生物技术的前景与现状 从这个生物技术发展史来看，我国近年来在生物技术的研究上有很大发展和突破，但是离国际领先水平还有很大差距。下面是有关于生物技术的前景与现状的内容，欢迎阅读。 生物技术的发展现状 一、生物技术的概念与产生 1.生物技术和健康的概念 技术，泛指人类基于实践经验和知识而形成的操作方法、工艺或技能。在各个领域均有体现，宏观的如科学技术、工程技术、农业技术;微观的如开车技术、修理技术、种菜技术等。生物技术属于宏观到中观层面的技术。 (1)生物技术概念 生物技术(biotechnology)是应用自然科学和工程学的原理，依靠微生物、动物、植物体作为反应器将物料进行加工，以提供产品来为社会服务的技术(1982年，OECD)。 具体来说，生物技术就是应用生命科学研究成果，以人们意志设计，对生物或生物的成分进行改造和利用的技术。现代生物技术综合分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、胚胎学、免疫学、化学、物理学、信息学、计算机等多学科技术，可用于研究生命活动的规律和提供产品为社会服务。它包括基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程等。 生物技术有时(不严格地)也称生物工程，是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种研究目的。现代生物技术已发展到高通量组学(omics)芯片技术、基因与基因组、人工设计与人工合成生物学等系统生物技术。 (2)健康概念 以前，人们习惯认为“没有疾病就是健康”;1977年，世界卫生组织将健康概念确定为“不仅仅是没有疾病和身体虚弱，而是身体、心理和社会适应的完满状态”;20世纪90年代，健康的含义注入了环境的因素，即健康为：“生理—心理—社会—环境”四者的和谐统一;进入21世纪，还有人提出“健、康、智、乐、美、德”组成所谓“大健康”概念，大健康成为幸福人生的更佳境界。 人类健康是指建立在个体健康基础上的人类总体宏观健康概念，是个体健康的集中体现。 2.生物技术的产生与发展 生物学起源于西方的博物学，历史上指对大自然的宏观观察和分类，范围广泛，包括对植物、动物、矿物的研究，还包括现代意义上的地理、天文学,甚至人类学等。 1802年，生物学从博物学中独立出来，由法国科学家拉马克(Lamarck)命名，以瑞典的林奈(Linnaeus)创立双名法分类系统为基础。这一阶段称为经典生物学时期，主要研究生物的分类和部分功能。 第二阶段以从1838年开始的细胞学说和1900年建立的经典遗传学作为主要代表，这一阶段称为实验生物学阶段，一直延续到1953年。 第三阶段从1953年华生(Watson)和克里克(Crick)发现DNA双螺旋结构为起点的分子生物学时期开始，直到今天。这三个阶段对应了现代生物学发展的三阶段。 (1)生物技术的起源——古老生物技术 生物技术是最古老的技术，可追溯到一千多年前。其实，农业活动的开始便是生物技术的发端：当我们的祖先最早懂得制酱、酿酒、造醋等，这便是最初的发酵工程。但直到微生物的发现和微生物学的产生，经典遗传学的建立及相关化学理论和技术的出现，古老的生物技术逐步吸收并运用这方面的知识，才被纳入科学技术的轨道。古老生物技术的起源和生物学的起源发展有直接关系。 (2)近代生物技术的诞生——传统生物技术 生物技术作为专业名词在1917年由匈牙利工程师卡尔·艾瑞克(Karl Ereky)提出，原意是指用甜菜作为饲料大规模养猪，含义是利用生物将原材料变成产品。 经典遗传学的应用产生了遗传育种;细胞学的理论被用于生产便出现了细胞工程;酶学理论与化工技术的结合便产生了酶工程;半个世纪前，抗菌素工业的突起，标志着发酵工业已进入工程技术领域。但随着科学技术的发展，用现代科技的眼光来看，上述发展只能称为传统的生物技术，其地位在各类其他技术领域面前仍显得渺小，其原因在于它的价值尚不足以影响国计民生。只有当它演变成现代生物高技术时，才具备了划时代的意义和战略价值。 (3)现代生物技术的发展——高科技生物技术 生物技术从传统技术演变到高技术的最主要因素是生物学，特别是分子生物学的最新理论成就和当代主要的尖端技术，如微电子高技术和电子计算机技术的相互渗透，在现代生物学诸领域中大量地使用高精尖仪器，如：超速离心机、液体闪烁计数仪、电子显微镜、高压液相色谱仪、DNA合成仪、DNA顺序分析仪、多肽序列仪等，这些仪器多由微机控制。这种渗透使得生物学研究得以深入到分子水平，从而才为各个生物工程的出现奠定了理论基础。 特别是基因工程，若没有华生(Watson)和克里克(Crick)的DNA模板学说(中心法则)及雅各布(F. Jacob)和莫诺()的操纵子学说，没有限制性核酸内切酶的发现等分子生物理论上的突破，就不可能有当今基因工程高技术的出现。没有微生物营养缺陷型强迫杂交导致基因重组的微生物遗传学上的突破，便不会有今日的杂交瘤技术，当然就不会有单克隆抗体技术的出现。同样，没有细胞遗传学一系列技术方法的进步，也不会有今日细胞工程的出现。如果没有蛋白质晶体化学和蛋白质三维结构的深入分析，以及化工技术的进步，便不会有今日蛋白质工程和酶工程的产生。抗菌素工业本是发酵工程中的规模最大且工艺较先进的发酵工程，但唯有在引入计算机控制及传感器检测等技术后，才真正称得上发酵工程高技术。 1982年，世界经济合作及发展组织(OECD)对生物技术名词重新定义：生物技术是应用自然科学和工程学的原理，依靠微生物、动物、植物体作为反应器将物料进行加工以提供产品来为社会服务的技术。 在上述技术的发展过程中，社会的需求产生了在竞争机制作用下的横向联合。为求生存、求发展使人们渴求技术进步的主动性达到空前的强烈，从而使技术知识的传播及相互渗透以空前的深度和广度迅速进行。如：第一个DNA体外重组实验的成功，至今不到30年，但已有大批基因工程产品问世;而基因工程技术也早已渗透到细胞工程、酶工程、发酵工程等领域中去了，出现了一大批用传统技术方法无法研制的新产品。总之，在竞争机制下，同行或不同行的科学家、企业家之间的横向联合，是生物技术从传统技术转化为高技术的主要社会因素。 二、现代生物技术的进展 1.现代生物技术发展史上的重要事件 1917年，首次使用生物技术名词; 1943年，大规模生产青霉素; 1944年，实验证明DNA是遗传物质; 1953年，华生-克利克阐明DNA双螺旋结构; 1961—1966年，破译遗传三连体密码; 1977年，分离成功第一个限制型内切酶; 1972年，首次合成完整tRNA基因; 1973年，建立DNA重组技术; 1975年，建立单克隆抗体技术; 1976年，DNA测序技术诞生; 1978年，美国基因公司在大肠杆菌中成功表达胰岛素; 1980年，美国最高法院裁定，基因工程操作的微生物可获专利; 1981年，第一个单克隆抗体诊断试剂盒在美国批准使用; 1982年，第一个用DNA重组生产的动物疫苗在欧洲批准使用; 1983年，基因工程Ti质粒用于植物转化; 1988年，美国授予对肿瘤敏感的基因工程鼠专利; 1988年，PCR方法问世; 1990年，美国批准第一个体细胞基因治疗方案; 1997年，英国培养出第一只克隆绵羊多利; 1998年，美国批准艾滋病疫苗人体试验; 1998年，日本培养出克隆牛，英国、美国培养出克隆鼠等; 1999年，美国首次发现小鼠肌肉组织成体干细胞可横向转变成血液细胞; 2016年，人类基因组测序计划完成; 2016年，胚胎肝细胞研究获重大突破。 在生物技术发展的历史中，值得一提的是各国的诺贝尔奖获得比例。从1901年到2016年，除了二次世界大战之外，每年一次评奖，共产生了608项各种诺贝尔奖，其中美国获284项，英国83项，德国66项，法国31项，瑞典18项，瑞士15项，荷兰14项，俄国14项，日本13项，奥地利11项。共有27个国家获得过诺贝尔奖，除了日本之外，全为欧美囊括。整个110年历史中，有7位美籍华人获奖，包括杨振宁、李政道、丁肇中、李远哲、朱棣文、崔琦等，我国本土还没有实现诺贝尔奖零的突破。 我国在生命技术发展历史上，离诺贝尔奖最近的一次是1965年的人工合成结晶牛胰岛素，但是后来由于政治环境的变动，到1978年底才正式为此提出申请。我国这一项目在1965年的水平是很高，处于世界领先地位，但是到1978年的时候已经被欧美一些国家赶超了。所以，虽然瑞典皇家科学院接受了中国的申请，但是最后评审结果还是失败了。这一年的化学奖由美国和德国获得。 