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朝纵深发展的植物基因编辑商业路径,Yield10 Bioscience产品管线解读


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植物基因编辑育种创新图谱笔记系列之企业产品管线篇旨在对该领域上市及初创企业目前已布局的产品管线进行更全面更多维的梳理,并对其中的重点的管线情况进行更详细的解析,借此我们希望能够展现并传递不同企业对于产品的不同考量,从而为同样需要解决选品问题的企业提供有价值的参考。今天与大家分享的企业是Yield10 Bioscience。


Yield10 Bioscience成立于1992年,2006年正式在美国纳斯达克证券交易所上市交易,企业通过集成其代谢流建模能力与转录组网络分析,形成独有的Gene Ranking Artificial Intelligence Network ("GRAIN")基因排名人工智能网络,基于大数据挖掘实现基因靶标发现。GRAIN基因发现平台由三部分组成:一是GRAIN目标基因的识别;二是利用CRISPR基因组编辑等基因工程修改作物中目标基因的活性;最后是平台在田间试验中的运用。在多年合成生物学专业经验的加持下,过去的二十年里,Yield10 Bioscience已通过自有GRAIN平台奠定了坚实的数据基础。


Yield10 Bioscience前身为其首席执行官Oliver P. Peoples博士联合创办的企业Metabolix,是一家合成生物学先驱企业,利用工程微生物和发酵开发先进的PHA生物塑料生产和应用技术。目前,Yield10 Bioscience的两大商业路径:一方面,打造纵深精深加工的产业链条以实现种子产品的商业化,另一方面则是以基因特性研究为核心进行IP授权。Yield10 Bioscience在这两大商业路径下经营着三大业务板块,分别是:原油、PHA生物塑料以及Omega-3的生产。


下表为Yield10 Bioscience目前产品管线信息汇总:


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 注:Yield10 Bioscience产品管线汇总,数据来源其募资说明书,待补充完善


IP授权商业模式下核心布局改良产量特性的粮食和饲料作物品种

基因特性授权是Yield10 Bioscience在更早期所采用的商业模式,其在对亚麻荠等前期作物产量性状深入研究的基础上,主要开发并关注主要粮食和饲料作物中的专有产量特性,包括对于大豆、马铃薯、牧草高粱、玉米、油菜籽(甘蓝型油菜)等作物,以满足对粮食和饲料不断增长的需求,从而创造更大的经济价值。2017年12月,Yield10 Bioscience与拜耳签署了第一份关于大豆中的C3003和C3004产量性状的协议,并在2019年授权许可扩大到包括C3004的其他知识产权。2018年,授权饲料遗传学公司Forage Genetics关于饲料高粱五个性状的非排他性研究许可。2019年,向马铃薯开发和食品销售领域的领导者Simplot授权相关研究许可。2020年,与GDM签署了关于大豆三个性状的非排他性研究许可。

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注:IP授权商业模式下的产品管线,图源于Yield10 Bioscience年度财务报告


产品精深加工产业链条商业模式聚焦“优质亚麻荠”改良

Yield10 Bioscience打造纵深精深加工产业链条商业模式下的产品管线布局十分集中,充分利用亚麻荠水肥投入少、抗旱性强、生命周期短、高度适应先进的基因工程和基因组编辑技术等优势,将亚麻荠作为平台作物进行管线开发。亚麻荠性能相关的产品管线是Yield10 Bioscience当前研发与商业化的重点管线,包括:优质亚麻荠优质PHA亚麻荠优质Omega-3亚麻荠


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注:亚麻荠产品管线性状信息,图源于Yield10 Biscience年度财务报告

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注:亚麻荠产品管线目标市场,图源于Yield10 Bioscience年度财务报告


优质亚麻荠

Yield10 Bioscience开发的优质亚麻荠品种集合了调节油脂生产和降解性状(C3008a,b、C3009)、除草剂耐受性状(HT1,HT2)、抗霜霉病性状(DMR)以及含油量与产量增加性状(PT)。企业的目标是将该品种亚麻荠主要运用于原油生产,最终面向可再生燃料与航空燃料市场,预计规模达到270亿美元,而Yield10 Bioscience预计该板块的企业未来潜在收入将达1.8亿~10亿美元。


