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編者按：2月28日，由科技部牽頭，國家發(fā)改委、財政部等16部委組成的《國家生物技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》編制領(lǐng)導小組第一次會議召開，這意味著我國將從國家戰(zhàn)略層面統(tǒng)籌加強生物技術(shù)領(lǐng)域的頂層設(shè)計。生物技術(shù)是21世紀創(chuàng)新最為活躍、影響最為深遠的技術(shù)集群之一，在革命性解決人類發(fā)展面臨的健康、環(huán)境和能源等重大問題方面前景可觀。兼具引領(lǐng)性、突破性和顛覆性等特征的生物技術(shù)，日益成為繼信息技術(shù)之后新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的核心，也是我國必須搶占的科技競爭戰(zhàn)略制高點。本報今天起推出“中國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)觀察”專題（三篇），從國內(nèi)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的突破性變化、中國版精準醫(yī)學面臨的挑戰(zhàn)、生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的短板與突破等三方面，對這一新興產(chǎn)業(yè)的機遇和挑戰(zhàn)進行闡釋。
數(shù)據(jù)顯示，2017年，我國在工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)專利申請、核心期刊論文發(fā)表均超越美國等發(fā)達國家，居世界首位，在該領(lǐng)域已經(jīng)成為名副其實的技術(shù)大國。記者從科技部和中科院了解到，在生物技術(shù)領(lǐng)域，中國的干細胞、精準醫(yī)療、基因編輯等正在培養(yǎng)領(lǐng)跑世界的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)。
技術(shù)與產(chǎn)業(yè)：正在進入發(fā)展轉(zhuǎn)折點
2018年伊始，中國科學院宣布，我國在國際上首次實現(xiàn)了非人靈長類動物（猴）的體細胞克隆。生物學國際頂尖學術(shù)期刊《細胞》（Cell）稱，該成果標志著中國率先開啟了以體細胞克隆猴作為實驗動物模型的新時代，實現(xiàn)了我國在非人靈長類研究領(lǐng)域由國際“并跑”到“領(lǐng)跑”的轉(zhuǎn)變。
1月18日，國際頂尖學術(shù)期刊《自然》（Nature）官網(wǎng)刊文《Biotech booms in China》表示，以基因科技為代表的新型生物技術(shù)獲得空前的發(fā)展機遇。中國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)經(jīng)過十年發(fā)展積累后，正在進入迅猛發(fā)展的歷史機遇轉(zhuǎn)折點。
有關(guān)方面預測，在國家產(chǎn)業(yè)政策推動下，預計到2022年，我國廣義生物產(chǎn)業(yè)值有望達到10萬億元，生物工業(yè)產(chǎn)值1.5萬億元，我國的生物工業(yè)核心競爭力將得到顯著提升，生物技術(shù)強國目標將得到進一步實現(xiàn)。
最近，科技部社會發(fā)展科技司、中國生物技術(shù)發(fā)展中心發(fā)布的《2017中國生命科學與生物技術(shù)發(fā)展報告》稱，我國科學家在干細胞、結(jié)構(gòu)生物學和表觀遺傳學等方面取得了豐碩成果。各類新藥開發(fā)進程加快，原創(chuàng)性成果不斷產(chǎn)生，國家食品藥品監(jiān)督管理總局共批準了風濕與免疫、感染和內(nèi)分泌系統(tǒng)等領(lǐng)域的11個新藥上市。目前，我國在北京、上海、廣州、深圳等地建立了20多個生物技術(shù)園區(qū)，培育了一批生物技術(shù)企業(yè)，建立了國家、部門和地方政府的生物技術(shù)重點實驗室近200個，安排了專項資金立項研究。
