在當今全球科技日新月異的時代背景下，生物制造作為新興科技與產(chǎn)業(yè)變革的重要交匯點，正以前所未有的速度重塑著人類社會的生產(chǎn)生活方式。生物制造，這一融合了生物學(xué)、工程學(xué)、信息學(xué)等多學(xué)科交叉領(lǐng)域的先進制造技術(shù)，不僅為醫(yī)療健康、食品農(nóng)業(yè)、材料科學(xué)、環(huán)境保護等多個領(lǐng)域帶來了革命性的突破，還為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標、推動經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級提供了強大的動力源泉。

中投產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書2025》旨在全面剖析生物制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展背景、現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)與機遇，以及未來的發(fā)展趨勢與政策導(dǎo)向，為政府決策、企業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃和社會各界提供參考與借鑒。通過深入解讀生物制造的核心價值與未來潛力，將為您呈現(xiàn)一個全面、客觀、深入的生物制造產(chǎn)業(yè)畫卷。

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生物制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如同一場復(fù)雜而精妙的交響樂，需要不同領(lǐng)域、不同角色的協(xié)同演奏。合作與創(chuàng)新，作為推動產(chǎn)業(yè)前進的雙輪，正不斷打破技術(shù)壁壘、整合資源要素，引領(lǐng)生物制造從實驗室走向大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，重塑全球產(chǎn)業(yè)格局。

一、產(chǎn)學(xué)研合作：打通從實驗室到市場的 “最后一公里”

（一）跨學(xué)科協(xié)作破解技術(shù)瓶頸

生物制造的核心技術(shù)，如基因編輯、合成生物學(xué)等，往往涉及生物學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)、計算機科學(xué)等多個學(xué)科。產(chǎn)學(xué)研合作通過整合高校的基礎(chǔ)研究能力、科研機構(gòu)的技術(shù)轉(zhuǎn)化能力和企業(yè)的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗，形成跨學(xué)科協(xié)作網(wǎng)絡(luò)。例如，美國加州大學(xué)伯克利分校與 LanzaTech 公司合作，利用合成生物學(xué)技術(shù)將工業(yè)廢氣轉(zhuǎn)化為乙醇，該項目整合了微生物代謝工程（生物學(xué)）、化工工藝優(yōu)化（工程學(xué)）和數(shù)據(jù)分析（計算機科學(xué)），使廢氣轉(zhuǎn)化率提升至傳統(tǒng)工藝的 3 倍，成本降低 40%。

在中國，清華大學(xué)與華大集團合作開展的 “人工合成淀粉” 項目，通過生物化學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)和計算生物學(xué)的交叉創(chuàng)新，首次實現(xiàn)了從二氧化碳到淀粉的全合成，使淀粉生產(chǎn)從依賴農(nóng)業(yè)種植轉(zhuǎn)向工業(yè)制造，突破了自然光合作用的效率限制，相關(guān)成果發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，被譽為 “里程碑式突破”。

（二）產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟加速成果轉(zhuǎn)化

產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟通過制定行業(yè)標準、共享研發(fā)資源、聯(lián)合攻關(guān)共性技術(shù)，成為產(chǎn)學(xué)研合作的重要載體。歐盟 “工業(yè)生物技術(shù)與生物基產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”（BBI JU）匯聚了 1500 余家企業(yè)、高校和科研機構(gòu)，累計投入 47 億歐元，重點攻關(guān)生物基材料、生物能源等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。其支持的 “生物基塑料循環(huán)利用” 項目，通過聯(lián)合巴斯夫、諾維信等企業(yè)與荷蘭瓦赫寧根大學(xué)，開發(fā)出可降解塑料的閉環(huán)回收技術(shù)，使生物基塑料的回收率從 30% 提升至 75%。

中國 “生物制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟” 則聚焦生物基化學(xué)品、生物制藥等領(lǐng)域，組織金丹科技、中科合成油等企業(yè)與中科院相關(guān)院所合作，建立了從菌種篩選、工藝開發(fā)到規(guī)�；�生產(chǎn)的全鏈條協(xié)作。聯(lián)盟推動的 “生物基尼龍 66” 項目，通過共享基因編輯平臺和發(fā)酵中試基地，使關(guān)鍵中間體戊二胺的生產(chǎn)成本降低 60%，打破了國外企業(yè)對高端尼龍市場的壟斷。

