合成生物學技術驅動產業革命：製藥、食品與健康產業的價值鏈重塑
作者：張佩德 & 陳菀芬
引言
合成生物學（Synthetic Biology）正以顛覆性創新之姿，重寫全球製造業的競爭規則。這項技術突破傳統化學合成框架，透過工程化的微生物細胞工廠——無論是酵母菌、大腸桿菌或其他細胞系統——在常溫常壓的溫和條件下，精準製造高活性藥物成分、功能性食品添加劑與高價值營養補充劑。這不僅是技術升級，更是供應鏈核心的深度重組。市場數據充分說明此浪潮的強度：2023至2024年短短兩年間，全球相關領域投資金額已突破80億美元，明確宣告合成生物學時代的來臨。
一、合成生物學技術的戰略價值與產業影響
在全球科技競合的格局中，合成生物學已由選修課題轉為必修課題。對歐美先進國家而言，此技術更提供了再工業化的綠色解方—相較於高耗能、高碳排放的石化基礎化學合成，生物合成的碳足跡可降低60%至80%，完美契合歐盟綠色政綱2030年減碳55%的目標。輝瑞（Pfizer）新冠口服藥Paxlovid於2021年取得緊急使用授權，初期採用化學合成製程，整體產能效率僅約 10%。後續導入Codexis的酶催化製程，使整體產能效率顯著提升至約70%，有效支撐全球快速放量需求。Codexis亦因此受惠，2021年營收增至約1.1億美元。
韓國Ildong Bioscience的益生菌原料鼠李糖乳桿菌（Lactobacillus rhamnosus）與乳雙歧桿菌（Bifidobacterium lactis）雙雙取得FDA GRAS認證，此舉不僅是亞洲企業在功能食品原料領域的重要里程碑，更彰顯合成生物學技術的全球化競爭實力。相較於歐美日傳統大廠漫長的審批路徑，Ildong以專利菌株平台快速突圍，其免疫調節與抑制幽門螺旋桿菌等多重功效已註冊專利，直接布局腸道健康與免疫調節兩大關鍵市場。日本味之素（Ajinomoto）的AJIPHASE®技術更展現商業吸引力：其肽類藥物合成成本僅為傳統化學法的15%至20%，生產效率提升五倍以上，溶劑消耗量大幅減少，資本投入更輕盈，技術門檻卻更深，現已導入商業量產並服務全球客戶。
更深層的影響在於整體產業價值鏈的重塑。製藥領域中，肽類藥物、抗體藥物複合體與寡核苷酸藥物的合成生物學應用已成新常態，諾和諾德（Novo Nordisk）的減重藥物司美格魯肽（Semaglutide）正是透過酵母菌發酵生產，支撐起年銷售額突破百億美元的龐大版圖。食品與保健品產業同樣歷經典範轉移，韓國Engitein的合成生物學抗衰老蛋白成分，成本僅為傳統萃取法的三分之一。即便在管制嚴格的大麻素市場，Ginkgo Bioworks與Cronos Group合作以工程酵母生產的THC與CBD純度達99%以上，直接規避植物種植的法規風險與供應不穩定性，預估合成生物學大麻素市場規模將自2025年的26億美元，以14.2%的年複合成長率擴增至2032年的66億美元。
二、全球市場規模與成長預測
從宏觀視角觀察，合成生物學（Synthetic Biology）全球市場自 2022 年的 122 億美元，預估至 2028 年將攀升至 442 億美元，2022~2028年複合成長率（CAGR）高達24%，顯示市場正處於高速成長階段。
以品項類型來看，基因合成服務市場規模約 23 億美元，其中生物製藥企業占據最大市場份額，占比達 45.5%。而在生物材料市場中，透明質酸（Hyaluronic Acid）原料的市場規模已突破 30 億美元，其中採用合成生物學製程的產品市占率超過九成。
以區域市場來看，北美穩居全球合成生物學市場約六成市占率，其成長動能主要來自輝瑞（Pfizer）、莫德納（Moderna）與安進（Amgen）等國際領導大廠強勁的研發實力與商業化能力。同時值得注意的是，美國非天然氨基酸市場從2024 年 6.5 億美元，預估至2032年將成長至14.2億美元，呈現倍數成長趨勢。
相較之下，亞太地區為全球成長最快速的市場，其成長動能主要來自兩大因素:一是亞太寡核苷酸合成市場於 2024 年規模約 1.17 億美元，預估至 2035 年將成長至 4.6 億美元，2024~2035年複合成長率（CAGR）達13.3%。二是韓國政府積極推動合成生物學與生技產業政策，規劃於 2035 年前培育千家生物技術新創企業，帶動整體產出規模提升近五倍，成為亞太區域發展的重要推力。
三、全球前十大合成生物學企業
