中國生物技術三領域尋求全球“領跑”力量

經濟參考報 □記者 方家喜 北京報道

數據顯示，2017年，我國在工業生物技術領域技術專利申請、核心期刊論文發表均超越美國等發達國家，居世界首位，在該領域已經成為名副其實的技術大國。記者從科技部和中科院了解到，在生物技術領域，中國的干細胞、精準醫療、基因編輯等正在培養領跑世界的技術與產業。

技術與產業：正在進入發展轉折點

2018年伊始，中國科學院宣布，我國在國際上首次實現了非人靈長類動物（猴）的體細胞克隆。生物學國際頂尖學術期刊《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，實現了我國在非人靈長類研究領域由國際“并跑”到“領跑”的轉變。

1月18日，國際頂尖學術期刊《自然》（Nature）官網刊文《Biotech booms in China》表示，以基因科技為代表的新型生物技術獲得空前的發展機遇。中國生物技術產業經過十年發展積累后，正在進入迅猛發展的歷史機遇轉折點。

有關方面預測，在國家產業政策推動下，預計到2022年，我國廣義生物產業值有望達到10萬億元，生物工業產值1.5萬億元，我國的生物工業核心競爭力將得到顯著提升，生物技術強國目標將得到進一步實現。

最近，科技部社會發展科技司、中國生物技術發展中心發布的《2017中國生命科學與生物技術發展報告》稱，我國科學家在干細胞、結構生物學和表觀遺傳學等方面取得了豐碩成果。各類新藥開發進程加快，原創性成果不斷產生，國家食品藥品監督管理總局共批準了風濕與免疫、感染和內分泌系統等領域的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多個生物技術園區，培育了一批生物技術企業，建立了國家、部門和地方政府的生物技術重點實驗室近200個，安排了專項資金立項研究。

中國生物技術發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領域亮點紛呈快速發展。而無論是基礎前沿還是轉化應用，我國發展速度顯著高于全球平均水平。”

一些國內外生物技術專家認為，中國生物技術和產業正處在一個令人激動的發展轉折點上，大量的創新正推動著整個行業的蓬勃發展。紐約大學教授羅斯表示，比如，中國的大學制度培養出大批博士以及強有力的基礎科研背景，私營企業以及公共部門提供充足的財政支持，全球范圍內法規制度逐步建立與成熟，雄心勃勃并充滿活力的中外企業紛紛進入。

據統計，過去十年中，中國政府對生物技術的支持力度正不斷加強，這提升了中國對科學家與企業家的吸引力。五年來，200萬歸國人員中大約有25萬人在從事生命科學領域的工作。

科技部在《“十三五”生物技術創新專項規劃》中提出，到2020年，生物技術產業在GDP中的比重將超過4%，中國將打造10到20個產值過100億元的生物醫藥專業園區及5到10個產值過100億元的生物制造專業園區，生物技術產業競爭力進一步提高。中國有100多個生命科學園區遍布全國，由地方政府運營，通過減稅和補貼來吸引公司入駐。據估計，國家、省、地方政府已投入1000多億元用于生命科學領域。

21世紀被稱為生命科學和生物技術的時代，世界各個大國都在生物技術領域加大資金和人力投入。生物技術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，“生物技術的引領性，體現在對生物結構、功能、發生和發展規律的揭示。”他表示，以腦科學為核心的認知科學，將實現人類對自身認識的革命性變化；以基因編輯技術為代表的合成生物學，將創造一種新的“調控生命”的模式；以干細胞和組織工程為核心的再生醫學，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業制高點，把生物產業作為國家研究和開發的重點。如美國將基礎研究經費49%用于生物技術和生命科學研究，歐盟將46%的經費用于生物技術及其相關領域。美國公布的《2016年-2045年新興科技趨勢報告》顯示，在20個最值得關注的新興科技發展趨勢中，有6項與生物技術相關。通過與信息技術的融合，可穿戴即時監測設備、遠程醫療、健康大數據等應用加速普及，改變傳統疾病的診療模式。

另有權威數據顯示，通過與農業技術的融合，生物育種促進了動植物品系的改進、抗逆性的增強以及產量提高，全球轉基因作物種植面積已占全部耕地面積的12%，幫助農民獲益累計超過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，據經合組織（OECD）預測，至2030年，35%的化學品和其他工業品將源自生物制造。在工業生產方面，生物制造產品比傳統石化產品平均節能30%-50%，減少環境影響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產品來自以生物制造為代表的工業生物技術，其在生物經濟中的貢獻率將達到39%。目前全球工業生物技術研發投入較低，在工業生物、農業生物和醫藥生物總量中僅占2%，遠低于醫藥生物的87%。