中國生物技術(shù)發(fā)展中心副主任沈建忠表示，“近年來，全球的生命科學與生物技術(shù)領(lǐng)域亮點紛呈快速發(fā)展。而無論是基礎(chǔ)前沿還是轉(zhuǎn)化應用，我國發(fā)展速度顯著高于全球平均水平。”
一些國內(nèi)外生物技術(shù)專家認為，中國生物技術(shù)和產(chǎn)業(yè)正處在一個令人激動的發(fā)展轉(zhuǎn)折點上，大量的創(chuàng)新正推動著整個行業(yè)的蓬勃發(fā)展。紐約大學教授羅斯表示，比如，中國的大學制度培養(yǎng)出大批博士以及強有力的基礎(chǔ)科研背景，私營企業(yè)以及公共部門提供充足的財政支持，全球范圍內(nèi)法規(guī)制度逐步建立與成熟，雄心勃勃并充滿活力的中外企業(yè)紛紛進入。
據(jù)統(tǒng)計，過去十年中，中國政府對生物技術(shù)的支持力度正不斷加強，這提升了中國對科學家與企業(yè)家的吸引力。五年來，200萬歸國人員中大約有25萬人在從事生命科學領(lǐng)域的工作。
科技部在《“十三五”生物技術(shù)創(chuàng)新專項規(guī)劃》中提出，到2020年，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)在GDP中的比重將超過4%，中國將打造10到20個產(chǎn)值過100億元的生物醫(yī)藥專業(yè)園區(qū)及5到10個產(chǎn)值過100億元的生物制造專業(yè)園區(qū)，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)競爭力進一步提高。中國有100多個生命科學園區(qū)遍布全國，由地方政府運營，通過減稅和補貼來吸引公司入駐。據(jù)估計，國家、省、地方政府已投入1000多億元用于生命科學領(lǐng)域。
21世紀被稱為生命科學和生物技術(shù)的時代，世界各個大國都在生物技術(shù)領(lǐng)域加大資金和人力投入。生物技術(shù)能夠治愈人類以前無法解決的多種重疾病、遺傳病、罕見病，也能夠使我們更進一步了解自身人體的奧秘和人類基因傳承的奧秘。
沈建忠說，“生物技術(shù)的引領(lǐng)性，體現(xiàn)在對生物結(jié)構(gòu)、功能、發(fā)生和發(fā)展規(guī)律的揭示?！彼硎?，以腦科學為核心的認知科學，將實現(xiàn)人類對自身認識的革命性變化；以基因編輯技術(shù)為代表的合成生物學，將創(chuàng)造一種新的“調(diào)控生命”的模式；以干細胞和組織工程為核心的再生醫(yī)學，將疾病治療模式提升到“制造與再生”的高度。
許多國家紛紛采取措施搶占生物產(chǎn)業(yè)制高點，把生物產(chǎn)業(yè)作為國家研究和開發(fā)的重點。如美國將基礎(chǔ)研究經(jīng)費49%用于生物技術(shù)和生命科學研究，歐盟將46%的經(jīng)費用于生物技術(shù)及其相關(guān)領(lǐng)域。美國公布的《2016年-2045年新興科技趨勢報告》顯示，在20個最值得關(guān)注的新興科技發(fā)展趨勢中，有6項與生物技術(shù)相關(guān)。通過與信息技術(shù)的融合，可穿戴即時監(jiān)測設(shè)備、遠程醫(yī)療、健康大數(shù)據(jù)等應用加速普及，改變傳統(tǒng)疾病的診療模式。
