科技创新是发展(zhan)新质生产力的核心要素，随着新一轮(lun)科技革命和产业变革深入推进，不断有前(qian)沿技术和颠覆性技术涌(yong)现、成熟、应用和扩散，催生新产品、新服务、新模式、新业态。进入21世纪以来，生命科学基(ji)础前(qian)沿研究(jiu)持续活跃，我(wo)国生命科学产业蓬勃(bo)发展(zhan)。今年的《政府工作报告(gao)》提出，“制定未来产业发展(zhan)规划(hua)，开辟量子技术、生命科学等新赛道”。本期特邀专家围绕相关问题进行研讨。
生命科学从实验室到落地应用
什么是生命科学？从全球范围来看，生命科学如何转化为技术并广泛应用？
贾旺（首都医科大学附属北(bei)京天坛(tan)医院神经外科教授）：生命科学是研究(jiu)生命现象及其运行规律的自然科学，涉及生物体的结构、功能、发生、发展(zhan)、遗传(chuan)和变异等诸(zhu)多方面，涵盖生物学、医学科学、生物技术、农(nong)业科学、环境科学等领域。生命科学与人类生存、人民健康、社会发展(zhan)密切相关。人类免疫系统疾病、遗传(chuan)性疾病、恶性肿(zhong)瘤、心脑血管病、呼吸系统病等疾病的根本治疗途径，将依靠生命科学的发展(zhan)来解决。生命科学与其他学科相互融合，不仅(jin)有助(zhu)于(yu)解决自然界许多重大的理论问题，还将在高层次上开辟新的技术领域。
现代(dai)生命科学的发展(zhan)主要有三个阶段。18世纪至19世纪，卡尔?林奈建立的生物分(fen)类系统与达尔文提出的自然选择学说理论，改变了人类对生物多样性及演化的认识。20世纪初(chu)至中(zhong)叶，遗传(chuan)因子假说的提出和DNA双螺旋结构的发现开启了分(fen)子生物学时代(dai)，人类得以深入微观探索分(fen)子遗传(chuan)学及分(fen)子生物学。20世纪后半叶至21世纪，随着人类基(ji)因组计划(hua)完成、各种类型测序技术手段不断进步，人类进入以组学为代(dai)表的系统生物学时代(dai)，加之基(ji)因编辑技术、纳米技术突(tu)飞猛进，现代(dai)生命科学开启了以高通量数据为基(ji)础、多学科交(jiao)叉融合的时代(dai)。
随着新一轮(lun)科技革命和产业变革加速演进，前(qian)沿技术集中(zhong)涌(yong)现，生命科学在全球范围内呈现迅猛发展(zhan)态势，不仅(jin)科学研究(jiu)方面取得重大突(tu)破，在市场需求(qiu)推动下，相关产业也迅速崛起。一是基(ji)因组学进入快速发展(zhan)阶段。根据Markets And Markets数据，2023年全球基(ji)因组学市场规模为462亿美元，预(yu)计2028年达831亿美元，年均增长率为12.4%。精准医学作为其中(zhong)的热点领域，通过基(ji)因检测和个性化治疗，大大提高了疾病诊断和治疗效果(guo)。二是生物技术在医药、农(nong)业和环境保护(hu)等多个领域得到广泛应用。CRISPR基(ji)因编辑技术正在改变遗传(chuan)性疾病的治疗方式，转基(ji)因作物提高了农(nong)业生产效率，生物修复技术广泛应用于(yu)环境污染治理。三是生命科学与大数据、人工智能深度融合，显(xian)著加速了新药研发、疾病诊断和治疗方案的优化。通过大数据分(fen)析，科研人员能够快速发现潜在致病因素，人工智能则(ze)帮(bang)助(zhu)提高诊断的准确性和治疗的个性化。
科学只有转化为技术并应用于(yu)生产，才能转化为现实生产力。生命科学以解决经济社会各领域的应用问题为目(mu)标，将科学知识与创新技术高效率地向多种应用领域转化。其中(zhong)，以人类健康与疾病防治为目(mu)标的转化医学研究(jiu)，将系统生物医学研究(jiu)成果(guo)向临床(chuang)转化，同时在临床(chuang)实践中(zhong)获取科研思想(xiang)与资(zi)源，推动医学向个性化精准诊治发展(zhan)。
以生物与医学科学领域为例(li)，医工结合是推动生命科学发展(zhan)的有效方式，即由(you)医疗机构及其科研人员在临床(chuang)实践中(zhong)发现科学问题后，由(you)高校、研究(jiu)机构和企业研发人员共同开发相关药品或设备，并与医学专业人士一起进行临床(chuang)试验，经过改造优化，最终形(xing)成安全有效的产品。