（三）新型研發(fā)機構(gòu)模式創(chuàng)新

新型研發(fā)機構(gòu)以市場化機制整合產(chǎn)學(xué)研資源，成為技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)孵化的 “轉(zhuǎn)換器”。深圳先進院與騰訊合作成立的 “合成生物學(xué)創(chuàng)新研究院”，采用 “雙主任制”（學(xué)術(shù)主任 + 產(chǎn)業(yè)主任），既聚焦基礎(chǔ)研究（如人工基因組設(shè)計），又面向產(chǎn)業(yè)需求（如微生物細胞工廠開發(fā)）。該機構(gòu)開發(fā)的 “噬菌體展示技術(shù)平臺”，為抗體藥物研發(fā)提供了高通量篩選工具，使新藥研發(fā)周期從 5 年縮短至 2 年，已孵化出華大合成生物、深信生物等多家企業(yè)。

二、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同：構(gòu)建生物制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)

（一）上下游企業(yè)的垂直整合

生物制造產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋上游的菌種研發(fā)、中游的發(fā)酵生產(chǎn)和下游的產(chǎn)品應(yīng)用，各環(huán)節(jié)的協(xié)同效率決定了產(chǎn)業(yè)競爭力。美國 Ginkgo Bioworks 公司構(gòu)建的 “Foundry” 平臺，整合了 DNA 合成（上游）、菌株篩選（中游）、工藝模擬（下游）等模塊，客戶只需提交目標分子結(jié)構(gòu)，即可在 12 周內(nèi)獲得從基因設(shè)計到小規(guī)模生產(chǎn)的完整方案。這種 “端到端” 整合模式，使研發(fā)效率提升 30 倍，已為拜耳、歐萊雅等企業(yè)開發(fā)出 100 余種生物基產(chǎn)品。

在中國，中糧集團與中科院微生物所合作，構(gòu)建了 “玉米種植 — 淀粉加工 — 微生物發(fā)酵 — 聚乳酸（PLA）生產(chǎn)” 的垂直產(chǎn)業(yè)鏈。通過優(yōu)化糖化酶和乳酸脫氫酶的基因表達，使乳酸產(chǎn)率從 120g/L 提升至 180g/L，同時利用玉米芯等農(nóng)業(yè)廢棄物生產(chǎn)膳食纖維，使原料綜合利用率提升至 95%，形成 “零廢棄” 生產(chǎn)模式，PLA 成本從 3 萬元 / 噸降至 1.8 萬元 / 噸。

（二）跨界融合催生新業(yè)態(tài)

生物制造與信息技術(shù)、綠色能源等產(chǎn)業(yè)的跨界融合，正在創(chuàng)造新的經(jīng)濟增長點。丹麥諾維信與微軟合作開發(fā)的 “酶工程云平臺”，利用 AI 算法分析酶蛋白結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，預(yù)測酶的催化活性和穩(wěn)定性，使新酶開發(fā)周期從 18 個月縮短至 6 個月。該平臺已為食品、紡織等行業(yè)提供了 500 余種定制化酶解決方案，幫助客戶降低 15% 的能耗和 20% 的污染物排放。

在生物能源領(lǐng)域，日本住友商事與美國 LanzaTech 合作，將鋼廠廢氣處理與生物乙醇生產(chǎn)相結(jié)合。通過部署移動生物反應(yīng)器，將鋼鐵廠排放的一氧化碳和氫氣轉(zhuǎn)化為乙醇，每噸乙醇可減少 3 噸二氧化碳排放，同時為鋼鐵企業(yè)創(chuàng)造額外收益。這種 “工業(yè)廢氣治理 + 生物燃料生產(chǎn)” 的跨界模式，已在日本新日鐵、美國伯利恒鋼鐵等企業(yè)落地，年減排二氧化碳超 10 萬噸。

（三）區(qū)域產(chǎn)業(yè)集群的協(xié)同效應(yīng)