干細胞：個別研究方向“領跑”世界

我國生物技術“十三五”規劃中重點提出：發展新一代基因測序技術，重視單分子技術在其中的應用和測序數據的分析解讀；發展單細胞分離、基因組擴增、轉錄組擴增和單細胞基因組分析技術；發展生物大分子的單分子檢測、熒光原位雜交技術和降噪技術；發展蛋白質測序技術、新型質譜和微流控芯片等技術；發展基因和蛋白質精準測量技術，推動生物檢測技術向微量、痕量、單分子、高通量等方向發展。

數據顯示，全球干細胞產業市場規模呈逐年增長趨勢，2015年市場規模為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。中國干細胞產業市場規模呈逐年增長趨勢，2010年國內干細胞產業市場規模約為30億元，到2016年市場規模已經達到454億元，預計2020年國內干細胞產業市場規模將逼近1500億元。

據了解，我國干細胞研究已躍居世界前列，個別方向處于“領跑”地位，在細胞重編程、多能性建立及其調控等研究領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先。我國在該領域論文發表數量及專利申請量已連續5年位居世界第二，且擁有了一批自主研發的技術，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，人類胚胎早期發育的詳盡圖譜繪制等。

2016年-2017年間，僅國家重點研發計劃“干細胞及轉化研究”重點專項支持的項目團隊，在國際頂級學術期刊《自然》《細胞》雜志及其系列子刊上，發表40余篇文章。

中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院院長裴端卿表示，“我國干細胞臨床研究監管政策的陸續出臺以及前期良好的理論和技術積累，將大大加速干細胞產品的開發進程，使行業進入快速規范發展階段。”2017年，首批經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，國家食品藥品監督管理總局發布《細胞治療產品研究與評價技術指導原則（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開啟。”裴端卿說。

國內有關專家告訴記者，我國“十二五”規劃明確將“干細胞研究”列為六個重大科學研究之一，但由于產業標準及監管的缺失，干細胞產業的不規范發展使得衛計委與藥監局于2011年共同叫停未經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，填補了國內干細胞產業監管政策的空白，國內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業和區域發展，北京、上海、江蘇、廣東、山東為產業主要聚集區，其中江蘇省有泰州國家生物產業基地干細胞產業化項目基地、無錫國際干細胞聯合研究中心等；山東省有青島干細胞產業化基地。此外，北京、天津、山東、上海、浙江、廣東、四川等7個省（直轄市）設有擁有國家牌照的臍帶血造血干細胞庫。

中國版“精準醫學”：劍指惡性腫瘤

三年前，美國宣布啟動美國百萬人精準醫學研究。我國對新興的精準醫學研究也高度重視，由科技部主持的精準醫學重點專項獲準“十三五”期間優先啟動。近年來，國家衛計委會同科技部等部門，聯合一批科學家擬定中國版的精準醫療計劃。

精準醫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療模式，使得降低發病率、解決治療低效和降低醫療成本成為可能。

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樣本和多種表現型數據的采集，并對于其中2000人進行深入的精準醫學研究。據悉，對2000名志愿者的精準醫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技術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體系相結合，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，該技術體系提供的精準治療方案為克服傳統治療手段針對性低、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，同時自主開發了以精準用藥為特色的高通量藥物敏感性檢測技術體系，從而真正具備了本土化自主二代高通量基因檢測，本土化自主大數據分析與處理，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。

“在部分癌癥治療領域，我們已經初步具備了為‘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量提供了可能性。”劉青松說。

基因編輯：探索與立規并重

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風靡生命科學領域。國內外專家一致認為，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錯誤DNA序列的糾正，有望徹底治愈遺傳疾病。在農業和工業方面，有望通過基因編輯技術更精確地實現農作物和家禽家畜的經濟性狀改良。此外，在面對大規模突發生物入侵威脅時，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研究團隊的首席科學家卡爾·朱恩說，在基因編輯技術的醫療技術以及應用方面，中國可能超過美國，美國可能失去在生物醫藥領域的領先位置。

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%。據悉，通過新一代基因編輯工具CRISPR，向豬細胞內插入一種叫解偶聯蛋白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快速改良豬的數量性狀提供了概念驗證。”

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濟性狀，在生物醫學、農業育種和工業微生物改造中具有重要應用前景。

國內有關專家指出，我國基因編輯研究工作正在向源頭創新轉移，現階段應大力推動該領域的研究及應用，并及時制定嚴格有效的監管措施和倫理規范，保證基因編輯下游應用快速健康有序發展。專家認為，基因編輯無疑將成為下一代生物技術的核心。技術本身的迅速發展令人稱快，但中國基因編輯研究系統科學布局以及相關倫理學、管理和法律法規方面相對薄弱，亟待加強布局。

“我國在基因編輯上存在大量監管空白。”周琪說。例如，基因編輯技術可以不涉及外源基因導入，直接改良家畜經濟性狀，那么，利用這類技術獲得的“種畜”，其轉化應用應該如何監管？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、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的監管和倫理學研究，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的原始創新和專利保護給予高度重視，為我國在基因編輯的臨床轉化和市場化應用方面爭取主動權和話語權。