从这个生物技术发展史来看，我国近年来在生物技术的研究上有很大发展和突破，但是离国际领先水平还有很大差距。 2.现代生物技术的研究方向 随着人类基因组、水稻基因组、拟南芥基因组以及其他重要微生物等50多种生物基因组全序列测定工作的完成，目前国际基因组研究开发的总体趋势已发生了新的变化，转入了对基因组功能的研究。进入后基因组时期，功能基因组和蛋白质组研究成为主要研究热点。 (1)生物制药方面 单克隆抗体药物正在兴起，全世界正在研制的生物技术药品中，四分之一为各类单克隆抗体。2016年，世界单克隆抗体药物的销售额已达200亿美元。 (2)农业生物技术方面 转基因农作物的研究和应用已有很大增长，四大转基因农作物已在全世界种植;澳大利亚研究者利用生物技术培育的水芹中含有Ω-3油脂，这种油脂能够降低心脏疾病的发生率。同时，转基因技术开发出含有乙型肝炎疫苗的马铃薯。 (3)动物生物技术方面 美国农业部生物技术研究者开发出能够自然抵抗乳腺炎的奶牛;阿根廷科学家利用生物技术，使乳牛产出的奶中具有足够的人类垂体生长素，以满足人类对该种激素的需求。 (4)技术方面 技术向异种移植方向发展，即利用现代生物技术，将人的基因转移到另一个物种上，再将此物种的器官取出来置入人体，代替人的生病的“零件”。另外，还可以利用克隆技术，制造出完全适合于人体的器官，来替代人体“病危”的器官。韩国的异种移植研究，通过生物技术使乳猪具有LAG基因，这种基因可以提高器官异种移植的耐受力，减少免疫排斥反应。 (5)能源方面 能源紧张已经是全球面临的关键性难题，近年来生物能源尤其受到重视，各国都在大力发展生物能源(包括生物乙醇、生物柴油和生物制氢等)、生物基化学品和生物材料等领域，并加大以工业微生物为代表的新型催化、转化过程的应用，以节能、减排、增效。生物技术在上述工业领域的作为，有可能为绿色循环经济提供根本性的解决方案，实现新的工业革命。 (6)人类基因组方面 1990年，人类基因组计划在美国正式启动，2016年4月14日，中、美、英、日、法、德六国科学家宣布：人类基因组序列图绘制成功。人类基因组计划的完成，有助于人类认识许多遗传疾病以及癌症的致病机理，将为基因治疗提供必要的理论依据。2016年5月18日，人类1号染色体的基因测序图正式公布，1号染色体中的3141个基因全部测序完成，这些基因的缺陷涉及350多种疾病，如癌症、帕金森病和阿尔茨海默病等。至此，人类基因组计划圆满完成。 三、各国生物技术的现状 1.美国 美国在生物技术领域处于全球领导地位，无论是在研究水平和强度上，还是在产业规模和所占市场份额上都是如此。 目前，美国在艾滋病研究、基因组测序、克隆和干细胞研究等广泛领域均占据了领先地位，启动了基因变异鉴别工程，目的是寻找出20万个与人类疾病有关的变异基因，这方面的成果将有助于开发更有效、副作用更小的药物。联邦卫生部门还在着手进行“临床蛋白质组学计划”，开发以蛋白质组研究为基础的癌症诊疗技术。2016年，美国伊利诺斯大学和加利福尼亚大学的科学家采用世界上功能最强和运算速度最快的计算机，首次对卫星状烟草花叶病毒进行了其完整生命形态的数字仿真，模拟仿真了单个卫星状烟草花叶病毒所含的全部原子和在病毒周围的一个小水滴，两者加起来共有驳陆离100多万个原子。由于计算量巨大，该数字仿线s)。该成果是在“飞速测试”生命有机体方面首次获得的重要进步，将有助于更好地了解病毒的工作机制。美国科学家安德鲁·菲尔和克雷格·梅洛因发现RNA干扰机制获2016年诺贝尔奖，科学家认为RNA干扰技术不仅是研究基因功能的重要工具，也可以使致病基因“沉默”用以治疗癌症和艾滋病等，还可用于农业。RNA干扰的应用前景令人兴奋不已。 2.英国 英国的生物技术产业仅次于美国，居世界第二，迄今英国在生物和医学领域已获得了80多个诺贝尔奖。DNA结构及单克隆抗体构造的发现，DNA指纹印的发明，以及抗体工程的进展等为产业的发展创造了十分有利的条件。英国是“人类基因组”计划的重要参与者，承担了约1/3的测序工作。 英国又是世界上第一只克隆羊“多莉”的诞生地。此外，它在基因治疗等方面也有不俗的表现。英国纽卡斯尔大学达勒姆生物干细胞研究所的纳耶尼亚博士领导的研究小组，首次成功地用胚胎干细胞制造的人造培育出了生命。研究人员从老鼠的胚胎中分离出精原干细胞(可发育成早期细胞的干细胞)进行培养，最终培育出7只老鼠。这项研究成果有助于深入了解生成的生物过程，也为科学家研究生命如何孕育提供了动物模型。更重要的意义在于首次表明由人类培育出的可以最终形成完整的生命个体，这为研究遗传学、癌症或细胞重组等学科提供了思路，也为解决人类不育症带来了新的希望。英国纽卡斯尔大学的学者首次利用脐带血干细胞培育出微型人造肝脏。他们首先从婴儿脐带血中提取干细胞，然后将干细胞放入生物反应器，并添加激素和化学物质，刺激干细胞形成肝脏组织。这些微型肝脏已可用来测试新药。还可以培育出修复肝脏损伤的人造肝脏组织，甚至有可能用这一方法培育出人造肝脏用于。 3.法国 法国生物技术水平不低。法国功能基因组公司(genOwaySA)克隆出世界上第一个大鼠胚胎，为未来干细胞治疗的发展铺平了道路。 4.德国 德国历史上就是科技强国。德国科学家开发出新的显微技术——受激发射减损(STED)，它克服了传统光学显微镜分辨率的衍射限制(200 nm)，使科学家观察到40 nm的结构。这为了解细胞和蛋白质精细结构提供了更清晰的视野。 5.瑞典 瑞典的生物技术在基础研究、应用研究和产业化等方面都已跻身于世界先进行列，并在某些领域居世界前沿水平。生产的霍乱疫苗则被世界卫生组织认为是世界上最有效的疫苗，并已在若干国家登记注册。 6.巴西 巴西高度重视生物技术，大力实施基因组计划。在破译和绘制人类癌细胞基因组图谱方面的世界排名仅次于美国。2001年4月，巴西完成了112万个癌细胞基因片段的测序工作。到2002年，他们完成了一个乳腺癌肿瘤细胞的完整基因组图谱。 7.日本 日本生物技术原来开发方面落后于欧美，但近年来日本生物技术研究发展很快，在某些方面具有一定优势，如日本冈崎国立研究所的水稻基因研究、京都大学的再生医疗研究、东京工科大学片柳研究所的生物探测装置研究、田中耕一的蛋白质和糖链研究等均位居世界领先水平。此外，日本科学家在解析各种疑难病的基因和脑科学研究方面也不断取得突破性进展。在尖端生物技术领域——干细胞研究中，日本是站在世界上最前列的国家之一。由4个皮肤细胞培育出干细胞功能的IPS细胞，干细胞为基础，开展培育骨髓移植和人工器官的研究。 8.印度 印度科研人员在生物技术的某些方面，如动植物DNA的重组、生物信息技术、对微生物和动物细胞的基因控制技术等已经确立了自己的竞争地位。在干细胞研究领域，经美国国立卫生研究院鉴定的世界上仅有的64所培养实验室中，印度就占到了10所。这使印度进入世界胚胎细胞菌采集最先进的十大研究中心之列。疫苗是印度生物制药的一个亮点。 9.新加坡 新加坡基因组研究院科学家宣布成功绘制了4000多个基因开关位置图谱，这如同基因组图谱有了“全球定位系统”。医学界的科学家一直希望能以干细胞疗法治疗诸如糖尿病、阿尔茨海默病、先天性肌肉萎缩症等疾病，基因开关位置图谱的成功绘制，有望为干细胞疗法带来突破，使科学家有可能按图索骥，对症进行药品开发和基因修正。 10.中国 从总体上看，我国生物技术在第三世界处于领先地位。 1999年，我国作为唯一的发展中国家加入国际公共领域人类基因组计划，2000年6月如期完成所承担的百分之一的测序任务;2002年独立完成水稻基因组研究，使中国的杂交水稻处于世界领先水平;同时我国克隆技术研究领域和干细胞研究，已步入世界先进行业。我国基因工程多肽药物、单抗和新型诊断试剂在仿制的基础上向创新发展，已能生产目前国际上市的大多数基因工程多肽药物，基因工程干扰素α-1b系国际首创，重组人肿瘤坏死因子、重组蛋白检测抗体已申请专利，首创的免疫PCR胃癌诊断试剂已获得新药证书，有望开发出一系列的高灵敏度癌症诊断试剂。基因工程疫苗的研制取得明显进展，基因工程乙肝疫苗投放市场，对乙肝的预防起到了非常重要的作用。基因治疗取得突破，研制成功具有高效导入功能的靶向性非病毒型载体系统，获得了一批转基因动物，通过研究出现一批创新性成果，克隆了大量人、动物、植物的新基因，创造了具有多种用途的新型表达载体等。 我国已成为世界上转基因作物推广面积最大的国家之一，如东北大豆已被转基因大豆大部分替代。转基因水稻还没有被农业部批准大规模使用，我国杂交水稻还守住阵地，在世界上处于领先水平。EMC易倍 EMC易倍体育 生物技术产业发展现状综述 21世纪被称为生命科学和生物技术的时代,生物技术在医疗卫生、农业、环保、轻化工、食品保健等重要领域对改善人类健康状况及生存环境、提高农牧业以及工业的产量与质量都正在发挥着越来越重要的作用。