科技創(chuàng )新是發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的核心要素，隨著(zhù)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入推進(jìn)，不斷有前沿技術(shù)和顛覆性技術(shù)涌現、成熟、應用和擴散，催生新產(chǎn)品、新服務(wù)、新模式、新業(yè)態(tài)。進(jìn)入21世紀以來(lái)，生命科學(xué)基礎前沿研究持續活躍，我國生命科學(xué)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。今年的《政府工作報告》提出，“制定未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃，開(kāi)辟量子技術(shù)、生命科學(xué)等新賽道”。本期特邀專(zhuān)家圍繞相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研討。

　　生命科學(xué)從實(shí)驗室到落地應用

　　什么是生命科學(xué)？從全球范圍來(lái)看，生命科學(xué)如何轉化為技術(shù)并廣泛應用？

　　賈旺（首都醫科大學(xué)附屬北京天壇醫院神經(jīng)外科教授）：生命科學(xué)是研究生命現象及其運行規律的自然科學(xué)，涉及生物體的結構、功能、發(fā)生、發(fā)展、遺傳和變異等諸多方面，涵蓋生物學(xué)、醫學(xué)科學(xué)、生物技術(shù)、農業(yè)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域。生命科學(xué)與人類(lèi)生存、人民健康、社會(huì )發(fā)展密切相關(guān)。人類(lèi)免疫系統疾病、遺傳性疾病、惡性腫瘤、心腦血管病、呼吸系統病等疾病的根本治療途徑，將依靠生命科學(xué)的發(fā)展來(lái)解決。生命科學(xué)與其他學(xué)科相互融合，不僅有助于解決自然界許多重大的理論問(wèn)題，還將在高層次上開(kāi)辟新的技術(shù)領(lǐng)域。

　　現代生命科學(xué)的發(fā)展主要有三個(gè)階段。18世紀至19世紀，卡爾·林奈建立的生物分類(lèi)系統與達爾文提出的自然選擇學(xué)說(shuō)理論，改變了人類(lèi)對生物多樣性及演化的認識。20世紀初至中葉，遺傳因子假說(shuō)的提出和DNA雙螺旋結構的發(fā)現開(kāi)啟了分子生物學(xué)時(shí)代，人類(lèi)得以深入微觀(guān)探索分子遺傳學(xué)及分子生物學(xué)。20世紀后半葉至21世紀，隨著(zhù)人類(lèi)基因組計劃完成、各種類(lèi)型測序技術(shù)手段不斷進(jìn)步，人類(lèi)進(jìn)入以組學(xué)為代表的系統生物學(xué)時(shí)代，加之基因編輯技術(shù)、納米技術(shù)突飛猛進(jìn)，現代生命科學(xué)開(kāi)啟了以高通量數據為基礎、多學(xué)科交叉融合的時(shí)代。

　　隨著(zhù)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速演進(jìn)，前沿技術(shù)集中涌現，生命科學(xué)在全球范圍內呈現迅猛發(fā)展態(tài)勢，不僅科學(xué)研究方面取得重大突破，在市場(chǎng)需求推動(dòng)下，相關(guān)產(chǎn)業(yè)也迅速崛起。一是基因組學(xué)進(jìn)入快速發(fā)展階段。根據Markets And Markets數據，2023年全球基因組學(xué)市場(chǎng)規模為462億美元，預計2028年達831億美元，年均增長(cháng)率為12.4%。精準醫學(xué)作為其中的熱點(diǎn)領(lǐng)域，通過(guò)基因檢測和個(gè)性化治療，大大提高了疾病診斷和治療效果。二是生物技術(shù)在醫藥、農業(yè)和環(huán)境保護等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應用。CRISPR基因編輯技術(shù)正在改變遺傳性疾病的治療方式，轉基因作物提高了農業(yè)生產(chǎn)效率，生物修復技術(shù)廣泛應用于環(huán)境污染治理。三是生命科學(xué)與大數據、人工智能深度融合，顯著(zhù)加速了新藥研發(fā)、疾病診斷和治療方案的優(yōu)化。通過(guò)大數據分析，科研人員能夠快速發(fā)現潛在致病因素，人工智能則幫助提高診斷的準確性和治療的個(gè)性化。

