及其应用、干酪乳杆菌发酵滤液、制备方法及其应用、动物双歧杆菌发酵滤液、制备方法及其应用、一种含透明质酸的牙膏及其制备方法、一种含玻尿酸的头皮养护组合物及其制备方法和应用。

  微晶蓝生物2项,分别为用于生产橄榄醇和橄榄醇酸的工程化微生物、橄榄醇合成酶变体和表达其的工程化微生物。

  弈柯莱生物1项,为一种基因工程菌及其应用。

  合生基因1项,为可编程的溶瘤病毒疫苗系统及其应用

  丰原生物1项,为一种利用凝结芽孢杆菌制备含羟基羧酸及其盐的发酵培养基及发酵方法。

  瑞德林生物1项,为一种兰瑞肽的制备方法、棕榈酰三肽-1的制备方法。

  百葵锐生物2项,分别为一种生物表面活性剂及其制备方法、一种在细胞表面展示裂解酶的方法及其应用

  合成生物学研究前沿进展

  蛋白质研究领域,来自华盛顿大学的Christopher H,Bowen, Cameron J.Sargent, Ao Wang等人发表论文《微生物生产肌联蛋白(titin)的纤维具有优越的机械性能》。论文讲述了该团队采用合成生物学方法,将蛋白质聚合在工程微生物内部。利用这项技术,研究小组设计了高分子量肌联蛋白的微生物生产,然后被纺成纤维。

  基因编辑领域,来自西班牙巴塞罗那科学与技术研究所基因组调控中心的Victoria Garrido, Carlos Pi?ero-Lambea, Irene Rodriguez-Arce等人发表《Engineering a genome-reduced bacterium to eliminateStaphylococcus aureus biofilms in vivo》,团队开发出首个“活体药物”,用于治疗在医疗植入物表面生长的、对于传统抗生素具有抗药性的细菌,并完成了其在动物体内的试验。为了破坏“这道墙”,科学家们设计了一种工程化细菌。通过基因编辑,工程菌可以产生和分泌溶解生物膜结构并杀死细菌的酶。其结果表明,将经过改造的工程化细菌注射到感染部位附近,将有效摧毁由于金黄色葡萄球菌感染产生的生物膜。代谢工程领域,来自中国科学院的姜卫红、顾阳研究团队发表《 MetabolicEngineering of Gas-Fermenting Clostridium ljungdahlii forEfficient Co-production of Isopropanol,3-Hydroxybutyrate, andEthanol》,改造了食气梭菌,使其可同时高效生产三种大宗化学品——异丙醇、乙醇、3-羟基丁酸(以下称为3-HB)。经过一系列的实验,研究最终确定了敲除fadKM1基因加过表达aor1或aor2基因的工程策略,能得到813mg/L和743mg/L的异丙醇,同时观察到醋酸盐转化为乙醇的结果,相当于间接提升了乙醇的产量。研究人员还对气体发酵条件进行了优化,最优工程菌株在连续供气的发酵条件下,异丙醇、3-羟基丁酸和乙醇三种产物的总产量达到45g/L,其中异丙醇产量超过13g/L,显著高于目前已报道的食气梭菌合成水平。

  中国科学院天津工业生物技术研究所田朝光团队发表论文《Coordinationof consolidated bioprocessing technology and carbon dioxidefixation to produce malic acid directly from plant biomass inMyceliophthora thermophila》,该团队把生物炼制与固碳技术结合起来,开发了一种新型生物精炼系统,通过一种工业丝状真菌,从植物生物质中获得了迄今为止最高的苹果酸产量,该系统可以实现用1.89吨生物质生产1吨苹果酸,固定二氧化碳0.14吨。

  来自南开大学的蔡峻老师和天津工业生物技术研究所的张学礼、朱欣娜老师合作报道了代谢改造大肠杆菌高效生产乙醇酸的策略,相关研究发表在近期的Biotechnology and Bioengineering杂志上:Multiplestrategies for metabolic engineering of Escherichia coli forefficient production of glycolate。作者从丙酮丁醇梭菌中引入NADP+依赖型的3-磷酸甘油醛脱氢酶GapC,可以在糖酵解过程中氧化3-磷酸甘油醛时生成NADPH而不是NADH。作者进一步失活了可溶性转氢酶SthA,通过阻止其转化为NADH来保护NADPH。作者对异柠檬酸脱氢酶(ICDH)进行了失活,增加了乙醛酸支路的碳通量,从而提高乙醇酸的滴度。除此,作者还在以上改造基础(整合GapC,失活SthA、ICDH)上,上调了异柠檬酸裂合酶AceA和乙醛酸还原酶YcdW,最终将乙醇酸滴度增加至5.3g/L,产量为1.89mol/mol葡萄糖;优化的分批补料发酵在60小时后滴度达到41g/L,产量为1.87mol/mol葡萄糖。

  基因线路领域,来自苏黎世联邦理工学院的Martin Fussenegger教授发表论文《Therapeutic cell engineering: designing programmablesynthetic genetic circuits in mammalian cells》,介绍了用于设计治疗细胞的可用工具和策略,讨论了控制细胞行为的各种方法,列举了工程细胞在早期诊断和治疗各种疾病中的应用,展望了新兴技术融入未来细胞疗法的潜力。

  风险提示

  产业化进程不及预期的风险;菌种及配方泄露的风险;法律诉讼的风险;生物安全的风险;道德伦理的风险;下游认证不及预期的风险。

  

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