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来源:Yield10 Bioscience商业计划书


可再生燃料作为石油燃料的直接替代品符合低碳环境要求,近年来发展十分迅猛,美国和加拿大等国家通过政府补贴等激励手段正在大幅度增加可再生燃料的产能。可再生燃料的原料来源主要是回收食用油,动物脂肪(例如牛脂)和植物油,与前两种原料来源的高生产能力要求相比,Yield10 Bioscience认为,未来几年,可再生燃料原料需求的增长将由植物油来填补(目前全球每年的生产和消费需求为500亿加仑)。而大量研究和监管机构的批准也表明,亚麻荠作为一种低碳的植物原料油来源,是生产可再生燃料和航空燃料的极佳选择。目前,Yield10 Bioscience该管线处于预商业化阶段,企业也正在加速开发更多“优质“系列特性,同时拓展更多的生物燃料合作方,未来将首先进驻美国与加拿大市场


优质PHA亚麻荠

优质PHA亚麻荠产品管线即对亚麻荠作物中PHA含量进行改良,可用于生产PHA生物塑料、生物燃料原油、蛋白粉,而目前Yield10 Bioscience针对该品种选择聚焦的目标市场是预计体量达2000亿美元的一次性塑料市场


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来源:Yield10 Bioscience商业计划书


相关数据显示,每年全球塑料产量估计为3.8亿吨左右,主要被运用于包装材料和食品服务两类用途,同时,塑料垃圾占到全球塑料垃圾总量的近一半,其中大部分从未被做回收或焚烧处理。随着源于消费者的压力越来越大,主要品牌都在开发塑料的替代材料和替代报废解决方案。不少企业通过额外的资本投资以生产聚乳酸(“PLA”)和基于发酵的PHA生物塑料等可堆肥材料。即使存在投资和运营成本高等问题,以发酵技术为基础的PHA商业化目前仍然得到大量投资,但这对于供应和市场渗透的可持续是有限的,从长远看来,植物生产直接PHA技术因其更低廉的生产成本与更巨大的规模潜力,将是PHA生物塑料的颠覆性制造技术。


目前,Yield10 Bioscience对于优质PHA亚麻荠产品管线尚处于早期商业化阶段。基于全球对生物基聚合物的需求不断增长,后续,Yield10 Bioscience将持续对性状进行优化,拓展更多合作关联方,与更多的种植者签订合同,获取亚麻荠原料以生产生物塑料。


优质Omega-3亚麻荠

优质Omega-3亚麻荠品种则是对亚麻荠作物中的Omega-3(EPA+DHA)含量进行提升,用于生产Omega-3油和蛋白粉原料,主要针对动物饲料市场(以鲑鱼为主的水产饲料市场)以及人类营养品市场


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来源:Yield10 Bioscience商业计划书


水产养殖业是人类饮食中一种重要的高价值蛋白质来源,将愈发在满足全球日益增长的蛋白质需求方面发挥重要作用。支撑水产养殖业以满足人类蛋白质需求将需要开发和采用可持续的饲料关键原料来源,尤其是Omega-3油。水产养殖业预计在未来十年将以5%的复合年增长率增长,收入将超过3000亿美元。水产养殖行业的增长,加上消费者对新营养食品市场的额外需求,预计将超过世界Omega-3的目前供应量。在2019年,全球有450万公吨鱼饲料用于三文鱼养殖。尽管地理位置不同,但Omega-3油约占这种鱼饲料构成的24%。这相当于仅在三文鱼饲料生产每年即需要消耗23.8亿磅Omega-3油


另一方面,全球对用于动物饲料和食品中的蛋白质来源的需求不断增长。亚麻荠利用现有的油籽加工设施进行加工以提取油脂,而残留的残粕则是一种优质蛋白质原料。完成干燥步骤后,残粕的蛋白质含量约达30-35%,具有良好的氨基酸特征,可用于动物饲料。此外,Yield10 Bioscience还使用基因组编辑的加速育种,以进一步扩展亚麻荠蛋白质生产在人类营养品中的应用。


可持续植物生产Omega-3油与环境可持续性以及人类健康需求趋势相一致,目前该管线正处于预商业化阶段,Yield10 Bioscience还需持续开拓产业链合作方,计划在未来几年内开展规模试点,不断优化性状同时进行更多跨行业合作。


Yield10 Bioscience的企业商业模式是在横向构建起基因育种技术平台的基础上,朝纵深方向发展演进的过程,在纵深方向上经历了从更早期以种质基因特性的研究授权为主要商业模式,到目前以及未来将着手并行打造种子产品精深加工产业链条的商业模式。


透过Yield10 Bioscience,知耕认为,不同发展阶段影响着植物基因编辑企业对于不同商业模式的选择,在成长的初期,基于不同资源与条件的限制,企业应更多地重视核心技术的发展,采取多元业务模式,化技术为成长驱动力。而在中后期,企业不断完善各级生产的基础上,则需更加重视市场导向,推进产业链条布置与完善


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