顛覆性的生命工程: 合成生物領域新創企業獲投超過10億美元|FINDIT:臺灣新創募資第一站

合成生物學（synthetic biology）是一種具有改變遊戲規則的潛力技術，匯聚分子生物學、基因組學、資訊和工程技術融合而生的一系列新工具和手段，可徹底改變農業、健康醫療、能源和工業化學品等領域。合成生物也曾在英國2012年的第二次預測(TIF2)，被列為重要的多用途八大技術之一。

合成生物學的定義涉及將工程原理應用於生物學，通常透過DNA的改造來開發新的生物系統，例如產生生物燃料的微生物，或重新設計原有系統，例如攻擊特定類型的癌症之免疫細胞。根據Nature雜誌對合成生物學的定義為“設計與重新構建生物組件、設備與系統，以及有使用目的性進行既有的自然生物系統的改造。”這種觀點從目標和任務角度出發，強調了合成生物學在創建新生物系統和改造現有系統的雙重目標。

合成生物學，最初由Hobom B.於1980年提出來基因重組技術，隨著合成生物學的發展，2000年E. Kool在美國化學年會上重新提出來，2003年國際上定義為基於系統生物學的遺傳工程和工程方法的人工生物系統研究，從基因片段、DNA分子、基因調控網絡與訊號傳導路徑到細胞的人工設計與合成，類似於現代集成型建築工程，將工程學原理與方法應用於遺傳工程與細胞工程等生物技術領域，合成生物學、運算生物學與化學生物學一同構成系統生物技術的方法基礎。

年度獲投趨勢

投資人逐漸開始注意到合成生物領域新創企業，投資該領域的民間資金已連續第四年成長，並在2016年首次超過10億美元。

2016年合成生物領域新創企業獲得的股權投資金額由2015年的9.86億美元成長31％至13億美元。但投資交易件數則由2015年的53件下降25％至2016年的40件。

2012-2016年間各公司的獲投金額差異很大，雖然平均交易規模是2,800萬美元，但有10家公司完成鉅額交易（單輪1億美元）。其中Moderna Therapeutics公司成立於2010年的生物製藥公司，以開發人類蛋白質以及抗體藥物作為公司的核心，並致力於開發mRNA技術的治療方法與相關藥物。Moderna公司建立mRNA技術平台的核心資源，成為目前全球最領先的mRNA公司之一，並獲得了一系列行業獨有的高質量mRNA候選藥物，也建立起了自己的生態系統。截止目前Moderna Therapeutics公司擁有包括疫苗在內的12個項目，涉及感染性疾病、腫瘤和心血管疾病三大領域，其中5個正在美國、歐洲和澳洲展開臨床試驗。Moderna Therapeutics公司分別在2014年與2016年獲得4.5億美元E輪、4.7億美元F輪的鉅額投資，為合成生物領域最大的投資。

2017年最近的交易為Novome Biotechnologies（54萬美元）、AgriMetis（$23.5M/ B輪）、Synthego（＄41M /B輪）。Novome Biotechnologies讓微生物反應腸胃道的現況，並在適當時機提供治療方法與相關藥物。AgriMetis致力於研發植物自然產生的可對抗害蟲之合成分子，一些作物在受到外界刺激時，會釋放這種天然生物活性分子，防止侵害。Synthego已經開發一個可擴展的合成RNA產品的過程，用於CRISPR基因組編輯和研究。

季投資趨勢

合成生物領域獲投件數從Q3’16的6.48億美元、8件投資交易，下降至到Q4’16的1.77億美元、7件交易，其中投資金額減少73％，主要是因為Q3’16有Moderna Therapeutics 高達4.74億美元F輪的鉅額投資，投資方包括：威靈頓管理、維京全球投資與旗艦先鋒。

2016年各季的交易件數一路下降，Q4'16交易包括由Softbank領投1.3億美元的Zymergen 公司B輪投資、Apeel Sciences獲得3,300萬美元B輪投資，投資者包括Andreessen Horowitz，以及Lygos A輪1,300萬美元的投資，投資人包括，First Round Capital。到目前為止，2017年已經有6件投資交易案（02/20/2017）。

合成生物領域獲投企業的細分類領域

CB Insights收集67家獲投的民間合成生物領域新創企業，依據其主要專注領域來區分細分類領域。很多新創企業正在努力構建次世代製藥、燃料和食品，以及這種變革性技術在許多其他領域的應用。