　　科學(xué)只有轉化為技術(shù)并應用于生產(chǎn)，才能轉化為現實(shí)生產(chǎn)力。生命科學(xué)以解決經(jīng)濟社會(huì )各領(lǐng)域的應用問(wèn)題為目標，將科學(xué)知識與創(chuàng )新技術(shù)高效率地向多種應用領(lǐng)域轉化。其中，以人類(lèi)健康與疾病防治為目標的轉化醫學(xué)研究，將系統生物醫學(xué)研究成果向臨床轉化，同時(shí)在臨床實(shí)踐中獲取科研思想與資源，推動(dòng)醫學(xué)向個(gè)性化精準診治發(fā)展。

　　以生物與醫學(xué)科學(xué)領(lǐng)域為例，醫工結合是推動(dòng)生命科學(xué)發(fā)展的有效方式，即由醫療機構及其科研人員在臨床實(shí)踐中發(fā)現科學(xué)問(wèn)題后，由高校、研究機構和企業(yè)研發(fā)人員共同開(kāi)發(fā)相關(guān)藥品或設備，并與醫學(xué)專(zhuān)業(yè)人士一起進(jìn)行臨床試驗，經(jīng)過(guò)改造優(yōu)化，最終形成安全有效的產(chǎn)品。

　　手術(shù)機器人是醫工結合的典型代表。通過(guò)多個(gè)機械臂、攝像系統及智能控制系統協(xié)助醫生工作，可實(shí)現高精度、立體視野下的微創(chuàng )手術(shù)，為遠程手術(shù)提供了可能，已應用于普通外科、骨科、神經(jīng)外科等多個(gè)科室。手術(shù)機器人的廣泛應用有利于患者更快康復、減少并發(fā)癥的發(fā)生，是未來(lái)外科領(lǐng)域不可或缺的技術(shù)設備。根據Frost＆Sullivan數據，預計2025年全球手術(shù)機器人市場(chǎng)規模達285.1億美元，2030年將達619億美元。

　　面對激烈的市場(chǎng)競爭，我國手術(shù)機器人雖起步較晚，但在政策支持和科技創(chuàng )新推動(dòng)下，取得了顯著(zhù)進(jìn)展。目前，我國自主研發(fā)的手術(shù)機器人在各項功能和技術(shù)參數方面，已取得不亞于甚至超過(guò)國外相同產(chǎn)品的成績(jì)。以神經(jīng)外科手術(shù)機器人為例，根據眾成數科數據，以華科精準、柏惠維康為代表的國產(chǎn)神經(jīng)外科手術(shù)機器人約占市場(chǎng)份額的98.30%。

　　除了手術(shù)機器人，腦機接口作為研究大腦功能和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的新方式，受到廣泛關(guān)注。利用腦機接口控制電腦、機械臂已從實(shí)驗室逐漸走向臨床應用，被用于醫療健康、智能生活等眾多領(lǐng)域。美國、歐盟、日本等在戰略層面對腦機接口進(jìn)行布局，2013年，美國發(fā)布“美國創(chuàng )新性神經(jīng)技術(shù)大腦研究計劃”，歐盟啟動(dòng)“人類(lèi)腦計劃”。據預測，未來(lái)10至20年，全球腦機接口產(chǎn)業(yè)將產(chǎn)生最多2000億美元的經(jīng)濟價(jià)值。不過(guò)，目前腦機接口產(chǎn)業(yè)整體還處于早期研究階段，真正落地需要進(jìn)一步探索，并形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

　　生物醫藥產(chǎn)業(yè)獲得長(cháng)足發(fā)展

　　我國推進(jìn)生命科學(xué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，取得了怎樣的成效？

　　王鵬飛（復旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院研究員）：回溯上個(gè)世紀，我國在胰島素合成、青蒿素發(fā)現和雜交水稻發(fā)明等方面取得了一系列重大進(jìn)展。進(jìn)入21世紀，隨著(zhù)生命科學(xué)研究水平快速提高，在結構生物學(xué)、干細胞與再生醫學(xué)、重大疾病機理與診療、病原生物學(xué)與傳染病、農業(yè)生物學(xué)和合成生物學(xué)等領(lǐng)域不斷取得重大突破，并在多個(gè)領(lǐng)域廣泛應用。