另有權(quán)威數(shù)據(jù)顯示，通過與農(nóng)業(yè)技術(shù)的融合，生物育種促進了動植物品系的改進、抗逆性的增強以及產(chǎn)量提高，全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積已占全部耕地面積的12%，幫助農(nóng)民獲益累計超過1500億美元。如今，微生物正在越來越多地被用于大宗化學品的生產(chǎn)，據(jù)經(jīng)合組織（OECD）預測，至2030年，35%的化學品和其他工業(yè)品將源自生物制造。在工業(yè)生產(chǎn)方面，生物制造產(chǎn)品比傳統(tǒng)石化產(chǎn)品平均節(jié)能30%-50%，減少環(huán)境影響20%-60%。
北京化工大學教授譚天偉說，生物制造將是未來各國競爭的制高點。預計到2030年，大約將有35%的化學品和其他工業(yè)產(chǎn)品來自以生物制造為代表的工業(yè)生物技術(shù)，其在生物經(jīng)濟中的貢獻率將達到39%。目前全球工業(yè)生物技術(shù)研發(fā)投入較低，在工業(yè)生物、農(nóng)業(yè)生物和醫(yī)藥生物總量中僅占2%，遠低于醫(yī)藥生物的87%。
干細胞：個別研究方向“領(lǐng)跑”世界
我國生物技術(shù)“十三五”規(guī)劃中重點提出：發(fā)展新一代基因測序技術(shù)，重視單分子技術(shù)在其中的應用和測序數(shù)據(jù)的分析解讀；發(fā)展單細胞分離、基因組擴增、轉(zhuǎn)錄組擴增和單細胞基因組分析技術(shù)；發(fā)展生物大分子的單分子檢測、熒光原位雜交技術(shù)和降噪技術(shù)；發(fā)展蛋白質(zhì)測序技術(shù)、新型質(zhì)譜和微流控芯片等技術(shù)；發(fā)展基因和蛋白質(zhì)精準測量技術(shù)，推動生物檢測技術(shù)向微量、痕量、單分子、高通量等方向發(fā)展。
數(shù)據(jù)顯示，全球干細胞產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模呈逐年增長趨勢，2015年市場規(guī)模為635億美元，預計2018年將達到1195億美元左右。以美國為主的北美市場一直保持最大的干細胞市場份額。中國干細胞產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模呈逐年增長趨勢，2010年國內(nèi)干細胞產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模約為30億元，到2016年市場規(guī)模已經(jīng)達到454億元，預計2020年國內(nèi)干細胞產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模將逼近1500億元。
據(jù)了解，我國干細胞研究已躍居世界前列，個別方向處于“領(lǐng)跑”地位，在細胞重編程、多能性建立及其調(diào)控等研究領(lǐng)域取得了眾多有國際影響力的重大成果，在特色動物資源平臺、疾病動物模型等方面處于國際領(lǐng)先。我國在該領(lǐng)域論文發(fā)表數(shù)量及專利申請量已連續(xù)5年位居世界第二，且擁有了一批自主研發(fā)的技術(shù)，例如小分子化合物誘導體細胞重編程獲得的多能誘導干細胞，人類胚胎早期發(fā)育的詳盡圖譜繪制等。
2016年-2017年間，僅國家重點研發(fā)計劃“干細胞及轉(zhuǎn)化研究”重點專項支持的項目團隊，在國際頂級學術(shù)期刊《自然》《細胞》雜志及其系列子刊上，發(fā)表40余篇文章。
中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院院長裴端卿表示，“我國干細胞臨床研究監(jiān)管政策的陸續(xù)出臺以及前期良好的理論和技術(shù)積累，將大大加速干細胞產(chǎn)品的開發(fā)進程，使行業(yè)進入快速規(guī)范發(fā)展階段。”2017年，首批經(jīng)過備案的胚胎干細胞臨床研究正式啟動，《自然》雜志對此進行正面報道；去年12月22日，國家食品藥品監(jiān)督管理總局發(fā)布《細胞治療產(chǎn)品研究與評價技術(shù)指導原則（試行）》。“這一系列變化標志著我國全面、有序開展干細胞臨床治療的時代已經(jīng)開啟?！迸岫饲湔f。