目前生物技术(Biotechnology,BT)已经成为现代科技研究和开发的重点。在发达国家,生物技术已经成为一个新的经济增长点,其增长速度大致是在25%~30%,是整个经济增长平均数的8~10倍左右。虽然由于研发成本高等原因,近期内生物技术产业本身还无法实现全面的赢利,但随着它的日益普及,这一天也为期不远了。 一、生命科学和生物技术的前沿领域 (一)功能基因组学和蛋白质组学 自从人类基因组计划启动以来,公共媒体不断向大众勾画着一幅幅美丽的图景,这使人们认为,一旦科学家把各种生物基因组的全部碱基排列顺序测定清楚,生命的遗传奥秘就会显露无余。但是,真实情况远不像人们想象得那样简单。遗传信息并不直接参与生命活动,而是通过控制蛋白质的形成间接地指导有机体的新陈代谢。也就是说,一个基因所含的遗传信息,通过一系列复杂的反应,最终导致了相应的蛋白质形成,蛋白质再参与到生命的各种活动中去。所以,要想真正揭开遗传的奥秘,仅仅了解基因组的碱基排列顺序是远远不够的,还必须认识各个基因所表达的生物学意义以及它控制形成的产物——蛋白质。因此功能基因组学理所当然地成为当今生物学研究领域的热点。而作为基因功能载体的蛋白质则是生命活动的执行体,人类基因组绝大部分基因及其功能都有待于在蛋白质层面予以揭示和阐述。蛋白质组学就是在人类基因组计划研究发展的基础上形成的新兴学科,主要是在整体水平上研究细胞内蛋白质的组成及其活动规律。人类细胞中的全部基因称为基因组,由全套基因组编码控制的蛋白质则相应地被称为蛋白质组。人类基因可能有3万多个,而每个基因控制的蛋白质则从数个到数十个不等,人体蛋白质数远比基因多得多。无论是正常的生理过程还是病理状态过程,身体的异常最直接的体现是蛋白质,所以人们研究基因、研究基因组之后感觉到,只有搞清楚蛋白质和蛋白质组,人们才有可能更多地去发现疾病的诊断标志、疾病的预防标志、疾病药物筛选的靶标和疾病治疗的靶标。科学家认为,人类基因组、蛋白质组和药物是生命科学研究路上的三个阶段。 但绘制人类蛋白质组图是一项艰巨的任务。它需要数亿美元的和无数次计算。分子对比能说明全部问题:人类基因组是由DNA——只含有4种碱基的简单的线种被称为氨基酸的不同成分组成的复杂结构。 作为世界头号科技强国的美国,在这方面自然是一马当先,其生物技术的研究重心已经从基因组测序转向了基因功能和蛋白质功能的探测。继2000年9月启动“蛋白质结构启动计划”后,美国于2002年实施了“临床蛋白质组学计划”,以开发以蛋白质研究为基础的癌症诊断和治疗系统。目前在美国,蛋白质组学甚至已经形成了产业和市场,美国一家咨询公司的研究显示,到2016年这一市场将达到27亿多美元。目前,美国米里亚德遗传学研究所、甲骨文公司和日本日立公司已经组成联盟,计划在3年内完成人体所有蛋白质的图谱。 其他国家也不甘落后。如日本于2001年启动了蛋白质解析工程,并于2016年确定了“生物立国”战略,明确提出了加快蛋白质组等方面的研发步伐。为了抢占21世纪生命科学研究的这个制高点,日本已制定出措施,决心打好后基因组研究这场攻坚战。 而我国在该领域也具备了较好的基础,当初我国参加国际人类基因组计划的时候,只争取到了人类基因组1%的测序任务,但现在我国科学家经过持续的努力,已经获得了国际蛋白质组计划的主要项目——国际人类肝脏蛋白质组计划的领导权。EMC易倍 EMC易倍体育我国将承担整个国际蛋白质组计划20%以上的任务。 (二)克隆技术与干细胞 自1997年由取自一只6岁成年羊身上的乳腺细胞培育成功的克隆羊“多莉”在英国问世以来,克隆技术获得了空前的发展,克隆鼠、克隆牛、克隆猪、克隆猫、克隆猴等相继问世,这些成功使人们看到了利用克隆技术培育优良品种家畜以及挽救濒危珍惜野生动物的可能性。不过克隆技术最大的应用可能还在医学领域:利用克隆技术培育人类胚胎,使其发育成各种组织和器官,以供医疗或研究之用。而这又牵扯出另一重要的技术领域,即干细胞的研究。 干细胞是指动物体在发育过程中,体内所保留的部分未分化的细胞。干细胞根据其分化潜能的大小,可以分为三类:一类是全能干细胞,它具有形成完整个体的分化潜能。如胚胎干细胞,它具有与早期胚胎细胞相似的形态特征和很强的分化能力,可以无限增殖并分化成为全身200多种细胞类型,从而可以进一步形成机体的任何组织或器官。第二类是多能干细胞,它具有分化出多种细胞组织的潜能,但却失去了发育成完整个体的能力。第三类称为专能干细胞,只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化。 干细胞的用途非常广泛,涉及到医学的多个领域。目前,科学家已经能够在体外鉴别、分离、纯化、扩增和培养人体胚胎干细胞,并以这样的干细胞为“种子”,培育出一些人的组织器官。干细胞及其衍生组织器官的广泛临床应用,将产生一种全新的医疗技术,也就是再造人体正常的甚至年轻的组织器官,从而使人能够用上自己的或他人的干细胞或由干细胞所衍生出的新的组织器官,来替换自身病变的或衰老的组织器官。假如某位老年人能够使用上自己或他人婴幼儿时期或者青年时期保存起来的干细胞及其衍生组织器官,那么,这位老年人的寿命就可以得到明显的延长。美国《科学》杂志于1999年将干细胞研究列为世界十大科学成就的第一,排在人类基因组测序和克隆技术之前。 鉴于干细胞在未来医疗、尤其是领域的巨大应用前景,世界各国,尤其是发达国家都开展了这方面的探索研究,并取得了一些成就。如德国科学家在用脐带血干细胞治疗中风综合征研究方面取得重要进展。动物试验表明,接受干细胞疗法治疗的试验鼠病情明显好转。动物试验表明,接受干细胞疗法治疗的试验鼠病情明显好转。而来自欧洲和美国的多个研究小组则于去年11月10日发布的一批研究成果中,显示长期以来被认为是无法逆转的心脏病发作导致的心脏损伤,却能够被患者自身的干细胞所修复,这充分展示了干细胞技术在心脏病治疗中的潜力。此外,新加坡国立大学和中央通过脐带血干细胞移植手术,根治了一名因家族遗传而患上严重的地中海贫血症的男童,这是世界上第一例移植非亲属的脐带血干细胞而使患者痊愈的手术。科学家预言,用神经干细胞替代已被破坏的神经细胞,有望使因脊髓损伤而瘫痪的病人重新站立起来;不久的将来,失明、帕金森氏综合症、艾滋病、老年性痴呆、心肌梗塞和糖尿病等绝大多数疾病的患者,都可望借助干细胞移植手术获得康复。 干细胞的应用前景的确诱人,但由于它涉及到敏感的医学伦理道德问题,尤其是克隆人问题,因此世界各国一直对此类研究争论不休。总体来说可以分为两派阵营:英国、俄罗斯、日本、比利时、法国、德国等国在宣布禁止克隆婴儿的同时,都有限度地支持开展用于研究和医学试验的人类克隆。2001年1月,英国在世界上率先将克隆研究合法化,允许科学家培养克隆胚胎进行干细胞研究,并将这一研究定性为“治疗性克隆”。为避免克隆技术被滥用,同年11月,英国政府再次公布法案,明确规定禁止通过克隆技术复制人类个体,即生殖性克隆。但以美国为首的其他大约五十个国家则一直主张禁止任何形式的人类胚胎干细胞克隆。 不过,2001年8月布什正式表态宣布:可以有限度地将联邦经费用于胚胎干细胞研究,但仅限于利用现有的六十多个胚胎干细胞源,不得进一步摧毁人类胚胎以获得新的胚胎干细胞。同年8月,美国众议院曾通过一项禁止克隆人和用人类胚胎干细胞从事研究的法案,但由于“9?11”事件的发生,美国参议院对这一法案的讨论一推再推,至今法案还没有成为正式法律。 去年11月6日,联合国大会法律委员会以一票的微弱优势,决定未来两年内,联合国将不再开会讨论有关禁止克隆人的条约问题。看来,干细胞的研究与应用依然任重道远。 (三)转基因生物 转基因技术是指利用分子生物学手段,将某些生物的基因转移到其他生物物种上,使其出现原物种不具有的性状和产物,以转基因生物为原料加工生产的食品就是转基因食品(GeneticallyModifiedFood,简称GMFood)。目前转基因技术已基本趋于成熟,尤其是在转基因植物方面,它之所以没有得到更大规模的发展,主要原因是人们对其安全性仍有担心,如转基因食品是否对生物体有害以及它是否会改变自然环境,从而破坏生物多样性等等。不过尽管如此,自1983年英国培育出世界上第一种含有抗生素药类抗体的基因移植烟草以及1993年美国将世界上第一种转基因食品——保鲜延熟型西红柿投放市场以来,转基因技术仍然获得了空前的发展。目前已有转基因大豆、玉米、棉花、油菜、南瓜、木瓜、马铃薯、番茄、甜菜等几十种作物投入商业种植。其中,前四种转基因作物占据主导地位。