独角兽Zymergen上市在即，合成生物学千亿市场潜力加速释放
根据路透社本周二报道，美东时间 3 月 23 日，美国合成生物学公司 Zymergen 向美国证券交易委员会（SEC）提交了上市申请，计划在纳斯达克上市，股票代码为 ZY。
该报道还指出，事实上 Zymergen 已于今年 1 月 25 日秘密提交了招股文件，JPMorgan、Goldman Sachs 是本次发行的主承销商。
根据招股书，Zymergen 计划通过首次公开发行筹资约 1 亿美元。不过，截止目前，该公司暂未披露计划出售的股票数量或定价，金额可能会改变。有业内人士预计，Zymergen 在 IPO 后的市值可能在 50-100 亿美元之间。
（来源：Zymergen 官网）
成立于 2013 年的 Zymergen 正处于合成生物学产业化第二波浪潮中，目前已经发展成为该领域的独角兽公司。该公司提交的文件还显示，Zymergen 尚未从产品销售中获得任何收入，但通过合作获得了近 350万 美元的收入。
合成生物学诞生于 21 世纪初，现在发展到了 “弱冠” 之年。2000 年 - 2010 年，合成生物学领域掀起了第一波产业化浪潮。在这一阶段，大部分合成生物学公司还处于早期探索阶段，合成生物学的应用潜力有待进一步释放，部分公司新陈代谢、交替变迁，也有部分进入了新的发展阶段；2010 年以后，合成生物学掀起第二波产业化浪潮，迎来黄金发展期。
随着合成生物学驶入发展的快车道，资本和市场也将目光转向合成生物学领域。自 2010 年以来，全球合成生物学领域累计共发生 391 起融资事件。
第一波浪潮下，合成生物学领域的 “老兵” 平台型公司 Amyris 已于 2010 年登陆纳斯达克，现市值近 35 亿美元；第二波浪潮下，明星公司 Zymergen 又会有怎样的表现？
对此，生辉采访了国内合成生物学领域领域的多名业内人士。
原 Amyris 高层把关，软银、高盛等纷纷入局
“基于石油生产的材料的创新步伐已经停滞，我们看到了生物学的未来。自然是最好的制造系统，因此我们决定与自然为伴，发现、设计和创造更好的产品。”Josh Hoffman 博士这样谈 Zymergen 的出发点，他是 Zymergen 的首席执行官兼联合创始人，也是 Norcob Capital 的合伙人。
2013 年，他与 Zach Serber、Jed Dean 强强联合，共同创办了 Zymergen。Zach Serber 拥有多年生物技术产业经验以及多项生物分子发现和微生物工程专利。此前曾任 Amyris 的生物学总监，现在担任 Zymergen 首席科学家；Jed Dean 是微生物工程自动化的众多专利的发明者，曾在 Amyris 和斯坦福大学基因组技术中心开发了生命科学技术和自动化技术，现任运营和工程副总裁。
图 | Zymergen 创始团队，从左到右分别是 Josh Hoffman、Zach Serber、Jed Dean（来源：Zymergen 官网）
Zymergen 是一家合成生物学领域的平台型公司，既拥有底层技术，同时又将公司业务扩展到了应用领域，打通了 “Design-Build-Test-Learn”（设计 - 建造 - 测试 - 学习）的商业闭环。与另一家合成生物学知名公司 Ginkgo Biowork（以下简称为 Ginkgo）不同，Ginkgo 更倾向于搭建一个生物研发自动化平台，进而扮演创业公司孵化器角色。
如果把合成生物学比作是人的成长阶段，2010 年可以看做是其发展的分水岭。2010 年之前，合成生物学处于儿童阶段，懵懵懂懂，对外界充满好奇；2010 年之后，合成生物学进入了青少年阶段，这是认知形成的最重要的阶段，对于整体发展至关重要。
成立于 2013 年的 Zymergen 正处于全球合成生物学第二波浪潮之下，与早期探索阶段不同，这一时期合成生物学行业总体发展势头良好，日渐受到了资本的认可和看好。
“基因组学革命和计算生物学带来的这场合成生物学浪潮将会持续下去，并在多个产业部门创造新机遇。” 在其完成 D 轮融资时，软银的高级任事股东 Deep Nishar 曾这样说。