　　作為科學(xué)界的新生力量，合成生物學(xué)快速發(fā)展，已在醫藥、工業(yè)、農業(yè)、食品和能源等領(lǐng)域廣泛應用。在抗瘧疾藥物青蒿素、工業(yè)酶、高分子聚合物、新型肥料與農藥、新型食品以及生物燃料的生產(chǎn)中，合成生物學(xué)為其提供了新的路徑。《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規劃》《加快非糧生物基材料創(chuàng )新發(fā)展三年行動(dòng)方案》等相繼發(fā)布，各地也出臺了一系列措施，協(xié)同推進(jìn)合成生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

　　細胞基因治療（CGT）作為一種新型生物技術(shù)，近年來(lái)發(fā)展迅速。CGT藥物通過(guò)基因編輯技術(shù)、細胞工程技術(shù)等，針對特定疾病進(jìn)行治療。據統計，我國在該領(lǐng)域已推動(dòng)超過(guò)700項試驗，涵蓋腫瘤和罕見(jiàn)病藥物的研發(fā)。預計到2025年，全球CGT市場(chǎng)規模有望突破300億美元。百奧賽圖、科濟藥業(yè)、傳奇生物、中源協(xié)和、藥明生基等先鋒企業(yè)涌現，在藥物研發(fā)和生產(chǎn)方面取得重要突破。新型分子開(kāi)關(guān)和體內改造CAR-T細胞的新技術(shù)正在研究中，有望突破實(shí)體瘤治療的限制，實(shí)現規模化生產(chǎn)和應用。

　　抗體藥物偶聯(lián)物（ADC）結合抗體療法、化療及小分子抑制劑療法的優(yōu)勢，具有獨特的靶向能力，可增強治療窗口及療效，減少不良反應。全球ADC市場(chǎng)規模從2017年的16億美元快速增長(cháng)至2022年的79億美元，預計2030年達647億美元。我國一批代表性企業(yè)發(fā)展壯大，積極布局該領(lǐng)域。榮昌生物開(kāi)發(fā)出國內首個(gè)原創(chuàng )ADC藥物，并成功出海；樂(lè )普生物積極布局ADC市場(chǎng)，建立自主研發(fā)與引進(jìn)并舉的偶聯(lián)技術(shù)平臺；邁威生物開(kāi)發(fā)出國內進(jìn)展最快的Nectin-4ADC，具有更高的循環(huán)穩定性和抗腫瘤活性；百利天恒建立了一體化藥物研發(fā)技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)平臺，多款藥物進(jìn)入臨床研究階段。

　　我國緊跟技術(shù)變革趨勢，推動(dòng)生命科學(xué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大，得益于以下幾方面優(yōu)勢。一是高度重視科技創(chuàng )新。近年來(lái)，全社會(huì )研究與試驗發(fā)展經(jīng)費持續增長(cháng)，為生命科學(xué)研發(fā)提供了資金保障。圍繞科學(xué)前沿，設立了各類(lèi)科技專(zhuān)項計劃，科研環(huán)境持續改善。二是人才隊伍不斷壯大。引進(jìn)和培育一大批高層次人才，高校著(zhù)力加強生命科學(xué)學(xué)科建設，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展輸送大量專(zhuān)業(yè)人才。三是產(chǎn)業(yè)配套日益完善。從上游的基因測序、細胞培養，到下游的藥物生產(chǎn)、醫療器械制造，已形成門(mén)類(lèi)齊全的產(chǎn)業(yè)體系。專(zhuān)業(yè)服務(wù)機構快速發(fā)展，極大提升了新藥研發(fā)效率。同時(shí)，豐富的臨床資源為新藥研發(fā)提供了試驗基地。

　　生命科學(xué)的原創(chuàng )性突破，為生物醫藥的研究和開(kāi)發(fā)奠定了基礎，其研究成果為生物醫藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了重要支持。黨的十八大以來(lái)，我國生物醫藥產(chǎn)業(yè)取得長(cháng)足發(fā)展，建立了較大規模的醫藥產(chǎn)業(yè)體系，目前市場(chǎng)規模突破4萬(wàn)億元。在政策支持和市場(chǎng)需求雙重驅動(dòng)下，一批自主研發(fā)的創(chuàng )新藥物陸續在海外獲批上市，我國醫藥創(chuàng )新躋身全球前列。