并且全球转基因作物的种植面积已经从1996年的170万公顷增长到2016年的6770万公顷,种植转基因作物的国家数量也在2016年翻了一番。但目前仍主要集中在6个国家,其中美国占63%,阿根廷占21%,加拿大占6%,中国和巴西各占4%,南非占1%。总体来说,2016年这些国家的转基因作物种植面积占全球种植总面积的99%。专家预计,在今后10年中,转基因作物将会扩展到25个国家,播种面积将达到1亿公顷,将有1000万农民从事转基因作物的种植。 从种植的转基因作物种类来看,2016年,全球转基因大豆的种植面积是4140万公顷,占转基因作物种植总面积的61%;转基因玉米的种植面积为1550万公顷,占总面积的23%;转基因棉花的种植面积为720万公顷,占11%;转基因油菜的种植面积为360万公顷,占5%。 在世界转基因作物市场上,美国孟山都(Monsanto)农产品公司占据了80%的份额,德国安万特公司占有7%,德国巴斯夫公司和瑞士先正达公司各占5%,美国杜邦公司占3%。 从所转移基因的特性来看,大部分转基因作物都带有抗病虫害的基因。大约18%的转基因玉米带有抵御害虫的基因,73%的转基因大豆、玉米和油菜能够抵御除草剂。其余的种类则同时含有这两种基因。 2016年,美国转基因作物的种植面积为4280万公顷,比上一年增加了10%,种植的作物主要是玉米和大豆。 阿根廷的种植面积比上一年增加了3%,该国种植的大豆几乎100%是转基因大豆。 加拿大的种植面积比上一年增加了26%,主要种植抗虫害玉米、油菜以及抗除草剂的大豆。 巴西2016年首次通过了允许种植转基因作物的法律,这使得在这个国家种植转基因作物成为合法行为。巴西种植的全都是转基因大豆,并由孟山都农产品公司包销。 中国在2016年种植了280万公顷的转基因棉花,占全国棉花种植总面积的58%,比2002年增加了33%。 出于对转基因产品的慎重与担忧,目前人们还只是消费转基因植物产品,转基因动物产品尚未真正进入人们的生活。但是,社会的需求是科研开发和经济产品进入市场的最大推动力。一些看得见的迹象表明,转基因动物产品正向我们走来。如美国科学家采用转基因(GM)技术,使奶牛产生的牛奶蛋白质含量提高很多,为今后高等生物的转基因食品研究开创了先河。 (四)生物信息学 生物信息学是一门新兴的交叉学科,是伴随基因组研究而产生的,它的研究内容紧随基因组研究的逐步深入而发展。广义地讲,生物信息学是以计算机为工具从事对基因组研究相关生物信息的获取、加工、储存、分配、分析和解释。它包括了两层含义,一是对海量数据的收集、整理与服务,也就是管好这些数据;另一个是从中发现新的规律,也就是用好这些数据。目前,伴随着基因组研究日新月异的快速发展,相关信息出现了爆炸性增长,迫切需要对海量生物信息进行处理。以Genbank中的DNA碱基数为例,其增长速度呈指数性增长,大约每14个月就会增长一倍,这一增长速度只有计算机运算能力的增长可以与之比拟。所以在当前基因组信息爆炸的时代,建立超大规模计算系统,发展全新的生物信息学的理论、方法来分析这些数据,从中获得有用的信息是基因组研究取得成果的决定性步骤。其次,基因组研究最终是要把生物学问题转化成对数字符号的处理问题。要解决这样的问题就必须发展新的分析理论、方法、技术、工具,就必须依赖计算机的信息处理。 因此,生物信息(Bio-IT)产业是生物技术和信息技术相结合的产物,Bio-IT可分为7大领域,即运算与电脑架构、信息工具与资料、储存与资料管理、生命科学应用、生命科学设备、系统整合与资讯以及知识管理与互通。 由于发达国家特别是美国在信息技术和生物技术两方面都具有超强的实力,因此开展生物信息学研究具有得天独厚的条件。在人类基因组计划开展过程中,私营的塞莱拉公司曾宣称要与人类基因组计划展开竞赛,率先在三年内测出人类的全部基因序列,靠的主要就是康柏(Compaq)公司提供的超级服务器。近年来,美国IBM、HP等信息技术巨头都宣称要进军生命科学领域,这无疑将极大地促进生物信息学的发展。 不过由于生物信息学是一门新兴学科,发展时间不长,因此在该领域我国与发达国家之间的差距并不很大,目前我国在生物信息学研究、DNA测序能力方面已处于世界前列,但与国际上相比,对基因组数据的分析处理和利用能力,包括计算能力则存在较大差距。国外分析这样的海量数据都使用超级计算机,而我们的许多研究工作还依赖于使用能力弱得多的工作站甚至个人电脑。因此与国外相比,国内生物信息研究在使用高性能计算方面还比较薄弱,这必将严重影响我国生物信息学未来的发展水平。 一些国家生物技术产业发展现状 美国 一、2002年美国生物科技产业的主要特征 持续萎靡了几年之后,美国生物技术产业在大型生物技术公司的带动下已经开始出现明显的反弹。根据美国著名咨询研究机构厄恩斯特-扬(Ernst?Young)公司2016年6月发布的2016年美国及全球生物技术产业分析报告,美国现在接近赢利边缘的生物技术公司数目比以往任何时候都要多,其中已有20多家生物技术公司实现持续赢利,另有超过50家公司在过去3年中至少一年赢利。该公司专家还预测,美国生物技术产业作为一个整体,有望在未来5年内首次实现全面赢利。美国经济在高科技泡沫破灭之后的2002年,生物科技产业仍有不凡表现,主要特点:销售额上升,前十位大的生物技术公司产值增长28%;2002年批准新药35个;FDA主管上任,对新药审批有利;新的技术不断涌现,技术集成加快;资本市场生物技术增加104亿(2001年增加119亿);合同额75亿(与2001年持平);国际化程度加强;生物反恐经费增加60亿。 2002年美国生物科技产业不利的方面有:ImClone公司丑闻(一个月损失了75%市值),Enron,Worldcom,Elan(Elan一个月损失了69%市值)等财务问题对高科技股的严重影响,生物科技2002年市值下降49%,以基因组为技术平台的类股下跌67%,生物技术工业2000年峰值的80%已经消失;重要的生物科技产业重新评估和重组;生物科技产业被边缘化。新药审批速度慢,FDA重组(CBER/CDER)带来不确定性。 二、生物科技产业正孕育较强发展 伴随高科技泡沫的破灭,生物科技股市受到巨大影响,风险一度减少和放慢(风险审批项目的速度大致放慢一倍),但由于生物科技在前三十年基础研究的强劲支持下,内在价值在不断增长,股市市值的下跌只是更体现了生物科技的机会从来没有这么好过。 生物科技产业内在价值增长的原因。 生物科技产品销售额并不因股市下跌而减少,表明生物科技市场看好。前十位生物科技公司的销售额平均增长28%(2000年为207亿美元,5年前为130亿美元);生物科技新产品通过FDA批准数仍不断增加(批准了35个新药、疫苗/新适应症,而2001年只批准24个);研发新药的供应仍然强劲:350个新药进入临床试验或等待FDA审批;经过高科技泡沫洗礼的公司管理团队更趋成熟和理性;商业模式有新的改进:(RIPCO/FIPCO)研发功能的制药公司与功能齐全的制药公司之间的布局更为合理,可持续性增强。 生物科技股市走弱的原因。 2002年美国经济在股市上的表现仍是整体熊市,对生物科技股的影响是显而易见的;伊拉克战争不确定因素的严重影响;世界经济疲软;技术泡沫在人们心中仍未恢复信心。道琼斯2002年下跌17%,2001年下跌7%,2000年下跌6%;纳斯达克2002年下跌39%,2001年下跌21%,2000年下跌32%;而生物科技股2002年下跌49%,2001年下跌24%,2000年下跌36%。 风险资本从股市流失,2400亿美元进入银行帐号或转向到原本信誉就好的大公司,人们对新技术和小公司暂时间失去了兴趣。同时,不可忽视的是ImClone等公司丑闻对生物科技股的负面影响很大。生物科技产业被边缘化。 以上可以看出,生物科技产业并不是衰退,其产值增长、股市下降,生物科技股的机会比以往任何时候都好,一旦经济开始复苏,生物科技股可能是股市成长最快的部分。 三、从全球市场和制药公司与生物科技公司的比较看生物科技产业的发展 1、美国、欧洲、加拿大生物技术比较 美国、欧洲和加拿大是现今世界主要的生物技术产品及生物技术公司的集中地。下表是美国、欧洲、加拿大生物科技市场2002年销售额/产值,每年R&D投入,公司数,雇员,上市公司数,股市资本等方面的比较。 从表中可以看出,欧洲和加拿大的市场总和只是美国市场的五分之一;两者的研发投入和为美国的三分之一强;而两者的市值之和只有美国的%。因此,美国生物科技仍是全球生物科技的主流。 