图 | 新技术加速了合成生物学的设计 - 建造 - 测试 - 学习周期（来源：Nature Communication）
根据 Crunchbase 的数据，Zymergen 在成立 一年便获得了 2 百万美元的天使轮融资，此后完成近 9 亿美元的融资，其中软银愿景基金更是两轮参与。2016 年，完成 B 轮融资后，诺贝尔物理学奖得主、美国前能源部长朱棣文也加入 Zymergen 董事会。
（来源：生辉根据公开资料整理）
Zymergen 创始人们看好自然或者生物学的潜力，宣称要将生物学潜力应用到工业领域，利用生物制造产品 ——“生物制造”（biofacturing）。而要真正实现 “生物制造”，往往流程比较复杂，需要多要素、多系统的整合。
Zymergen 实现 “生物制造” 的关键在于将合成生物学（包括基因组学）、机器学习技术和自动化技术优势有机整合在一起。Zymergen 拥有核心专利的技术平台融合了分子生物学、数据科学、自动化和基因组学技术。利用该平台可以在大自然目录中精准搜索、定位所需分子，利用生物学方式生产分子所需的微生物细胞，并将这些分子快速推向市场。
（来源：Zymergen 官网）
Zymergen 利用合成生物学底层技术实现 “生物制造”，而 AI、机器学习、自动化则为 “生物制造” 的产业化按下了加速键，提高了生物合成的生产效率。
“ Zymergen 已经找到了如何以强大的新方法将基因组学，机器人技术和机器学习相结合，从而对微生物进行工程改造，在多个领域中生产可再生的下一代材料。” 朱棣文说。
生物界的 “谷歌搜索引擎”
Zymergen 的投资机构 Hanwha 资产管理公司曾这样描述 Zymergen 所做的事情，“通过科技的结合，Zymergen 可以像探索新空间一样探索生物学，这和谷歌的搜索引擎很像。”
可以说 Zymergen 搭建了生物界的 “谷歌搜索引擎” 系统，这套系统融合了 AI、自动化技术，实现了从上游生物基因数据库筛选分子、利用合成生物学方式生产微生物、再到下游产品研发、生产、落地应用的全产业链条。
国内合成生物学公司蓝晶微生物（Bluepha）联合创始人兼 CEO 张浩千博士告诉生辉，Zymergen 的核心竞争力就在于其强大的创新体系。这也是其核心竞争壁垒所在，因为后续公司很难单靠一两个环节完成这种全产业链的创新。
具体可以分成两个维度来看：一是，Zymergen 在生物研发自动化表现非常亮眼，拥有庞大的微生物基因组数据库，这个数据库比现存的公共数据库还要大；二是全产业链布局，创新环节非常完整、涵盖超长链条，从最上游的生物基因数据、合成生物学研发自动化，到下游的材料科学、材料设计、改性和加工聚合。
Zymergen 的科学家没有从假设或已知的代谢途径入手，而是将机器放到了整个基因组数据库上。Josh Hoffman 曾指出 “我们发现，在菌株工程中，至少有一半有益变化偏离了原代谢途径，一些代谢途径位于基因组的非编码区。”
据了解，Zymergen 已经建立了庞大的基因数据库，并利用该数据库创建全新的 “生物积木”。官方宣称该基因数据库是全球受专利保护的最大基因组数据库，约 2.4 TB 容量，是公共基因组数据库大小的 5 倍。
（来源：Zymergen 官网）
具体流程是，当客户下单后，利用仿真软件在生物分子数据库中进行搜索匹配，通过数字化方式预测分子的性质，然后建立符合该分子的模型，利用 AI 算法筛选出最佳性能分子；确定最佳性能分子后，利用其基因数据库着手设计生产能够制造这种分子的底盘微生物。
Zymergen 采用了 “即插即用” 方案设计和生产微生物。当 Zymergen 设计一种微生物时，可以通过组装不同的生物积木或者是简短补充调整相应的代谢路径组成产品线，设计并生产所需微生物。
接下来就是如何规模化量产这种微生物，而实现量产的助推器就是 AI 和自动化系统。
中国科学院深圳先进技术研究院材料合成生物学研究中心研究员钟超博士十分认可 AI 和自动化系统在合成生物学实现产业化中所扮演的角色。