健康醫療（Healthcare）: 這類的公司包括將合成生物學技術應用於發現新的藥物、醫療器械或診斷。例如，Poseida Therapeutics 使用基因編輯技術開發用於多發性骨髓瘤和前列腺癌的治療，以及其他疾病。Antheia是一種利用酵母將葡萄糖轉化成鴉片類藥物。
工業化學（Industrial Chemicals）:這類的公司正在開發一種新方法，用於香精、香料、藥品和其他工業應用的化學品。Lygos改造酵母用以從糖和二氧化碳產生化學丙二酸。Green Biologics植入細菌來生產化學品，如丁醇的油漆、粘合劑、清潔劑和香料。
生質燃料(Biofuels) : 這類的公司正在開發新的可再生能源，利用微生物或酵素將生質轉化成酒精、生質燃油或沼氣。例如，來自紐西蘭的LanzaTech開發的微生物技術平台，可以將二氧化碳或甲烷的廢氣轉化為石油或是化學原料。該公司由Khosla Ventures和美國聯邦航空局資助，也與維珍大西洋公司合作生產低碳噴氣燃料。
DNA合成（DNA Synthesis）: 這類公司其核心功能是合成DNA或RNA的合成技術，通常為其他企業提供服務。Twist Biosciences是一家依客戶選擇的序列合成DNA。該公司與矽晶片平台合作，以便增加生產或降低基因合成規模化的成本。
軟體（Software）: 這類公司主要在建構軟體產品，使科學家更有效地設計與建構客製化的DNA序列。Desktop Genetics正在建立一種AI算力的CRISPR 基因編輯的平台。
組織工程與自動化平台（Organism engineering & automation platforms）: 這類的新創企業正在建構軟體與硬體解決方案，加速合成DNA生產的規模化。組織工程主要是致力於組織和器官的再生與形成，利用材料科學與生物科技的進步，在一個模仿組織與器官形狀的材料中種入細胞，使細胞依著模型來長成新的組織與器官，以供修復人體的組織缺損。如Ginkgo Bioworks已經建立了一個自動化組織設計系統，讓科學家在很短的時間中，完成數以千計的基因設計原型。MetaMixis也設計了一個平台，發現生產各種化學品的新穎路徑，使科學家們能夠更快地編程微生物來產生化學品，例如在香料或香料中使用的化學品。
農業（Agriculture）:這類的新創企業正在開發合成解決方案來幫助植物和動物。波士頓的植物生物技術公司Agrivida使用基因組編輯技術培育出一種可以生產酶的飼料玉米，幫助雞從飼料中更佳能吸收磷，在美國幾乎所有的雞飼料中都添加了這種酶。另外，Plant Sensory Systems透過基因改造甜菜根，改善它的產量、抗蟲性和糖產量。
消費性產品（Consumer Products）: 這類的新創企業包括正在發展皮革或照明結構的消費性產品之公司。例如：Modern Meadow使用一種名為「生物製造」的生物組織工程技術，取下牛隻的皮膚細胞，在實驗室的培養皿中製造出骨膠原，然後利用這種蛋白質造出無瑕疵、沒有毛髮及脂肪的皮革，以幫助時尚設計師和皮革產品生產商的需求，而無需傷害到動物和環境。Modern Meadow首推的業務是皮革列印，其次是肉類列印。
食品與飲料（Food & Drink）:這類的新創企業正在發明合成食品的生產和保存過程。美國舊金山的Ava Winery研製出一種不以葡萄為原料的合成「葡萄酒」，其透過化學分析酒類成分的排列組合，並綜合酵母和玉米生產某些葡萄酒相同的化合物和氨基酸，複製任何葡萄酒可能的味道，風味和氣味。並且宣稱這款來自實驗室的酒，與真正的優質葡萄酒幾乎真假難辨。

亮點投資案件-Zymergen

Zymergen創立於2013年美國加州，是一家在基因改造的微生物中提取新材料，主要開發用於工業發酵的基因工程細菌，Zymergen利用機器學習來引導真菌和細菌工程，以進行更高效的工業化處理。目前Zymergen為一些世界500強企業研發出更優質的酵母菌株來製作食物和香料，或者縮小分子特性更快以及更便宜地創造出新材料。2016年10月獲得1.3億美元B輪募資，由軟銀領投。

Zymergen專門開發了一套機器學習系統，讓人工智慧技術從浩瀚大海的實驗資料中進行分析，指出代謝通路的要害，並根據需求找出相應的、能實現特定功能的基因表現，進而透過基因編輯重新設計微生物基因構成，最後生產出所需的微生物，從而避免了繁雜的試錯過程。因此，Zymergen可以輕易地將任何行業的公司的利潤提高3-5倍。舉例而言：某生產特殊燃料添加劑的公司每年花費3億美元採購微生物，而Zymergen則可以把微生物的生產率提高20%，這將節省6,000萬美元的採購成本。

亮點投資案件- Lygos

Lygos創立於2010年，總部位於加州，致力於為可再生化學所面臨的挑戰提供生物技術解決方案。Lygos設計研發的微生物能夠將低成本的糖轉化為工業生產製造過程中會使用到的高價值特殊化學品及目標化合物。公司目前推出一項技術用於製作蘋果酸，蘋果酸是電子產品大規模生產過程中所需的一種重要成分。Lygos與眾不同的一點在於其率先採用了一種技術，利用微生物來製造專用化學品，而非工業過程中通常使用的石油石化產品。Lygos工程師利用特有的微生物來生產化學品，並結合軟體和生物化學技術的力量，實現這種原料產品的規模化生產。公司方面透露目前已經開始向客戶交付首款丙二酸微生物製品。Lygos在去年底獲得1,300萬美元A輪的投資，由OS Fund 和IA Ventures 共同領投。

投資階段-按投資件數

雖然合成生物正成為媒體中的熱門詞彙，但許多建立這些技術的公司已經營多年。這就是為何中後期投資的投資時間最早可以回溯到2012年之前。然而，DNA測序和合成的成本下降，基因編輯工具（例如CRISPR）的可靠性正在上升，對合成生物領域研究的投資增加，使得許多新公司最近都在進行早期階段募資。

自2013年以來，早期階段（種子/天使和A輪）投資交易件數占比都高於其他階段，2014年更達60%，但2016年投資件數占比下降為45％。另一方面，中期階段（B輪與C輪）交易件數占比，由2012年的43％下降至2016年的25％。而後期階段交易件數(D輪與E⁺輪)占比則自2013年的20％，逐年下滑至2016年的8％。在2017年看到GEA Enzymes 從Indie.Bio獲得種子輪投資，另外，也看到了Agrivida獲得E輪投資、Agrimetis和Synthego獲得B輪。