全球已形成三大生物制造產(chǎn)業(yè)集群，通過地理集聚實現(xiàn)資源共享和協(xié)同創(chuàng)新：

北美集群：以波士頓（基因編輯）、圣地亞哥（合成生物學(xué)）為核心，聚集了 Ginkgo、Amyris 等龍頭企業(yè)，占全球生物制造專利的 45%。波士頓地區(qū)的高校（哈佛、MIT）與企業(yè)共建 “生物制造共享實驗室”，共享價值數(shù)千萬美元的高通量篩選設(shè)備，使初創(chuàng)企業(yè)的研發(fā)成本降低 70%。

歐洲集群：以德國路德維希港（化工生物轉(zhuǎn)型）、丹麥哥本哈根（酶工程）為中心，生物基化學(xué)品產(chǎn)量占全球 32%。路德維希港的巴斯夫生物制造園區(qū)，整合了 20 余家企業(yè)和科研機構(gòu)，形成從生物催化劑開發(fā)到生物基聚氨酯生產(chǎn)的完整鏈條，園區(qū)內(nèi)企業(yè)間物流成本降低 25%，技術(shù)合作效率提升 50%。

東亞集群：中國長三角（上海、蘇州）、日本東京灣（武田制藥、三菱化學(xué)）、韓國世宗市（CJ 生物），在生物制藥、可降解材料領(lǐng)域快速崛起。上海張江生物制造園區(qū)通過 “研發(fā)飛地” 模式，吸引蘇州、杭州等地的企業(yè)入駐，共享動物房、中試車間等基礎(chǔ)設(shè)施，使企業(yè)研發(fā)投入平均減少 40%。

三、國際合作：在開放中提升全球競爭力

（一）跨國企業(yè)的技術(shù)合作

跨國企業(yè)通過聯(lián)合研發(fā)、技術(shù)許可等方式，加速生物制造技術(shù)的全球化布局。諾華與 Codexis 合作開發(fā)的 “生物催化制藥工藝”，利用定向進化技術(shù)優(yōu)化酶的催化性能，使某抗生素中間體的生產(chǎn)成本降低 50%，生產(chǎn)周期縮短 70%。該技術(shù)已在諾華位于瑞士、美國的工廠落地，并通過技術(shù)許可授權(quán)給印度 Dr. Reddy's 實驗室，實現(xiàn)全球產(chǎn)業(yè)化。

中國藥明康德與德國拜耳達成的 “合成生物學(xué)聯(lián)合研發(fā)協(xié)議”，雙方共享菌種庫和工藝數(shù)據(jù)，共同開發(fā)用于糖尿病治療的新型胰島素生產(chǎn)工藝。通過合作，拜耳的研發(fā)成本降低 30%，藥明康德則借此進入歐洲生物制藥市場，實現(xiàn)技術(shù)與市場的雙向賦能。

（二）國際組織的協(xié)同創(chuàng)新

國際組織在生物制造領(lǐng)域的標準制定、技術(shù)轉(zhuǎn)移和能力建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織（UNIDO）發(fā)起的 “全球生物制造伙伴關(guān)系”（GBMP），已吸引 50 余個國家和地區(qū)參與，建立了生物制造技術(shù)轉(zhuǎn)移中心網(wǎng)絡(luò)，累計促成技術(shù)合作項目 200 余個。其支持的 “非洲生物基產(chǎn)業(yè)發(fā)展計劃”，在肯尼亞、埃塞俄比亞等國建設(shè)生物乙醇示范項目，通過轉(zhuǎn)讓中國的秸稈發(fā)酵技術(shù)，幫助當?shù)販p少對進口石油的依賴，同時創(chuàng)造就業(yè)崗位超 1 萬個。

經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）發(fā)布的《生物制造技術(shù)路線圖》，提出了 “到 2030 年實現(xiàn)生物制造占全球制造業(yè)產(chǎn)出 10%” 的目標，并建立了跨成員國的技術(shù)指標體系，涵蓋生物基含量、碳足跡、水耗等 12 項關(guān)鍵指標，為各國政策制定和企業(yè)技術(shù)升級提供了參考框架。