“利用生物合成代谢途径生产高附加价值产物，很多时候其产能和成本并不一定能够媲美传统的化学合成方法，因此很长一段时间以来，化学合成仍然是很多化工、材料大宗产品首选的生产方式。但是，随着机器学习、人工智能和自动化等技术的发展以及与合成生物学的融合，产能不断提高而成本大大降低。此外，利用 AI、自动化等技术可以快速在海量数据库中筛选出最合适的代谢途径和菌株，更有利于合成生物学研究的产业化落地。” 钟超博士说。
Zymergen 会对微生物基因进行微调，根据自动化和机器学习算法创建、测试数十亿种基因设计；然后利用定制的分析软件和算法测量这些设计，基于结果提出新的基因设计方案，再评估和设计，最后真正大规模生产、复制出最佳的微生物基因。基于这一搜索系统，2019 年，Zymergen 为客户设计了 10 万多种微生物菌株，通过微生物设计制造的产品约为 12 亿磅。
（来源：Zymergen 官网）
百葵锐首席科学官李华珍博士同样认可 AI 在生物制造中的重要作用。他认为，Zymergen 的核心技术壁垒之一在于机器学习辅助产品设计，机器学习准确与否取决于其所输入的指令 —— 程序的准确与否。
“AI 学习及高通量筛选相当大程度上决定了合成生物学创新企业能否走得更远，飞得更高。Zymergen 在这一方面展现了相当的实力及潜力。Ginkgo Bioworks 更偏重细胞工程及基因编辑，而 Zymergen 则在机器学习上更显优势。” 李华珍博士补充道。
国内合成生物学公司一兮生物创始人刘振云博士的观点也比较相似。他认为，与 Ginkgo 相比，Zymergen 更具有互联网思维，而 Ginkgo 更重视搭建生态系统。
官网显示，基于 AI、自动化系统，Zymergen 的生产过程只需传统方式一半的时间，成本仅为传统方法的十分之一，而且无需耗费大量能源、有毒化学药品和基础设施。Josh Hoffman 曾表示，Zymergen 可以很轻易的将任何行业的公司的利润提高 3-5 倍。
产品是发展支点
“未来 10-20 年，4 万亿美元的经济价值将由合成生物主导。”麦肯锡这样总结合成生物产业的未来价值。
目前，生物合成技术越来越多地应用于医疗保健、农业、化学品、能源、消费品、食品和饮料等领域，Zymergen 的业务范围涵盖了电子产品、医疗健康、农业等多个领域。
张浩千博士认为，Zymergen 上市的关键驱动力是其自研产品 Hyaline——聚酰亚胺薄膜，现在 Zymergen 正在推动该产品应用于电子产品等下游领域。具体来说，第一，Hyaline 展现了一种想象力，它展现了生物是如何设计、生产新材料的；第二，聚酰亚胺本身是一个市场想象空间非常大的产品，年复合增长率为 60%左右。
众所周知，聚酰亚胺是最常见的一种柔性屏材料，被广泛应用于电子产品中。然而，该材料长久以来都面临着耐折叠性以及耐热性等问题。
“Zymergen 用合成生物学的方法合成了带有氟原子的二胺单体，然后和住友化学合作用来做聚合，最终生产出现在的明星产品 Hyaline。”张浩千博士这样解释 Hyaline的独特之处。
官网显示，Hyaline 是一种 “新一代” 的聚酰亚胺薄膜，未来这些产品将会革新电子产品，广泛应用于可折叠封面窗户、过滤器和触摸传感器面板之中。
图 | Hyaline 产品（来源：Zymergen 官网）
刘振云博士也赞同这一观点，他认为 Zymergen 未来的发展潜力很大程度上取决于其聚酰亚胺薄膜是否可以大放异彩。未来支撑 Zymergen 发展的基础就是设计出色的产品，如果能有 2 个以上突破性的产品，将会成为其迅速发展壮大的重要支点。
“Zymergen 的潜力就在于其后续产品的想象空间都非常大。Hyaline 取得成功之后，其他的产品都可以利用既有的创新体系以及商业闭环能力，进行复制并延伸到其他的管线上，可预测性很强。”张浩千博士说。
不过，张浩千博士也指出，Zymergen 还需要再用一个产品来证明自己，因为该公司目前在生产环节还需依靠合作伙伴住友化学。真正从完整创新角度来说，Zymergen 必须要自主实现制造这一环节，才能真正的实现了打通全产业链的竞争优势。
“生物的发展需要一个过程，基因电路的系统性验证，也需要时间。资本一定程度上可以助推这个过程，但并不能减少这个过程。” 刘振云博士补充道。
走向资本市场后，Zymergen 表现如何？能否引领合成生物学第二波发展热潮？