摘要：
合成生物学以工程化的理念，通过标准化、自动化、智能化技术，对现有自然生物体系进行改造和优化，甚至从头设计创建具有特定功能的“人造生命”，正在彻底改变研究的理念和模式。本文从 专利分析的角度，对合成生物学技术及其应用的发展历程进行了解析；通过 典型企业的合成生物学产品开发及其对应技术的专利布局分析，梳理了合成生物学的主要技术模块及其应用领域；基于关键技术和应用专利的系统分析，初步构建了贯穿技术发展价值链的分解和综合的分析框架，从而将专利信息转化为竞争情报，阐明 合成生物学全球竞争格局的特征，预测技术发展趋势，分析合成生物学发展对行业和社会的影响。最后，本文对合成生物学使能技术平台和工具的开发、标准必要专利的界定和使用、知识产权管理与产品准入的关系等进行了展望。
图标摘要：
1 会聚理念和多元资助，促进合成生物学快速发展
21世纪以来，基因线路的工程化开发，开启了合成生物学的“会聚”（Convergence）发展历程。随后，在各国政府的科技战略和强力支持下，基础研究率先快速发展，研究论文产出不断增加；经过10年左右的发展，合成生物学技术的应用开发蓄势而发，专利申请量进入快速增长期；又经过5年左右的发展，投资者对于合成生物学领域的高度关注和开发热情，多元资金的投入，使合成生物学企业的融资额不断攀高，进一步促进了相关技术的应用和产品的开发（图1）。
图1 2001-2019年合成生物学的论文、专利和融资和企业发展情况
2 合成生物学技术的专利布局和知识图谱 2.1 合成生物学企业的专利布局
表1 核酸与基因组合成企业的技术或产品其代表性专利（例举）
元件的标准化开发是合成生物学发展的基础，Pivot Bio等企业已经在模块化的DNA分子开发等方面作了布局，而Synthorx在非天然核苷酸技术方面的发展也已受到业界的广泛关注。在底盘细胞、设计工具和基因编辑工具方面，美国、英国等国家（地区）的企业已经开始了较为系统的专利布局（表2）。
表2 合成生物学元件、底盘细胞、设计工具和基因编辑企业的技术或产品及其代表性专利（例举）
在疫苗开发、基因治疗、细胞治疗、治疗用微生物开发等医学领域，合成生物学的应用前景广阔。Sarepta Therapeutics等成立较早的企业，在21世纪初已将目光投向了合成生物学，而2010以来更是有一大批致力于治疗应用的合成生物学企业得以创立（表3）。
表3 合成生物学在疫苗和治疗领域应用的企业技术或产品及其代表性专利（例举）
除直接应用于疫苗和治疗领域外，合成生物学在医用蛋白的生产或医学研发中或也发挥重要作用，因而Bristol-Myers Squibb、Gilead Sciences、Astrazeneca也已将目光投向合成生物学。此外，合成生物学在生物基化学品的合成、生物材料、生物能源、现代农业、环境治理等领域也有着广泛的应用前景（表4）。
表4 合成生物学在其他领域应用企业的技术或产品及其代表性专利（例举）
2.2 合成生物学技术的知识图谱
图2 合成生物学技术的知识图谱
基于专利分析的知识图谱的绘制，目的在于减少交互过程中的“信息不对称”、构建适于合成生物学技术发展的“知识‘底盘’” 贯穿技术发展和转化应用的整个价值链。图谱绘制的基本思路是，将单个专利所对应的技术点设想为基本的“元件”，多个相关“元件”构成 “模块”，不同“模块”的组合体构成 “线路”，若干“线路”的专利或可构成专利池。
在合成生物学技术的知识体系中，DNA合成技术的发展、合成生物学元件的开发是基础。其中，合成生物学元件根据来源可分为天然元件和非天然元件，根据作用又可分为调控元件和功能元件等。立足元件的标准化开发，利用生物设计的工具，已有诸多的专利权人将其开发成各类生物线路。这些生物线路在底盘细胞或无细胞系统中，用于生物基化学品、功能成分、蛋白质或多肽的表达，以及环境调控和监测、植物育种等领域的应用。
总结与展望：
2011年以来，全球合成生物学技术的专利布局进入加速期，相关专利的申请量快速增长。分析挖掘这些专利中涉及的合成生物学元件、器件、线路和底盘细胞等研发信息及价值，可帮助相关技术的开发和应用，明晰会聚技术体系中各方的定位和作用，也利于打通基础研究到成果转化的各环节，加速产学研协同发展： 第一，在研发布局上，通过把握领域发展态势，明确细分方向； 第二，在研发过程中，通过对比分析已有技术方案和技术能力的优势和不足，为完善研发及合作策略提供支撑； 第三，在技术转化和市场开发时，对比同一主题中的已有专利，可优化专利申请方案，评估界定合成生物学专利价值，为技术许可、转让，以及企业并购、重组、市场定价等提供依据。为进一步促进合成生物学的技术突破和产业发展，提出关于 推动跨领域的交叉融合，促进使能技术平台和工具的开发；推动跨领域的交叉融合，促进使能技术平台和工具的开发；加强知识产权管理，促进产品准入和应用的思考和建议。