國內(nèi)有關(guān)專家告訴記者，我國“十二五”規(guī)劃明確將“干細胞研究”列為六個重大科學研究之一，但由于產(chǎn)業(yè)標準及監(jiān)管的缺失，干細胞產(chǎn)業(yè)的不規(guī)范發(fā)展使得衛(wèi)計委與藥監(jiān)局于2011年共同叫停未經(jīng)批準的干細胞臨床研究和應用項目，并暫停受理任何申報項目。此后政策不斷針對存在的問題進行完善，2013年三大征求意見稿出臺，于2015年正式落地，填補了國內(nèi)干細胞產(chǎn)業(yè)監(jiān)管政策的空白，國內(nèi)干細胞臨床研究與應用迎來春天。
近年來，我國積極部署干細胞產(chǎn)業(yè)和區(qū)域發(fā)展，北京、上海、江蘇、廣東、山東為產(chǎn)業(yè)主要聚集區(qū)，其中江蘇省有泰州國家生物產(chǎn)業(yè)基地干細胞產(chǎn)業(yè)化項目基地、無錫國際干細胞聯(lián)合研究中心等；山東省有青島干細胞產(chǎn)業(yè)化基地。此外，北京、天津、山東、上海、浙江、廣東、四川等7個省（直轄市）設(shè)有擁有國家牌照的臍帶血造血干細胞庫。
中國版“精準醫(yī)學”：劍指惡性腫瘤
三年前，美國宣布啟動美國百萬人精準醫(yī)學研究。我國對新興的精準醫(yī)學研究也高度重視，由科技部主持的精準醫(yī)學重點專項獲準“十三五”期間優(yōu)先啟動。近年來，國家衛(wèi)計委會同科技部等部門，聯(lián)合一批科學家擬定中國版的精準醫(yī)療計劃。
精準醫(yī)學是針對個體的基因組和表型特點進行疾病防治的多學科研究，目的是逐漸形成基于個體基因組信息和疾病分子機制進行準確預警和治療的醫(yī)療模式，使得降低發(fā)病率、解決治療低效和降低醫(yī)療成本成為可能。
由中科院北京基因組研究所牽頭、多個院所參加的交叉學科團隊，將在2020年完成4000名志愿者的DNA樣本和多種表現(xiàn)型數(shù)據(jù)的采集，并對于其中2000人進行深入的精準醫(yī)學研究。據(jù)悉，對2000名志愿者的精準醫(yī)學研究將包括全基因組序列分析，建立基因組健康檔案和針對一些重要慢性病的遺傳信號開展疾病風險和藥物反應的預警和干預研究。這一計劃還包括進行糖尿病人群的表觀基因組研究以及腫瘤的早診與治療的精準醫(yī)學方案等研究項目。
該項目首席科學家、中科院精準基因組醫(yī)學重點實驗室主任曾長青表示，“腫瘤、代謝性和心腦血管性疾病等復雜疾病是醫(yī)學面臨的重大問題。近年來人類基因組研究的重大成果以及相關(guān)技術(shù)的不斷突破為復雜疾病的治療帶來全新理念。”
記者從中科院合肥物質(zhì)科學研究院了解到，該院強磁場科學中心將高通量基因測序與高通量藥敏檢測技術(shù)體系相結(jié)合，在惡性腫瘤的精準診斷與治療上取得突破性進展。臨床實驗顯示，該技術(shù)體系提供的精準治療方案為克服傳統(tǒng)治療手段針對性低、毒副作用明顯等不足，提高惡性腫瘤治療療效和患者生活質(zhì)量提供了可能。
中科院強磁場科學中心研究員劉青松介紹，腫瘤精準醫(yī)療相當于“打靶”的過程，“靶標”即為癌細胞中特異的癌變基因或基因組，“子彈”即為治療中使用的靶向藥物和藥量。精準診斷就是找出明確的“靶標”，精準治療就是找準“子彈”。
強磁場科學中心相關(guān)團隊建成了以精準診斷為特色的高通量基因測序平臺體系，同時自主開發(fā)了以精準用藥為特色的高通量藥物敏感性檢測技術(shù)體系，從而真正具備了本土化自主二代高通量基因檢測，本土化自主大數(shù)據(jù)分析與處理，本土化腫瘤治療藥物的體外敏感性檢測三位一體的精準用藥方案咨詢指導能力。