2、制药产业与生物科技产业比较 下表是美国前十位制药公司的2002年的产值及变化情况,从表中可以看出,只有强生公司产值增长幅度达到10%,其他都在10%以下;而股市市值则都在下跌,平均下跌五分之一强,最大下跌一半以上。 下表是23家诊断领域的生物科技上市公司的表现,可以看出,产值增长平均达到三分之一,最大增长幅度达到8倍。当然,产值下降的也有达到83%,但在整体上不是主要趋势。 生物科技虽然增长很快,但整体规模很小,下表可以看出,整个生物科技的年产值只相当于Pfizer/Merck两个公司的年产值。 事实上,生物科技的价值与实际情况不一致。如与以上两个公司的比较,Pfizer/Merck共有70多个新药进入临床实验,未来4-5年准备送FDA的新药和疫苗26个,市场处方药共计35个。而生物科技在市场上共有130个药物在卖,同时有350个新药进入临床试验或正等待FDA审批。 药业公司近年来的研发经费逐年增加,但自98年来,药物研发投入与批准新药间的正相关性减少,投入增加而上市新药连年减少(原因有政府方面的:FDA审批越来越保守;有公司方面的:大制药公司效率低;技术方面的:基因组的巨额还未到回报期;另外正在研发的药物难度相对较大),同时,专利药过期或即将过期的压力也逐年增大,已上所产生的反差空间正成为大药业公司购并或生物科技的动力。 随着计算技术/生物信息学、纳米技术、通信/多媒体技术、生物/化学/药物等多学科的研究积累,系统生物学正在得到迅速发展。 生物科技的发展比期望快:RNAi(核糖核酸干扰现象,具有特异降解RNA片段功能的RNA片段)、全基因扫描、干细胞、药物投放等基础研究更加成熟,技术手段进步,研究的复杂性和集成度不断增强:由原来的“基因→细胞→系统→药物”的模式转到“基因组→蛋白质组→代谢机理→毒理”模式,系统性和对象规模都要提高若干量级。 经过多学科的综合交叉作用,系统生物学应运而生。系统生物学以全基因生物学的观点进行研究,用集成的观点理解细胞组成如何工作并产生生物系统;以超强的计算方法和能力,更好地理解和预测复杂生物系统和它们的行为;研究微生物和人的细胞对环境变化的响应;用“数学”生物学的方法集成“湿”生物学。 1.生物诊断领域 与传统诊断技术相比生物诊断技术具有灵敏性、专用性、易用性的特点。生物诊断技术的发展趋势:加速增长和边界扩张;个性化医疗,即诊断更加精确、治疗更加个性化;基于价值的定价等。生物诊断针对的靶是全新的,该领域发展很快。由于有了新的疾病辨别指针,新药临床试验的目标更小,新药研发的高额成本得以有效降低。减少药物的不良反应和改善预防与个性化医疗水准等需求也与日俱增,以上凡此种种,使得生物诊断领域在近年来得到很快发展。从临床诊所使用的检测角度,生物诊断有持续大于10%的增长;服务性中心实验室限制了多种测试及其技术平台大规模的发展,一些技术平台在临床诊所使用时比服务性中心实验室更有效率,效果也比较好。生物诊断前景广阔。个性化医疗的兴起代表了新的健康标准;10亿美元以上的高销售额药物将变得较少,带之而起的是针对性更强的效果更好的个性化药物;诊断和处方药捆绑销售的个性化医疗必将成为新的趋势,因此医疗支付系统也将面临方式的改变。 2.营养功能食品 营养功能食品公司也竞相重组。营养功能食品在全球有1500亿美元以上产值(2001年美国529亿美元),人们对饮食所提供的营养不足的信任危机仍然存在,因此市场将会是长期的;浓缩食品售销量增加。民意调查还表明人们宁愿吃功能食品,而不是自然饮食,功能食品销量增加(2001年全球销售额达566亿美元);食品和化学公司认识到专用功能成分和食品的结合的重要性。营养功能食品的成功有赖于更多的满足客户需求;产品中包含更强的科技成分,对各类技术、新思想、新产品都应当尽早吸收;建立产品研发供应价值链;加强合作伙伴关系。 3.农业生物技术 农业生物科技表现死气沉沉。2002年常规农业生物制品价格是十几年来最低的,除了个别有特色的品种之外,没有什么有价值的新产品。合作合同在数量和规模上都令人失望。农业生物科技产业并购的伙伴较少,合并行动也造成了内部的混乱。农业生物科技在广度和深度上都没有充分体现价值。与此同时,社会上对转基因作物、有风险的转基因动物的敏感度也在下降。 4.生物材料/生物工程 强大的基因组基础研究对生物材料和生物工程提供了有力支持。微生物、人和动物、植物基因组长期的基础研究和技术发展为生物科技产业提供了强大的知识资源和技术工具。这也为抓住“基于知识的机会”推动知识经济提供了一个成功的佐证。如利用基因组学、生物信息学、高通量药物筛选、组合化学、蛋白质学、工艺工程等学科的交叉作用,对传统制药业、农业、工业生物科技都产生了重要影响。 随着微生物基因组、人类基因组和植物基因组知识资源和技术手段的成熟,通过物质科学、化学、计算机科学、材料科学、应用数学、细胞生物学等学科的交叉作用,生物材料、生物化工、生物工艺的未来的学科增长点正在迅速凝结。 生物技术对工业的支撑是非常强的。已经有大量的基因组序列库(人、水稻、拟南芥),一些基因和过程已经清楚。分子进化学说已经得到验证;用化学工厂的理论理解植物生长过程,在表达合成塑料前体、抗体、治疗蛋白、疫苗和工业酶方面等都得到了成功应用。在代谢途径工程方面,通过生物发酵的方法处理难降解的生物材料格外引入注目。 生物材料/生物工程的机遇。①农业部的农业“帐单”:生物能源拨款达4亿美元;②广阔的市场:全球化工市场13500亿美元,其中1500亿美元精细化工,4000亿美元特殊化工,8000亿美元日用化工。这些市场中的很多可以采用生物材料/生物工程技术;③替代能源燃料:生物再生资源,生物量能源转化;④特有的饲料前体:手性中间体,PLA,;⑤生物聚合物、纳米技术发展的带动:NSF预计到2016年将至1万亿美元,涉及的领域将会包括生物半导体、DNA计算机、纳米结构材料、生物粘合剂等;⑥微生物、细菌:特异合成,过程改进,环境清洁等。 5.生物科学仪器 ①生物科学仪器的行业推动力。生命科学不断产生新的应用,要求产品不断改进;国立卫生研究院(NIH)2016财年增加经费40亿美元,达到270亿美元,对生命科学仪器的使用者加强支持;战略政策层面,为防止生物恐怖将增加额外的研究经费,并增加用于技术商品化的研发经费;非典型性肺炎及其他病原体的影响,使得人们对用户友好型、廉价个性化诊断技术的需求增加,也将对生命科学仪器行业产生明显的推动作用(分析仪器市场的规模:2000年为196亿美元,2001年为211亿美元,2002年为230亿美元)。 ②药物研发对生命科学仪器的影响。制药/生物技术行业高风险的模式使得对增长的预测难度增大,而仪器的增长预期相对容易,因此也比较稳定;人们不断关注自动化和药理基因学的需求,将激发对新产品和创新的需求,带动生命科学仪器的创新;工作量巨大的以往设备替代也有很大的需求。 ③学术界对生命科学仪器的影响。学术界对生命科学仪器的影响是两方面因素综合作用的结果,一是国家财政赤字使科研经费面临支出减少,另一方面NIH对生物反恐增加经费将带动支出增加。 ④市场拉动(而不是推动)。开发如糖检测产品的Therasense公司首发股,在2001年第四季筹集了亿美元;Perlegen公司筹集到了亿美元风险,2016年元月完成全基因扫描,从基因层次对人的差异进行分类方面的工作也取得了很大进展。 ⑤生命科学仪器的挑战。生命科学仪器在临床诊断,作为药物/生命科技的研发工具,以及在基因组/蛋白质组研究和药理基因学、毒理基因学研究的大型测试仪器等方面都有广阔的市场空间。随着后基因组时代的到来,许多公司试图从基础性的发现研究进入到临床和药物开发应用领域。 6.生物科技经费投入 对生物科技行业来说,生物反恐现在似乎成了一棵摇钱树。2002年通过了《公共卫生安全和生物反恐法案》,通过了60亿美元的预算,其中16亿美元用于,24亿美元用于发展新的测试和治疗计划。Acambis Plc和 Baxter Bioscience公司获得亿美元合同用于开发疫苗盒;超过百家公司在疫苗方面的工作得到资助。 年生物科技产业概述 前半年(直到伊拉克战争结束),市场大多情况与2002年相同。下半年伊拉克战争的不确定性消失,对生物科技的整体和研发利好,股市复苏,进入生物科技价值重建新阶段。预计在2016年关键产品审批方面,Genzyme公司的Fahrazyme,Biogen公司的Amevive,Trimeris和Hoffmann/Roche公司的Fuzeon将有结果。有超过17亿美元增值和12亿美元的业内合同额、10—15个首发股、150亿—200亿美元市值增长,生物技术产业市值上升15%,股市全面上扬(道琼斯指数上升2%,纳指升10%)。