　　生物醫藥產(chǎn)業(yè)具有高投入、高風(fēng)險、高回報、研發(fā)周期長(cháng)的特點(diǎn)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展需實(shí)現三大集聚：向園區集聚、向經(jīng)濟發(fā)達地區集聚、向智力密集區集聚。我國生物醫藥產(chǎn)業(yè)呈現集聚發(fā)展態(tài)勢，形成了多個(gè)特色鮮明的產(chǎn)業(yè)集群。上海張江科學(xué)城作為國家級生物醫藥產(chǎn)業(yè)基地，聚集了和黃醫藥、復宏漢霖、君實(shí)生物等創(chuàng )新型企業(yè)。蘇州工業(yè)園區面向全球引進(jìn)創(chuàng )新資源，南京依托園區在生命科學(xué)基礎研究領(lǐng)域的優(yōu)勢，加速推進(jìn)創(chuàng )新成果轉化。北京、天津、廣州、成都、武漢等地依托科教優(yōu)勢，加快布局生物醫藥產(chǎn)業(yè)。

　　從未來(lái)發(fā)展趨勢來(lái)看，需重點(diǎn)關(guān)注以下領(lǐng)域：基因編輯和細胞治療技術(shù)的發(fā)展，將使個(gè)性化醫療和精準醫療更加普及；人工智能在藥物發(fā)現、病理診斷和生物分子設計中的應用將繼續擴大，進(jìn)一步提升研發(fā)效率和準確性；細胞和基因療法在癌癥等多種疾病的治療中展現出巨大潛力，成為生物醫藥重要發(fā)展方向。

　　合成生物學(xué)技術(shù)快速產(chǎn)業(yè)化商業(yè)化

　　作為生命科學(xué)的重要分支，合成生物學(xué)在產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng )新方面取得了哪些進(jìn)展？

　　陳國強（清華大學(xué)合成與系統生物學(xué)中心主任、教授）：合成生物學(xué)是一門(mén)綜合性學(xué)科，它結合了生物學(xué)、工程學(xué)、信息學(xué)等學(xué)科知識，通過(guò)設計和構建新的生物部件、設備、路徑與系統，甚至重新設計已存在的自然生物系統，以實(shí)現特定的生物學(xué)功能和生產(chǎn)目標。其技術(shù)原理是基于標準化的生物元件，通過(guò)理性設計和合成，重組或從頭構建具有特定功能的人造生命系統。可以說(shuō)，合成生物學(xué)是繼DNA雙螺旋結構發(fā)現和人類(lèi)基因組測序計劃之后，以基因組、蛋白質(zhì)設計以及合成為標志的第三次生物技術(shù)革命。

　　合成生物學(xué)技術(shù)應用前景廣闊，涵蓋醫療健康（新藥開(kāi)發(fā)、疫苗生產(chǎn)等）、生物制造（生物材料、化學(xué)品等）、環(huán)保（環(huán)境修復、污染物處理）、農業(yè)以及能源等諸多領(lǐng)域。各國日益重視并持續加大對合成生物學(xué)領(lǐng)域的投入，從國家層面給予政策支持和資金保障，推動(dòng)其快速發(fā)展。美國啟動(dòng)“國家生物技術(shù)和生物制造計劃”，宣布提供20多億美元的資金支持。歐洲通過(guò)整合現有資源、構建生態(tài)集群、加強跨國合作等方式，促進(jìn)合成生物學(xué)研究成果商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化。我國在合成生物學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展優(yōu)勢體現在龐大的市場(chǎng)需求、政府的強力支持、豐富的人才資源以及完整的產(chǎn)業(yè)鏈布局上。政策支持和資金投入為其發(fā)展提供了有力支撐，同時(shí)，生物技術(shù)、制藥、化工等行業(yè)特別是下游發(fā)酵制造領(lǐng)域的完整產(chǎn)業(yè)鏈奠定了良好基礎，這些都有利于推動(dòng)合成生物學(xué)技術(shù)快速產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化。此外，我國積極參與國際合作，學(xué)習國際先進(jìn)技術(shù)，為技術(shù)創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了強勁動(dòng)力。