手术机器人是医工结合的典型代(dai)表。通过多个机械臂、摄像系统及智能控(kong)制系统协助(zhu)医生工作，可实现高精度、立体视野下的微创手术，为远程手术提供了可能，已(yi)应用于(yu)普通外科、骨科、神经外科等多个科室。手术机器人的广泛应用有利于(yu)患者更快康复、减少并发症的发生，是未来外科领域不可或缺的技术设备。根据Frost＆Sullivan数据，预(yu)计2025年全球手术机器人市场规模达285.1亿美元，2030年将达619亿美元。
面对激烈的市场竞争，我(wo)国手术机器人虽起步较晚，但在政策支持和科技创新推动下，取得了显(xian)著进展(zhan)。目(mu)前(qian)，我(wo)国自主研发的手术机器人在各项功能和技术参数方面，已(yi)取得不亚于(yu)甚至超过国外相同产品的成绩。以神经外科手术机器人为例(li)，根据众成数科数据，以华科精准、柏惠(hui)维(wei)康为代(dai)表的国产神经外科手术机器人约(yue)占市场份额的98.30%。
除了手术机器人，脑机接口作为研究(jiu)大脑功能和神经网络的新方式，受到广泛关注。利用脑机接口控(kong)制电脑、机械臂已(yi)从实验室逐渐走向临床(chuang)应用，被用于(yu)医疗健康、智能生活等众多领域。美国、欧盟、日本等在战略层面对脑机接口进行布局，2013年，美国发布“美国创新性神经技术大脑研究(jiu)计划(hua)”，欧盟启动“人类脑计划(hua)”。据预(yu)测，未来10至20年，全球脑机接口产业将产生最多2000亿美元的经济价值。不过，目(mu)前(qian)脑机接口产业整体还处于(yu)早期研究(jiu)阶段，真(zhen)正落地需要进一步探索，并形(xing)成完整的产业链(lian)。
生物医药产业获得长足发展(zhan)
我(wo)国推进生命科学产业发展(zhan)，取得了怎样的成效？
王鹏(peng)飞（复旦大学生命科学学院研究(jiu)员）：回溯上个世纪，我(wo)国在胰岛素合成、青蒿素发现和杂交(jiao)水稻发明等方面取得了一系列重大进展(zhan)。进入21世纪，随着生命科学研究(jiu)水平(ping)快速提高，在结构生物学、干(gan)细胞(bao)与再生医学、重大疾病机理与诊疗、病原生物学与传(chuan)染病、农(nong)业生物学和合成生物学等领域不断取得重大突(tu)破，并在多个领域广泛应用。
作为科学界的新生力量，合成生物学快速发展(zhan)，已(yi)在医药、工业、农(nong)业、食品和能源等领域广泛应用。在抗疟疾药物青蒿素、工业酶、高分(fen)子聚合物、新型肥料与农(nong)药、新型食品以及生物燃料的生产中(zhong)，合成生物学为其提供了新的路径。《“十四五”生物经济发展(zhan)规划(hua)》《加快非粮生物基(ji)材料创新发展(zhan)三年行动方案》等相继发布，各地也出台了一系列措施，协同推进合成生物产业发展(zhan)。
细胞(bao)基(ji)因治疗（CGT）作为一种新型生物技术，近年来发展(zhan)迅速。CGT药物通过基(ji)因编辑技术、细胞(bao)工程技术等，针对特定疾病进行治疗。据统计，我(wo)国在该领域已(yi)推动超过700项试验，涵盖肿(zhong)瘤和罕见病药物的研发。预(yu)计到2025年，全球CGT市场规模有望突(tu)破300亿美元。百(bai)奥赛图、科济药业、传(chuan)奇生物、中(zhong)源协和、药明生基(ji)等先锋企业涌(yong)现，在药物研发和生产方面取得重要突(tu)破。新型分(fen)子开关和体内改造CAR-T细胞(bao)的新技术正在研究(jiu)中(zhong)，有望突(tu)破实体瘤治疗的限制，实现规模化生产和应用。