美国生物科技市场将比国际市场(特别是欧洲市场)更强健,合作/合并增加,新药通过FDA审批数量会有新的增加(但仍会有“延期”或“意外”),更多的处方药与诊断的组合,个性化医疗成为热点。欧洲会有更多的“价值”调整,以吸引股市资本。无论在创立公司还是与世界生物界的集成方面,亚洲将变得更活跃。克隆/干细胞/转基因作物等方面的公众舆论压力趋缓,价格压力/医疗保障方案转为利好,防止生物将大大推动生物技术发展,研发投入增加,生物科技市场扩大。 生物科技的价值更多体现在产品与适用的技术平台方面,公司成长将更强调可持续发展。者的优先选择有:生物产品非专利药公司、生物蓝筹股公司、药物研发类公司、服务类公司、以技术见长的公司、新的生物诊断公司等。 日本 一、引言 随着人类基因组测序计划的宣告完成,一场以基因及蛋白质数据应用于生物技术产业的竞争拉开了序幕。尤其是利用大学等研究机构的基础性研究成果,创建生物技术风险企业的态势强劲。日本也不例外,各大研究机构及风险企业都把目光聚焦于二十一世纪产业新增长领域之一的生物技术。据日本有关部门的预测,2016年日本生物技术产业的市场规模将达25万亿日元,被认为是推动二十一世纪日本经济增长的强有力的原动力。 二、日美等国生物技术现状分析及日本所采取的基本对策 日本在生物技术领域虽采取了一系列重大举措,但与美国相比还有较大的差距。中国及韩国在生物技术领域也在急起直追,生物技术产业领域的国际竞争日趋激烈。从尖端生物技术的专利申请数来看,根据日本特许厅的统计,基因解析技术、蛋白质功能解析以及与基因组相关的专利申请数2000年约12000件,其中美国约占40%居首位,其次是中国约占30%、欧洲及日本紧随其后。 从政府的研究开发投入来看,日本依然与美国存在较大的差距。美国医学研究机构巨头—美国国立卫生研究所(NIH)2016年财政年度的政府预算额将达280亿美元,年增长率为%。其预算额是日本2016年度生命科学领域总预算额的7倍。 生物医药领域日美间的差距也在拉大。美国制药巨头Pfizer公司收购了Pharmacia公司后其销售额约440亿美元、研发费超过70亿美元。其销售额及研发费分别是日本最大制药企业—武田药品工业公司的5倍和6倍。 在农业生物技术领域,美国Mansanto等公司在转基因玉米及大豆的世界市场上独霸一方。在环境修复等生物技术领域及安全保障领域美国的优势更为明显。据日本生物技术产业协会的统计,日本生物技术风险企业数为334家,仅为美国的四分之一。 生物技术产业的支撑有赖于大学等研究机构不断推出新研究成果,只有将这成果及时转移至相关企业,才能实现产业化。日本主要大学虽然相继设立了技术转移机构(TLO),但其功能远没有得到充分发挥,普遍缺乏创新的经营管理人才。大学研究人员更缺乏对技术市场的敏锐性及推销新技术的勇气。只要具备了技术水平、经营能力及市场预测力,才能加速生物技术产业化的进程。日本虽在生物技术产业领域实现了新起步,但要在激烈的国际竞争中独占熬头,决非易事。 日本政府为了促进基因制药的研究及生物技术风险企业的培育,出台了一系列有关政策。其中最引人注目的是日本政府成立了以小泉首相为首的生物技术战略会议,并于去年12月颁布了长达200余页的生物技术战略大纲,其中详细阐述了具体的战略重点及实施计划。 战略大纲中提到的有些具体计划已列入政府重点开发项目。如国立癌症中心及国立循环器官疾病中心建立了针对相关疾病的蛋白质组研究计划。旨在提高在检测解析仪器的研发以及生物信息学等领域的国际竞争力。去年出台的知识产权战略大纲中明确提出了对生物技术相关专利的快捷审核、审核标准的国际化以及促进大学发明技术向民间转移等有关措施。将严格执行蛋白质专利的审核条件,同时又明确了再生医疗领域相关技术也可申请专利的重大举措。从专利政策角度对正在崛起的生物技术产业给予有力的扶持。 三、日本生物技术产业原动力初见端倪 日本山之内制药公司预言2016年基因制药研究进入临床试验,并在美国设立风险企业创新基金,与风险企业携手共同进行基因制药的基础性研究。三共公司则与美国公司联合设立生物技术风险企业基金,寻找有实力的风险企业积极推进新药的研发。而日本最大制药企业—武田药品工业公司率先建立新的研究体制,配备约40名研究人员专门从事有用基因筛选及其相关技术的研发。新体制建立后,相关疾病基因研究的多篇论文已在《Nature》上发表。 日本已有多家生物技术风险企业已初显实力。如从事基因治疗开发的AnGeaMG公司,去年成功开发出能生产使特定基因失去功能的基因缺失鼠(Knock-outmouse)的转基因技术;从事癌基因解析的OncoTherapyScience公司及从事再生医疗的CellSeed等公司也将在几年内上市;设在东京医科大学的临床蛋白质组研究中心将对该大学附属肺癌患者的血液进行调查研究,解析何种蛋白质在起作用,从而寻找有效治疗法。 四、医工强强联合直逼生物技术产业领头羊欧美 日本已形成医工学科强强联合的合作研究体制。一种以医疗仪器及诊断技术等为主的医工联合合作模式已初见端倪。为了缩短医疗仪器产业与欧美的差距,日本厚生劳动省也积极扶持医工联合的产业合作新模式。各大学相继设立了如东京大学的疾病生命科学中心、千叶大学的前沿医学科学开发研究中心及大阪大学的未来医疗中心等。 医工联合的产业技术合作也已正式启动。如京都大学与日本IBM公司、日本新药公司等共同开发出了利用计算机技术对药剂效果进行预测的新技术。京都大学与京瓷及岛津制作所合作,开发一种植入患者体内的实时监视微型检测仪。 基因治疗和再生医疗等尖端医疗领域的研究,单一学科很难完成此类研究项目,学科间融合、联合顺应了这一研发的趋势。日本目前医疗仪器约40%以上依靠进口,为了提高其国产率,厚生劳动省出台了医疗仪器产业规划。旨在用5年时间,提高医疗仪器产业的国际竞争力,建立多学科与产业界的强强联合,赶超生物产业技术产业领头羊—欧美等国。 五、突破专利申请原有框架,医疗技术将列入专利申请范畴 日本自去年起,着手修订现有专利法。将人工培养皮肤的再生医疗及基因治疗技术本身作为专利进行申请。突破了原有医疗领域专利申请仅局限于药品及医疗仪器的框架。这一修订将有力地推动尖端医疗产业领域的技术研发及产业化。 被列入特许厅专利新申请范围的包括细胞加工技术以及载体开发技术等。有望今夏受理此类专利的申请。相关企业已着手专利申请的前期准备工作。如日立制作所已开发出了牙齿、角膜再生及培养技术,并预定申请专利;日本再生医疗风险企业TissueEngineering公司开发的人工皮肤移植技术也将申请技术专利。 原有此类医疗尖端技术由医生作为研究的一部分应用于患者,因细胞加工技术及管理需要较大人力和物力,仅靠一家很难实现技术的推广普及。而此类技术本身列入专利申请范围,将有助于相关企业参与尖端医疗领域的研发,形成产业新增长点。 六、健全和完善医疗伦理及法制建设 2016年是DNA双螺旋结构发现50周年,4月又宣告了人类基因组测序计划基本完成。今年是生物技术领域值得庆贺的一年。人类基因组的解析成果必将面向人类健康及医疗事业,生物技术产业将渗透至人类社会的方方面面。但是生物技术的发展必然会涉及医疗伦理、法制及社会问题。 医疗领域的研究将突出个性及再生二大概念。所谓个性,即根据患者特定体质所采取的医疗方法。具体是指利用人类基因组解析成果,确立个性化医疗法。日本文部科学省已拨200亿日元,由东京大学医科研究所、大阪府立成人病中心等全国九家机构联合建立基因库,辅助个性化医疗的研究。计划采集30万人群的血液样本,研究分析与癌症、糖尿病、支气管哮喘等遗传机理,有效缩短新药研发周期。此外,随着人类基因组解析的基本完成,研究重点已逐渐转入相关蛋白质立体结构的研究。2002年日本正式启动了以理化研究所为中心的“蛋白质3000”的大项目,开展蛋白质结构与医疗领域相结合的研究。 再生是尖端医疗领域的又一亮点。再生医疗是对皮肤、骨和心肌等受损脏器及组织,通过患者的细胞进行修复的一项技术。目前日本理化研究所发生再生科学综合研究所、产业技术综合研究所、京都大学及庆应大学等机构正在从事再生医疗的基础性研究。 形成社会对涉及伦理、法制、社会问题的共识,对再生医疗技术产业化尤为重要。因为生物技术必然涉及个人遗传信息等较为敏感的社会伦理。据说,英国将计划建50万人群的基因库,基于社会伦理等原因,提出反对意见的不在少数。除此之外,生物技术的正确利用还需有健全法制作保证。在保护医疗消费者同时,为了促进生物技术的有序发展,相关专利制度的完善乃是当务之急。 七、再生医疗正在步入临床试验阶段 大企业及生物技术风险企业纷纷加入到再生医疗研究之列。其主要研究对象涉及骨、心肌、血管及皮肤等。