（三）“一帶一路” 沿線的合作實踐

“一帶一路” 倡議為生物制造國際合作提供了重要平臺。中國與東盟國家合作開展的 “生物制造創(chuàng)新走廊” 項目，在泰國、越南建設(shè)生物基材料產(chǎn)業(yè)園，輸出中國的 PLA 生產(chǎn)技術(shù)和菌種資源，利用當?shù)刎S富的甘蔗、木薯等生物質(zhì)資源，開發(fā)可降解餐具、農(nóng)業(yè)地膜等產(chǎn)品。該項目已吸引中糧生化、金丹科技等企業(yè)投資，預(yù)計 2025 年實現(xiàn)年產(chǎn) PLA 50 萬噸，滿足東盟市場 40% 的需求。

在非洲，中國企業(yè)與南非開普敦大學(xué)合作建立的 “中非生物制藥聯(lián)合實驗室”，針對非洲高發(fā)的瘧疾、艾滋病，開發(fā)基于合成生物學(xué)的快速診斷試劑和低成本疫苗。實驗室開發(fā)的 “青蒿素合成微生物工廠”，使青蒿素生產(chǎn)成本降低 80%，已在坦桑尼亞、尼日利亞等國的醫(yī)療機構(gòu)應(yīng)用，年惠及患者超百萬。

四、未來展望：合作與創(chuàng)新的深化方向

（一）技術(shù)合作的智能化升級

AI、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將深度融入生物制造合作場景。例如，基于區(qū)塊鏈的 “全球菌種共享平臺”，可實現(xiàn)菌種知識產(chǎn)權(quán)的可信登記和交易，解決產(chǎn)學(xué)研合作中的數(shù)據(jù)共享與利益分配問題；數(shù)字孿生技術(shù)將用于跨國合作項目的工藝模擬，使不同地區(qū)的研發(fā)團隊能夠?qū)崟r協(xié)同優(yōu)化發(fā)酵參數(shù)，預(yù)計合作效率提升 60%。

（二）產(chǎn)業(yè)生態(tài)的可持續(xù)重構(gòu)

生物制造合作將更注重環(huán)境效益與社會效益的平衡。歐盟《新工業(yè)戰(zhàn)略》提出的 “生物制造循環(huán)經(jīng)濟標準”，要求合作項目必須滿足 “原料 100% 生物基、生產(chǎn)過程碳中和、產(chǎn)品 100% 可回收” 的要求；中國 “十四五” 規(guī)劃強調(diào)的 “生物制造綠色供應(yīng)鏈”，鼓勵企業(yè)與供應(yīng)商合作開發(fā)低碳工藝，如通過光伏制氫為生物反應(yīng)器提供能源，使整體碳足跡降低 70%。

（三）全球治理的協(xié)同機制

隨著生物制造技術(shù)的快速發(fā)展，生物安全、倫理審查等全球性問題需要加強國際協(xié)作。《合成生物學(xué)全球治理倡議》提出的 “技術(shù)開發(fā)與風(fēng)險評估并行” 原則，已得到 30 余個國家的響應(yīng)；世界衛(wèi)生組織（WHO）正在建立的 “生物制造倫理審查聯(lián)盟”，將制定基因編輯療法、人工合成生命等領(lǐng)域的全球倫理標準，確保技術(shù)創(chuàng)新符合人類共同價值觀。

生物制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程表明，合作與創(chuàng)新是推動技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)升級的永恒主題。從跨學(xué)科的實驗室協(xié)作到全球產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同創(chuàng)新，從區(qū)域產(chǎn)業(yè)集群的資源共享到 “一帶一路” 的國際合作，每一次合作模式的創(chuàng)新都在加速技術(shù)商業(yè)化進程，每一次技術(shù)突破都在拓展產(chǎn)業(yè)應(yīng)用邊界。正如全球生物經(jīng)濟峰會的共識所言：“沒有任何一個國家或企業(yè)能夠獨自掌握生物制造的全部鑰匙，唯有通過開放合作與協(xié)同創(chuàng)新，才能共同開啟這個萬億級產(chǎn)業(yè)的未來�！� 在這個充滿變革的時代，生物制造正以合作與創(chuàng)新為雙翼，引領(lǐng)人類走向更可持續(xù)、更具韌性的產(chǎn)業(yè)文明新時代。