一、基因合成行业概况
基因合成是指人工合成具有特定序列的较长双链DNA，是DNA合成业务的子集。具有以下优点：
基因合成的优点
资料来源：华经产业研究院整理
基于芯片的DNA合成技术较传统方法学成本低、通量高。按照技术原理，主流的DNA合成技术可以粗略地分为四代：初代DNA合成采用亚磷酰胺三酯合成法，一般称为柱式合成；第二代DNA合成技术是基于芯片，包括喷墨法、光化学法及电化学法；第三代DNA合成技术是超高通量合成技术，即半导体结合电化学法，通量高，成本低；目前最新一代DNA合成技术是酶促合成技术，主要包括微阵列法、酵母体内DNA合成法、连接介导DNA合成法，但目前技术还不够成熟，没有商用。
历代基因合成技术对比
资料来源：中国医疗网，华经产业研究院整理
二、全球基因合成行业现状
随着高通量的基因合成技术不断迭代，基因合成的成本也在不断降低。但是基因合成作为生命科学的基础，随着生命科学的商业化应用以及科学研究的需求快速增长，全球基因合成市场规模保持稳定增长。数据显示，2021年全球基因合成市场规模约为4.35亿美元，同比增长18.2%，预计2022-2025年将保持持续增长，2027年全球基因合成市场规模预计超过11亿美元。
2020-2027年全球基因合成市场规模及增长趋势
资料来源：QYResearch，华经产业研究院整理
相关报告：华经产业研究院发布的《2022-2027年中国合成生物学技术行业市场运行现状及投资战略研究报告》
三、基因合成行业竞争格局
随着基因合成技术的不断成熟，精准治疗趋势下发展空间大。如今市场格局发生一定变化， 2020年全球前五的基因合成公司分别为IDT、Twist、Codex、Eurofins和金斯瑞。
2020年全球前五基因合成公司
资料来源：GenoFab，华经产业研究院整理
金斯瑞生物科技提供全面的生命科学研究服务及产品，主要包括基因合成及分子克隆、寡核苷酸合成、蛋白工程、多肽合成、抗体开发、分子诊断工具及基因组编辑材料。自2002年成立以来，凭借在基因合成领域领先地位。公司营收持续保持增长，由2016年的1.15亿美元迅速增长至2021年的5.11亿美元，期间年复合增速为34.75%。
2016-2021年金斯瑞生物科技营业收入及增速
资料来源：公司公告，华经产业研究院整理
金斯瑞基因合成突破性技术GenPlusTM，组合了并行合成和自动化的优势，可用于合成≤8kb的任何难度，任意载体基因，可实现超1亿碱基对（bp）的月通量，相当于100,000个基因或20个细菌基因组（同比主要竞争对手赛默飞通量产能>8.5Mbp/月）。同时公司在生产能力积极采取自动化改造，效果优良。根据公司公告，公司已在美国新泽西建立了5000平方英尺的相关自动化生产线，使公司在美国的产能扩大了十倍，每月可合成基因超过400万bp，有效缩减了在美国市场的相关运输成本和订单交付周期。我们预计随着生产线自动化的进一步升级改造，基因合成业务相关成本可降低约10%，相关基因通量可增长约60%，实现大幅度的成本降低和效率提升。
金斯瑞的基因合成业务服务内容及优势
资料来源：公司官网，华经产业研究院整理
全流程闭环服务，打造核心竞争力。金斯瑞在全球领先的合成技术之上，为客户提供从基因序列优化，整合，载体导入及后期质量控制，转染等在内的全流程闭环服务。
金斯瑞DNA合成全流程闭环服务
资料来源：公司公众号，华经产业研究院整理
四、基因合成行业发展方向
合成生物学的很多工作, 包括异源基因的密码子优化、遗传通路/代谢途径等的人工构建、基因组的重新设计与合成以及病毒疫苗的研制等都离不开基因合成。基于芯片oligo池的高通量基因合成方法是未来发展方向之一。然而,芯片oligo池除了有oligo质量的问题外,成千上万条的oligo混在一起也给后续的基因合成工作带来很大挑战。一个解决思路是在每一组oligo两端添加不同的标签序列,然后经过多轮PCR将oligo池分成多个含有双链短DNA片段的亚组,生成再结合使用多酶混合物将标签序列切除并生成混合的单链oligo亚组,并最终利用各亚组oligo合成目标DNA序列。另一种选择是将oligo分组后利用GoldenGate的方法进行快速组装,再结合高通量测序法来挑选无错的序列。相比之下,GoldenGate法在拼接复杂序列时更有优势,但是其要求待拼接序列中不能含有某些TypeIIS酶的切割位点,所以无法实现任意序列的合成。除此之外,还有多家生物科技公司在开发新的拼接方法,但是这些商业化公司往往不会公开其具体的实验方案,但是可根据其对待拼接序列的要求来推测大致的实验方案。一般来说,无论何种实验方案,何种来源的oligo, 都只能一步法合成1 Kb左右的DNA片段, 而更长的序列则需要在此基础上继续拼接获得。
华经产业研究院对中国基因合成行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析，对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析，最大限度地降低企业投资风险与经营成本，提高企业竞争力；并运用多种数据分析技术，对行业发展趋势进行预测，以便企业能及时抢占市场先机；更多详细内容，请关注华经产业研究院出版的《2021-2026年中国合成生物学技术行业投资分析及发展战略咨询报告》。