对药物不能治愈的疾病治疗打开了希望之路。 日本Amniotec公司开发的角膜上皮细胞膜,与京都大学合作进行临床试验,用于角膜的移植手术。该角膜上皮细胞膜是将人体角膜上皮细胞利用从胎盘羊膜中提取的胶原进行培养而成。由于再生医疗研究的投入产出周期很长,该公司去年11月又与生物技术风险基金公司合作,创立研发机构,计划于2016年实现商用化。 OsteoGenesis公司开展齿槽骨再生医疗的研究。有望实现因牙周炎而受损颚骨的再生材料商业化。将骨髓中采集的细胞分化成骨芽细胞。将相混的骨芽细胞及蛋白质胶状物注射至患部。明年进入临床试验,2016年实现商用化。 在牙科再生医疗领域的研究,医疗仪器的大企业日立医疗公司也与名古屋大学合作,计划于2016年向市场推出用于再生牙齿的胚牙。TERUMO公司也涉足再生医疗领域的研究,去年9月与美国风险企业DIACRIN公司合作开发心肌机能的再生医疗研究,年内将进入临床试验。这一将患者大腿部的骨格肌芽细胞进行培养,然后移植至心肌的再生医疗技术。有望于2016年形成100亿日元规模的新产业。 日本OLYMPUS光学工业、PENTAX及武田药品工业以骨的再生医疗研究为主,而第一制药及田边制药则以血管的再生医疗研究为主。有人预言,2016年左右将迎来再生医疗技术的成熟推广期。 八、DNA芯片的开发将加速个性化治疗方法的确立 DNA芯片在基因功能的解析、新药研发、实现个性化医疗上是必不可少的,被公认为开创新一代医疗技术的强有力武器。世界DNA芯片巨头美国AFFYMETRIX公司控制着芯片生产的主要技术专利。据称开发的主力高性能芯片中嵌入了所有人类基因。利用这一芯片可以迅速确定特定疾病与哪一基因有关。由于该公司近期打出基因芯片的降价大战,将对基因制药研究起到推波助澜的作用。日本的日立软件工程公司和三菱化学BCL公司开发出了能快速检测败血症病原菌的DNA芯片,为有效使用抗菌药物,减轻患者痛苦将起到理想的效果。此外,上述两家公司还将计划开发出能预测抗癌药物药效的芯片。 九、主导基因制药产业,相互合作更趋活跃 利用基因信息研究疾病发生的原因,实现有效治疗药物的研发将成为现实。日本ZERIA新药公司专门设立了基因制药子公司开展9大领域的研究。三重大学利用作用于血管细胞的基因,正在开发动脉硬化的治疗药物。并与美国TEXASA&M大学合用,开展利用有关组织修复基因的新药研究。 基因制药不仅对中小企业带来新的商机,大企业也将其作为新世纪的核心技术加速开发利用。如中外制药公司开展利用免疫反应的抗体药物研究。抗体药物副作用小、效果大。业已开发的用于慢性关节炎的治疗药已进入临床试验的最后阶段。高钙血症及多发性骨髓肿瘤等治疗药物也在研究之中。 武田药品工业公司也对其研究所配置了最先进的分析仪器,从事癌症、哮喘等的新药研发。三共公司和山之内公司分别找到了高血脂症和痴呆的相关基因,正在加速有效新药的研发。 基因制药研究需要投入庞大研究开发费,也增加了企业的负担。因此,寻找拥有特定技术的合作伙伴至关重要。日本第一制药与以生物信息学著称的风险企业CLS公司合作已找到了与糖尿病及癌症等有关的多种蛋白质,为新药研发奠定了坚实的基础。持田公司则研究与癌细胞等表面易结合的物质,开发出将基因有效送达治疗部位的基因载体。 十、营造有利于生物技术创业的氛围必不可少 日本2002年生物技术市场规模约8万亿日元,其中转基因等领域占到万亿日元。而日本独自技术形成的产业市场并不大。 随着DNA芯片等生物技术相关产业的发展,将对食品、医药及农业等众多领域产生积极的影响。总体来看,医药领域的研发进展最快。而食品领域的研究步履艰难。如水稻基因组测序计划宣告完成,但日本企业利用水稻基因组解析成果用于新产品开发的积极性不高。造成这一结果有其根本原因,除了回报的未知性,与产品流通及医疗行为有关法律的不健全也有一定关系。要实现转基因技术的产业化,消费者的理解和支持是极为重要的。 生物技术如同核技术具有二重性,有利有弊。作为政府应在安全性和伦理性方面制定切实的方针措施。对超出一定伦理及安全性的研究应给予严厉制止并予以重罚。只有这样才能逐步营造消费者对转基因制品认可的社会氛围。 日本去年年底出台的生物技术战略大纲中,预测到2016年日本生物技术领域的市场规模将扩大至25万亿日元。而欧美等国则预测全球生物技术的市场规模中期目标将达300万亿日元。日本生物产业人会议认为,如日本不能有效进行生物技术的研发,将很难占据一席之地。中国和韩国在生物技术的研究也不可低估,生物技术的国际竞争已到了分秒必争的地步。日本必须制定出符合时代潮流的研究体制,今后的2-3年是决定谁能主宰生物技术市场的关键,其中重中之重是DNA芯片等研发。 目前各风险企业在生物技术产业的研发上先行一步。作为国家及机构应对风险企业给予积极的扶持。制定相应的知识产权保护措施极为重要,培养高素质的专利代理人已迫在眉睫。 生物技术领域的研究回报周期非常长。如生物医药能率先实现产业化,其带来的企业效应是非常巨大的,但研发并不一定都能获得成功。据有关统计,美国研发的成功率为10%左右。因此,有必要创造一种允许研发失败的社会环境。 十一、生物技术食品及原料正在逐渐走近市场 生物技术逐渐渗透至人们日常消费的食品领域。如2016年2月下旬东京的高级超市推出了麒麟公司开发的土豆新品种——CYNTHIA。其目的是与目前市场占有率高达90%的主宰品种男爵和五月王后品种决一高低。 CYNTHIA是利用麒麟公司拥有的组织培养的方式培育而成的。早在1987年麒麟公司首次成功开发了无毒微型土豆种芽增殖技术。但到了1999年日本农水省才真正允许开展无毒微型土豆种芽增殖技术的研究。EMC易倍 EMC易倍体育因此,麒麟公司于2000年3月在国内合资成立了JAPANPOTATO公司着手土豆新品种种芽的生产及销售。 又如,厚生劳动省研究小组认为,利用体细胞技术的克隆牛肉作为食品其安全性不存在问题,并计划将这一报告提交7月设立的食品安全委员会审议。日本虽是世界上最大体细胞克隆牛的生产国,但其技术还不够成熟,存在着死亡率偏高等难题。世界上尚无一国允许体细胞克隆牛肉的上市,要通过食品安全委员会的审议,难度较大。因此,生物技术食品真正进入市场还需较长的时间。 十二、微生物在食品包装材料等上的应用方兴未艾 日本各化学公司致力于利用土壤、水中微生物的作用,开展自然分解树脂的研究及确立相应生产体制。尤其是利用微生物在生活垃圾袋及食品包装材料的应用上市场前景看好。日本三菱化学和味之素两大公司联合开发植物性自然分解树脂的研究,通过国内综合化学和综合食品两巨头联手,抢占国际市场份额。 两家公司共同开发的自然分解树脂的特点是利用使植物淀粉发酵的琥珀酸的作用。因提高了植物原料的比例,明显降低了对环境的负面影响。充分发挥味之素公司的发酵技术及三菱化学的树脂合成技术的两大优势,其生产成本比现有主流自然分解性树脂有所下降。目标是到2016年将现有以石油为主要原料的自然分解性树脂,全部转为利用琥珀酸生产的植物性自然分解树脂。 另外,昭和高分子公司也将扩大自然分解性树脂的生产能力,其产品主要用于加工农用薄膜及食品包装材料的原料。虽然目前自然分解性树脂的价格为普通树脂的2-3倍,但随着人们对环保意识的提高,自然分解性树脂的市场规模将有较大幅度的增长。 十三、官民并举生物技术风险企业与日俱增 据生物技术产业协会(JBA)的统计,日本现有生物技术风险企业334家。而欧美的生物技术风险企业分别超过了1500家。虽然日本在企业绝对数上仍与欧美有较大的距离,但是日本官民并举,共同推进生物技术产业的势头正旺。 日本生物技术风险企业的定义是,把生物技术作为手段和对象,进行创业的中小企业,成立未满20年,并不以进出口及销售为主的企业。1999年以来,以每年40-50家的增长速度在增加,风险企业的创立已形成了强劲的势头。 生物技术风险企业的涉及领域非常广。如从事基因新药研究、DNA芯片开发、组织修复再生医疗等研究的风险企业。形成了与大企业和大学等进行共同研发的新格局。 据JBA的统计,在生物技术风险企业中,从事生物信息学等研究辅助型的企业占第一位。从事药品及诊断试剂开发及再生医疗的企业占第二位。从事环境修复技术的环境研究领域的企业占第三位。其后是从事转基因技术等农作物技术开发的农林水产领域的风险企业。 从事DNA芯片及各种分析仪器研发的风险企业,因其研究成果能逐步形成商品化,资金有限的风险企业也能维持经营。但是,从事新药及再生医疗等研究的其研发费占销售额的62%,因此医疗风险企业必须走与其它企业合作的模式。 其中再生医疗被认为能与新药研制相抗衡的产业新增长点。日本各生物技术风险企业纷纷加强与国内外的合作。