抗体药物偶(ou)联物（ADC）结合抗体疗法、化疗及小分(fen)子抑制剂(ji)疗法的优势，具有独特的靶向能力，可增强治疗窗口及疗效，减少不良反应。全球ADC市场规模从2017年的16亿美元快速增长至2022年的79亿美元，预(yu)计2030年达647亿美元。我(wo)国一批代(dai)表性企业发展(zhan)壮(zhuang)大，积极布局该领域。荣昌生物开发出国内首个原创ADC药物，并成功出海(hai)；乐普生物积极布局ADC市场，建立自主研发与引进并举(ju)的偶(ou)联技术平(ping)台；迈(mai)威生物开发出国内进展(zhan)最快的Nectin-4ADC，具有更高的循环稳定性和抗肿(zhong)瘤活性；百(bai)利天恒建立了一体化药物研发技术和生产技术平(ping)台，多款药物进入临床(chuang)研究(jiu)阶段。
我(wo)国紧跟技术变革趋势，推动生命科学产业发展(zhan)壮(zhuang)大，得益于(yu)以下几方面优势。一是高度重视科技创新。近年来，全社会研究(jiu)与试验发展(zhan)经费持续增长，为生命科学研发提供了资(zi)金保障。围绕科学前(qian)沿，设立了各类科技专项计划(hua)，科研环境持续改善。二是人才队伍不断壮(zhuang)大。引进和培育一大批高层次人才，高校着力加强生命科学学科建设，为产业发展(zhan)输送大量专业人才。三是产业配套(tao)日益完善。从上游的基(ji)因测序、细胞(bao)培养，到下游的药物生产、医疗器械制造，已(yi)形(xing)成门类齐全的产业体系。专业服务机构快速发展(zhan)，极大提升了新药研发效率。同时，丰富的临床(chuang)资(zi)源为新药研发提供了试验基(ji)地。
生命科学的原创性突(tu)破，为生物医药的研究(jiu)和开发奠定了基(ji)础，其研究(jiu)成果(guo)为生物医药产业的发展(zhan)提供了重要支持。党的十八大以来，我(wo)国生物医药产业取得长足发展(zhan)，建立了较大规模的医药产业体系，目(mu)前(qian)市场规模突(tu)破4万亿元。在政策支持和市场需求(qiu)双重驱动下，一批自主研发的创新药物陆续在海(hai)外获批上市，我(wo)国医药创新跻(ji)身全球前(qian)列。
生物医药产业具有高投入、高风险、高回报、研发周期长的特点，产业发展(zhan)需实现三大集聚：向园区集聚、向经济发达地区集聚、向智力密集区集聚。我(wo)国生物医药产业呈现集聚发展(zhan)态势，形(xing)成了多个特色鲜明的产业集群。上海(hai)张江科学城作为国家级生物医药产业基(ji)地，聚集了和黄医药、复宏汉(han)霖、君实生物等创新型企业。苏州工业园区面向全球引进创新资(zi)源，南(nan)京依托(tuo)园区在生命科学基(ji)础研究(jiu)领域的优势，加速推进创新成果(guo)转化。北(bei)京、天津、广州、成都、武汉(han)等地依托(tuo)科教优势，加快布局生物医药产业。
从未来发展(zhan)趋势来看，需重点关注以下领域：基(ji)因编辑和细胞(bao)治疗技术的发展(zhan)，将使个性化医疗和精准医疗更加普及；人工智能在药物发现、病理诊断和生物分(fen)子设计中(zhong)的应用将继续扩大，进一步提升研发效率和准确性；细胞(bao)和基(ji)因疗法在癌症等多种疾病的治疗中(zhong)展(zhan)现出巨大潜力，成为生物医药重要发展(zhan)方向。
合成生物学技术快速产业化商业化
作为生命科学的重要分(fen)支，合成生物学在产学研用协同创新方面取得了哪些进展(zhan)？
陈国强（清华大学合成与系统生物学中(zhong)心主任(ren)、教授）：合成生物学是一门综合性学科，它结合了生物学、工程学、信息学等学科知识，通过设计和构建新的生物部件、设备、路径与系统，甚至重新设计已(yi)存在的自然生物系统，以实现特定的生物学功能和生产目(mu)标。其技术原理是基(ji)于(yu)标准化的生物元件，通过理性设计和合成，重组或从头构建具有特定功能的人造生命系统。可以说，合成生物学是继DNA双螺旋结构发现和人类基(ji)因组测序计划(hua)之后，以基(ji)因组、蛋白质设计以及合成为标志的第三次生物技术革命。