　　近年來(lái)，我國合成生物學(xué)技術(shù)不斷取得新進(jìn)展。在生物合成途徑的構建和優(yōu)化、基因編輯和基因組工程方面取得新突破，推出下一代工業(yè)生物技術(shù)、極端微生物合成基因線(xiàn)路和人工細胞設計等國際前沿水平的研究成果。

　　產(chǎn)業(yè)化方面，華熙生物、華恒生物、凱賽生物和微構工場(chǎng)等企業(yè)在創(chuàng )新應用上走在前列。華熙生物專(zhuān)注于透明質(zhì)酸等生物活性物質(zhì)的研發(fā)和生產(chǎn)，其產(chǎn)品廣泛應用于醫藥、化妝品和食品行業(yè)。華恒生物以氨基酸系列產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)見(jiàn)長(cháng)，為飼料、醫藥和健康產(chǎn)品提供了重要原料。凱賽生物成功開(kāi)發(fā)生物基尼龍56，這是一種通過(guò)微生物發(fā)酵生產(chǎn)的新型生物基材料，可用于替代傳統石油基尼龍，應用于紡織、汽車(chē)、電子等多個(gè)領(lǐng)域。微構工場(chǎng)利用合成生物學(xué)和下一代工業(yè)生物技術(shù)生產(chǎn)多種PHA材料（聚羥基脂肪酸酯，一種革命性的綠色生物材料），成為全球領(lǐng)先的PHA生產(chǎn)企業(yè)。

　　雖然我國合成生物學(xué)在某些應用領(lǐng)域取得顯著(zhù)進(jìn)展，但在自主底盤(pán)微生物、原始創(chuàng )新能力、高端人才儲備、研發(fā)投入以及產(chǎn)業(yè)轉化效率等方面還存在短板，與世界先進(jìn)水平仍有一定距離。相關(guān)法規和標準尚不完善，一定程度上也影響了產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展和國際競爭力的提升。合成生物學(xué)是一門(mén)復雜的學(xué)科，其研究成果從實(shí)驗室到工業(yè)應用，是一個(gè)漫長(cháng)的過(guò)程，需要政、產(chǎn)、學(xué)、研、用等方面聯(lián)合起來(lái)，打通各個(gè)鏈條的制約因素，讓科技創(chuàng )新真正賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

　　生物制造是合成生物學(xué)與微生物菌種改造結合的體現，是發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的重要組成部分，生物制造產(chǎn)業(yè)當前迎來(lái)重要發(fā)展機遇。我國正持續加強戰略性、前瞻性重大科學(xué)問(wèn)題領(lǐng)域項目部署，強化對合成生物學(xué)、干細胞等研究的支持力度。著(zhù)眼未來(lái)，需加快實(shí)現關(guān)鍵領(lǐng)域核心技術(shù)突破，通過(guò)政策引導和資源配置，激發(fā)產(chǎn)業(yè)活力。同時(shí)，加速新菌種和工程菌種的應用審批，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)突破。企業(yè)要進(jìn)一步提升技術(shù)創(chuàng )新能力，提高在全球市場(chǎng)的競爭力，促進(jìn)生物制造產(chǎn)業(yè)可持續健康發(fā)展。

　　一方面，注重獨立自主知識產(chǎn)權的開(kāi)發(fā)與創(chuàng )新。擁有自主知識產(chǎn)權的先進(jìn)技術(shù)，意味著(zhù)可以自主決定研究的方向和進(jìn)度，對于維護國家生物安全和產(chǎn)業(yè)安全至關(guān)重要。培育更多具有自主知識產(chǎn)權和核心競爭力的創(chuàng )新型企業(yè)，有助于吸引更多投資，促進(jìn)科技成果轉化，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，為經(jīng)濟增長(cháng)提供新動(dòng)能。另一方面，注重協(xié)同創(chuàng )新，整合產(chǎn)業(yè)鏈上下游聯(lián)合攻關(guān)。生物制造是一個(gè)高度創(chuàng )新的領(lǐng)域，需要匯聚全球智慧和力量，推動(dòng)廣泛合作。通過(guò)串聯(lián)全球產(chǎn)業(yè)鏈，可以整合不同國家和地區的科研資源、技術(shù)創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，共同推動(dòng)生物制造高質(zhì)量發(fā)展。（本文來(lái)源：經(jīng)濟日報）