“在部分癌癥治療領(lǐng)域，我們已經(jīng)初步具備了為‘哪個腫瘤病人，在病情的哪個階段，吃什么藥，吃多少’提供科學方案的能力。這為進一步提高臨床用藥效率，降低無效給藥造成的資源浪費，延緩病情惡化，提高病人帶癌生存的生活質(zhì)量提供了可能性。”劉青松說。
基因編輯：探索與立規(guī)并重
近年來，從修改植物基因，到改變蝴蝶翅膀的圖案，再到修改人類細胞……以CRISPR為代表的基因編輯技術(shù)風靡生命科學領(lǐng)域。國內(nèi)外專家一致認為，許多重大疾病由基因突變導致，通過基因編輯在基因水平上實現(xiàn)錯誤DNA序列的糾正，有望徹底治愈遺傳疾病。在農(nóng)業(yè)和工業(yè)方面，有望通過基因編輯技術(shù)更精確地實現(xiàn)農(nóng)作物和家禽家畜的經(jīng)濟性狀改良。此外，在面對大規(guī)模突發(fā)生物入侵威脅時，基因編輯也將成為潛在的抵抗方法。
美國賓夕法尼亞大學基因編輯技術(shù)研究團隊的首席科學家卡爾·朱恩說，在基因編輯技術(shù)的醫(yī)療技術(shù)以及應用方面，中國可能超過美國，美國可能失去在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的領(lǐng)先位置。
去年底，中國科學院動物研究所趙建國研究團隊宣布，他們利用基因編輯方法培育出一批健康的瘦肉豬，比正常豬脂肪少24%。據(jù)悉，通過新一代基因編輯工具CRISPR，向豬細胞內(nèi)插入一種叫解偶聯(lián)蛋白1（UCP1）的基因，可減少脂肪沉積，增加瘦肉率。趙建國說，“這為豬的新品種培育提供了良好的素材，也為通過基因編輯技術(shù)快速改良豬的數(shù)量性狀提供了概念驗證?！?/p>
中科院干細胞研究首席科學家、動物研究所所長周琪表示，基因編輯通過改變個體或物種的基因組序列，修復疾病缺陷，以及改良微生物和動植物的經(jīng)濟性狀，在生物醫(yī)學、農(nóng)業(yè)育種和工業(yè)微生物改造中具有重要應用前景。
國內(nèi)有關(guān)專家指出，我國基因編輯研究工作正在向源頭創(chuàng)新轉(zhuǎn)移，現(xiàn)階段應大力推動該領(lǐng)域的研究及應用，并及時制定嚴格有效的監(jiān)管措施和倫理規(guī)范，保證基因編輯下游應用快速健康有序發(fā)展。專家認為，基因編輯無疑將成為下一代生物技術(shù)的核心。技術(shù)本身的迅速發(fā)展令人稱快，但中國基因編輯研究系統(tǒng)科學布局以及相關(guān)倫理學、管理和法律法規(guī)方面相對薄弱，亟待加強布局。
“我國在基因編輯上存在大量監(jiān)管空白?！敝茜髡f。例如，基因編輯技術(shù)可以不涉及外源基因?qū)?，直接改良家畜?jīng)濟性狀，那么，利用這類技術(shù)獲得的“種畜”，其轉(zhuǎn)化應用應該如何監(jiān)管？而利用早期胚胎或配子細胞的基因編輯，是生命科學的基礎(chǔ)、前沿問題，但不恰當研究會帶來巨大倫理爭議。
專家建議，應盡快部署基因編輯技術(shù)的監(jiān)管和倫理學研究，對可能帶來巨大倫理和社會問題的基因編輯工作應設(shè)定嚴格的邊界，禁止臨床試驗和應用。此外，專家呼吁，也應對基因編輯技術(shù)的原始創(chuàng)新和專利保護給予高度重視，為我國在基因編輯的臨床轉(zhuǎn)化和市場化應用方面爭取主動權(quán)和話語權(quán)。
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中國生物技術(shù)三領(lǐng)域?qū)で笕颉邦I(lǐng)跑”力量
記者從科技部和中科院了解到，在生物技術(shù)領(lǐng)域，中國的干細胞、精準醫(yī)療、基因編輯等正在培養(yǎng)領(lǐng)跑世界的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)。
·“候鳥老人”的新角色