合成生物学技术应用前(qian)景广阔，涵盖医疗健康（新药开发、疫苗生产等）、生物制造（生物材料、化学品等）、环保（环境修复、污染物处理）、农(nong)业以及能源等诸(zhu)多领域。各国日益重视并持续加大对合成生物学领域的投入，从国家层面给予政策支持和资(zi)金保障，推动其快速发展(zhan)。美国启动“国家生物技术和生物制造计划(hua)”，宣布提供20多亿美元的资(zi)金支持。欧洲通过整合现有资(zi)源、构建生态集群、加强跨(kua)国合作等方式，促进合成生物学研究(jiu)成果(guo)商业化和产业化。我(wo)国在合成生物学领域的发展(zhan)优势体现在庞大的市场需求(qiu)、政府的强力支持、丰富的人才资(zi)源以及完整的产业链(lian)布局上。政策支持和资(zi)金投入为其发展(zhan)提供了有力支撑，同时，生物技术、制药、化工等行业特别是下游发酵制造领域的完整产业链(lian)奠定了良好基(ji)础，这(zhe)些都有利于(yu)推动合成生物学技术快速产业化和商业化。此外，我(wo)国积极参与国际(ji)合作，学习国际(ji)先进技术，为技术创新和产业发展(zhan)提供了强劲动力。
近年来，我(wo)国合成生物学技术不断取得新进展(zhan)。在生物合成途径的构建和优化、基(ji)因编辑和基(ji)因组工程方面取得新突(tu)破，推出下一代(dai)工业生物技术、极端微生物合成基(ji)因线路和人工细胞(bao)设计等国际(ji)前(qian)沿水平(ping)的研究(jiu)成果(guo)。
产业化方面，华熙生物、华恒生物、凯赛生物和微构工场等企业在创新应用上走在前(qian)列。华熙生物专注于(yu)透明质酸等生物活性物质的研发和生产，其产品广泛应用于(yu)医药、化妆品和食品行业。华恒生物以氨(an)基(ji)酸系列产品研发和生产见长，为饲料、医药和健康产品提供了重要原料。凯赛生物成功开发生物基(ji)尼龙56，这(zhe)是一种通过微生物发酵生产的新型生物基(ji)材料，可用于(yu)替代(dai)传(chuan)统石油基(ji)尼龙，应用于(yu)纺(fang)织(zhi)、汽车、电子等多个领域。微构工场利用合成生物学和下一代(dai)工业生物技术生产多种PHA材料（聚羟基(ji)脂肪酸酯，一种革命性的绿色生物材料），成为全球领先的PHA生产企业。
虽然我(wo)国合成生物学在某些应用领域取得显(xian)著进展(zhan)，但在自主底盘(pan)微生物、原始创新能力、高端人才储备、研发投入以及产业转化效率等方面还存在短板，与世界先进水平(ping)仍有一定距离。相关法规和标准尚不完善，一定程度上也影响了产业健康发展(zhan)和国际(ji)竞争力的提升。合成生物学是一门复杂的学科，其研究(jiu)成果(guo)从实验室到工业应用，是一个漫长的过程，需要政、产、学、研、用等方面联合起来，打(da)通各个链(lian)条的制约(yue)因素，让科技创新真(zhen)正赋能产业发展(zhan)。
生物制造是合成生物学与微生物菌(jun)种改造结合的体现，是发展(zhan)新质生产力的重要组成部分(fen)，生物制造产业当前(qian)迎来重要发展(zhan)机遇。我(wo)国正持续加强战略性、前(qian)瞻性重大科学问题领域项目(mu)部署，强化对合成生物学、干(gan)细胞(bao)等研究(jiu)的支持力度。着眼(yan)未来，需加快实现关键领域核心技术突(tu)破，通过政策引导和资(zi)源配置，激发产业活力。同时，加速新菌(jun)种和工程菌(jun)种的应用审批，促进产业化技术突(tu)破。企业要进一步提升技术创新能力，提高在全球市场的竞争力，促进生物制造产业可持续健康发展(zhan)。
一方面，注重独立自主知识产权的开发与创新。拥(yong)有自主知识产权的先进技术，意味着可以自主决定研究(jiu)的方向和进度，对于(yu)维(wei)护(hu)国家生物安全和产业安全至关重要。培育更多具有自主知识产权和核心竞争力的创新型企业，有助(zhu)于(yu)吸引更多投资(zi)，促进科技成果(guo)转化，带动相关产业链(lian)发展(zhan)，为经济增长提供新动能。另(ling)一方面，注重协同创新，整合产业链(lian)上下游联合攻关。生物制造是一个高度创新的领域，需要汇聚全球智慧和力量，推动广泛合作。通过串联全球产业链(lian)，可以整合不同国家和地区的科研资(zi)源、技术创新和产业优势，共同推动生物制造高质量发展(zhan)。 （来源：经济日报）