西方企業方面，Ginkgo Bioworks以平台型商業模式領先業界，市值逾20億美元，與拜耳（Bayer）、諾華（Novartis）等大型藥廠共建細胞工廠；Thermo Fisher Scientific則以超過440億美元的年營收規模，穩居基因合成服務領導地位，提供完整的工具鏈解決方案。瑞士Lonza Group作為CDMO巨擘，以近70億瑞士法郎的年營收，掌握生物製藥合成的關鍵產能；丹麥Novo Nordisk更憑藉司美格魯肽的百億美元銷售成績，成為肽類藥物合成生物學的獲利領導者。Amyris雖於2023年進行破產重整，但其以合成生物學生產角鯊烷與香料的永續原料路線仍具啟發性。德國Merck KGaA、美國Codexis與Twist Bioscience分別於生命科學、酶工程與高通量DNA合成領域建構技術壁壘，而瑞士Bachem Holding與丹麥Novozymes則為資深的肽類CDMO與工業酶領導廠商，基礎紮實。
亞洲企業則展現後發先至的企圖心。藥明康德以超過28億美元的年營收成為全球CRDMO領導者，深度布局合成生物學服務；凱萊英（Asymchem）於小分子與多肽合成生物學CDMO領域緊追在後。合全藥業（浙江醫藥）的合成生物學肽類技術已將成本壓低至化學法的10%至20%，翰宇藥業則於多肽藥物產業化站穩腳步。華熙生物的透明質酸合成生物學技術穩居全球首位，年銷售額約三億美元。唯鉑萊生物的功能食品原料取得FDA GRAS認證後，正加速國際市場渗透。三星生物製品（Samsung Biologics）作為亞洲CDMO產能領導者，與擁有百年歷史的味之素（Ajinomoto）在氨基酸合成生物學領域的全球市占率合計逾30%，各具競爭優勢。
四、2023-2024年全球投資與交易規模
資本市場熱度為產業趨勢的最佳指標。2023年全球合成生物學領域融資約38億美元，mRNA技術獨占15億美元，酶工程與細胞工廠占12億美元；2024年總融資額增至44億美元，年成長率達15.8%。重點交易方面，艾博生物（Abogen Biosciences）於2021年累計獲得超過10億美元的C輪融資，創下當時mRNA療法全球私募融資紀錄；Zymergen雖於2023年被Ginkgo收購，但其先前累計融資亦超過8億美元。Engitein於2023年獲得政府專案支持，唯鉑萊亦完成數億元B輪融資以擴建產線。併購與策略合作方面，Brains Bioceutical於2024年12月擴展大麻素API產品組合，CBN取得歐盟GMP認證；嬌生（Johnson & Johnson）更承諾於2025年投資20億美元於北卡羅來納州廠房，用於先進藥物生產，顯示大廠對合成生物學產能的長期信心。
五、技術趨勢與未來展望
合成生物學與AI融合正啟動下一波效能躍升。Ginkgo Bioworks的「生物鑄造廠」（Biofoundry）已實現自動化細胞工程，每週可測試數千種菌株，徹底改變傳統試錯模式。監管突破同為關鍵，FDA與EMA對合成生物學原料的審查明顯加速，羥基酪醇（Hydroxytyrosol）與角鯊烷（Squalane）等首批取得GRAS認證，為產業樹立明確的合規路徑。
產業模式的演進同樣值得關注。從「平台至上」轉向「產品為王」的變革正在發酵，早期業者強調技術平台的廣度，現今市場更青睞能快速商業化的垂直產品線。同時，生物積木（Bio-bricks）的標準化與模組化趨勢，使「隨插即用」（Plug-and-Play）式的細胞工廠設計成為可能，大幅降低技術門檻。此趨勢亦催生「生物鑄造廠即服務」（Biofoundry-as-a-Service）新商業模式，中小企業無需自建實驗室，即可租用自動化平台完成菌株開發，加速創新民主化。
結論
合成生物學技術已從實驗室的邊緣創新，躍升為產業核心。2024年全球市場規模突破200億美元，未來十年將以超過20%的年複合成長率持續擴張。西方企業憑藉平台技術與專利壁壘穩居先發優勢，亞洲企業則以成本控制、規模化能力與監管突破展現強勁追趕動能。對國家與企業而言，掌握合成生物學技術不僅是商業選擇，更是決定未來十年健康產業話語權的戰略制高點。隨著AI賦能、監管清晰化與資本持續挹注，2030年前，合成生物學將徹底重塑全球製藥與食品產業基本面，無任何參與者能置身事外。
資料來源
綜合自Persistence Market Research、InsightAce Analytic、Stratview Research、SNS Insider等機構的2024-2025年產業報告，以及各公司官方公告。
致謝
感謝南港生技育成中心之 Michelle Liao 與Phoebe Huang黃子凌，為本篇 SynBio 文章提供專業的修訂與校對協助。