如日本SOSEI公司与澳洲STEMCELLSCIENCES公司合作成立干细胞研究新公司,其目标是形成干细胞增殖的产业。今后还将开展有助于治疗帕金氏症的脑细胞、以及能释放有效抑制血糖值的胰岛素,用于治疗糖尿病的胰腺特殊细胞培养等的研究。 英国 在生命遗传物质脱氧核糖核酸(DNA)结构在英国发现50年后,一直处于世界生物技术发展前沿的英国面临着和道德伦理带来的双重挑战。 英国生物技术业界 人士认识到,“公众的反对使英国生物技术产业元气大伤”。自2000年高技术产业泡沫破灭后,没有一家生物技术公司在英国上市。目前,英国生物技术业近三分之一上市公司的资金不足维持两年的运作,一些小公司更是入不敷出。一些资深的植物生物技术研究者更是宣布要离开英国。 除转基因研究外,英国其他一些生物技术研究也面临阻力。去年11月21日,英政府批准剑桥大学建立“活体实验室”,以猴脑研究阿尔茨海默氏症等神经学疾病,遭到了动物保护主义者的猛烈抨击。英国“废除活体解剖联合会”表示,该组织将对“活体实验室”建立过程中的每一步进行抗议。该实验室负责人坦言,实验室目前仅筹集到正常工作所需资金的四分之三,在动物保护者的抗议声中和舆论压力下,筹集到开展实验的足够资金并非易事,而其他类似实验室就更难以建立。 然而,英国生物技术和生命研究在2016年并非“流年不利”。去年6月,英国政府批准苏格兰罗斯林研究所的科学家建立实验室,利用克隆人类胚胎提取干细胞。多利羊之父伊恩?威尔默特领导的研究小组表示将系统研究克隆人类胚胎过程的每一阶段,及克隆对胚胎、胎盘、胎儿和活动物的影响,他们还计划在培育克隆人类胚胎的过程中,将其同自然受精胚胎和试管受精胚胎相比较。 威尔默特认为,这将提供对发育生物学最根本问题的认识,将吸引许多实验室的注意。 英国威康信托-桑格研究所完成了近30%的“人类基因组草图”绘制工作。该研究所还破译了人类第6号染色体的遗传密码。6号染色体是迄今为止科学家破译的最大、包含基因最多的染色体,其中包含的基因对人体免疫系统至关重要。 另外,伦敦帝国学院的科学家发现位于人体第10号染色体上的GAD2基因是一种导致肥胖的基因,为肥胖症的治疗和预防提供了新的线索。 德国 新千年以来,德国生物技术产业的总体情况发生了明显变化,主要表现在,发展停滞并出现微弱衰退,风险资金投入减少,行业就业人数下降,企业研发成本下降,行业亏损增速放缓,前期临床开发投入增幅加大。这些变化表明,德国生物技术产业已经开始进入专家预测的中期调整阶段。 研发资金投入减少。受经济紧缩影响,2002年德国生物技术产业研发投入首次出现负增长,仅为亿欧元,与2001年相比下降了11个百分点。生物技术企业要获得新的专利,开发适销对路产品,就必须积极开展技术创新,而研发投入的减少将直接导致企业产品研发能力不足。 行业亏损持续增加。德国生物技术全行业亏损继续增加,2002年税前亏损达亿欧元,但由于采取了降低技术、裁减员工等一系列措施,亏损增幅与2001年相比下降了20%,行业亏损持续增长的势头德到遏止。在困难的经济环境下,德国生物技术产业努力降低企业亏损,希望利用并不充裕的资金来尽可能地维持企业继续生存。 行业产值略有下降。受经济不景气影响,在保持了几年高增长速度之后,德国生物技术产业的产值首次出现负增长,为亿欧元,与2001年相比下降了3个百分点。越来越多的企业退出了生物技术领域,而新建企业尚无法填补由此产生的缺口,是造成全行业产值下降的原因之一。占全行业产值50%以上的上市企业的产值也处于停滞状态,其中60%企业的产值有所下降。2002年,德国私有生物技术企业的平均产值为140万欧元。由于绝大多数企业成立时间不长,而研发投入力度较大,所以全行业有50%以上的企业尚无任何产值可言。 企业数量停止增长。2002年,德国共有生物技术企业360家,在数量上首次出现负增长,与2001年相比减少了1个百分点,这表明德国生物技术产业开始进入中期调整阶段。去年一年中,共有31家企业退出生物技术领域,在数量上首次超过了新建企业,其中3家企业被出售,1家企业被兼并,1家企业停产,26家企业因无偿还能力被解散。今年上半年,有18家企业退出生物技术领域,3家企业被兼并,15家企业处于无支付能力状态。在德国15个联邦州中,巴伐利亚州以拥有85家生物技术企业稳居榜首,其后依次为巴登符腾堡州、北威州、柏林和下萨克森州。 新建企业数量减少。2002年,德国新成立生物技术企业25家,增长率仅为6%,尚不到2001年13%增长率的一半,而1999、2000年的增长率分别为25%和20%。从1999年开始,德国新建生物技术企业数量呈逐年下降趋势。2002年,在360家生物技术企业中,成立后尚未获得风险资金投入的企业占28%,获得了第一轮的占37%,获得了第二轮的占24%,即将发行的占5%,已上市的占6%。 行业从业人数下降。2002年,德国360家生物技术企业共安排就业13,400人,比2001年减少了1,000人,下降了7%,与2000、2001年30%的增长率相比,首次出现负增长。导致全行业就业人员减少的原因是多方面的,有经济形势方面的原因,也有中期调整带来的影响。在生物技术行业中,达到稳定发展阶段的企业尚未形成一定数量,许多企业的发展进程放缓甚至近于停止,企业为了生存不得不一方面继续投入资金,一方面裁减人员。在360家企业中,3/4企业的员工人数少于30人。与2001年相比,员工人数少于10人的企业数量有所减少,而员工人数超过100人的企业数量则稍有增加,这一变化表明,在严峻的经济形势下,小企业首先成为行业调整的牺牲品,正如俗话所说,弱者越弱,强者越强。 资金注入继续减少。由于没有一家企业能够成功上市,风险资金就成为2002年德国生物技术企业的唯一资金来源,为2亿欧元,与1999年基本持平,与2001年相比,几乎下降了50%,仅相当于2000年资金投入的1/6。今年上半年风险资金投入为亿欧元。大部分风险资金来自风险公司,也有一些股份公司和银行参与。风险公司和股份公司的资金绝大部分为自有资金,也有少量的社会游资、政府资金和私人资金。在所有者中,风险公司占66%,股份公司占21%,银行、商业银行和种子基金公司各占%,个体资金持有人占%。在中,机构资金为%,政府或公共资金为%,私人资金为%,其它资金为%,长期为%,储蓄银行资金为%。 与2001年相比,德国生物技术企业的上市积极性明显下降。2001年,者对股市回升尚抱一线年的持续熊市,包括生物技术的贬值,彻底毁灭了者的期望,只好另找套现出路,首选方案是商业出售,即将所持股份转卖给其它企业。在2002年的所有套现活动中,商业出售占48%,发行占34%,回购占%,其它占%。 专家预计,2016年德国生物技术全行业需投入资金亿欧元,到2016年中期需投入资金亿欧元。 经营策略发生调整。目前,生物技术产品开发仍然是德国生物技术产业的主导经营模式,由于这种经营模式可以迅速地提高企业产值而在过去几年中受到者追捧。但是,生物技术产品开发,特别是药物开发具有周期长、风险大的特点。为规避风险,缩短周期,德国生物技术产业的经营模式最近出现了向技术服务转型的趋势。这一以短期内迅速提高企业产值为出发点的经营策略调整是应对严峻条件的必然反应,得到了外部者的理解。目前,在德国生物技术产业中,从事产品开发的企业占46%,从事技术服务的企业占18%,兼顾产品开发和技术服务的企业占36%。 技术平台形式多样。在生物技术领域,除了已经较为成熟的基因技术、蛋白技术和生物信息技术外,最近又出现了许多新型的技术平台,如干细胞应用技术、新型核糖核酸技术、纳米生物技术、系统生物技术和计算机支持的处理过程等。在德国生物技术产业通常采用的各种技术平台中,基因技术占29%,生物信息技术占19%,蛋白技术占17%,抗体技术占7%,组合分析技术占5%,其它技术占23%,其中有化学基因技术、化学遗传技术、引导演化技术、脱氧核糖核酸置换技术、系统生物技术、代谢技术、纳米生物技术、天然物质合成技术、计算化学方法、药物推理设计技术、核糖核酸干扰技术、干细胞技术、细胞治疗技术、脂质体技术、转移体技术等。 产品格局变化式微。人们一般将生物技术分为“红色生物技术”、“绿色生物技术”和“灰色生物技术”三类。“红色生物技术”是指生物制药技术,“绿色生物技术”是指农业和食品生物技术,而“灰色生物技术”是指工业、环保生物技术。 在德国,已经投放市场的生物技术产品主要是分子试剂、食品试剂、组织工程产品、生物芯片、新型脱氧核糖核酸处理以及脱氧核糖核酸转移产品等。在所有产品中

　　GB T 32610-2016_日常防护型口罩技术规范_高清版_可检索.pdf