科技创新是发展(zhan)新质生产力(li)的(de)核心要素，随(sui)着新一(yi)轮科技革(ge)命和产业变革(ge)深入推进，不断(duan)有前沿(yan)技术和颠(dian)覆性技术涌现、成熟、应用和扩散(san)，催生新产品、新服务(wu)、新模(mo)式、新业态。进入21世纪以来，生命科学基础前沿(yan)研究(jiu)持续活跃，我国生命科学产业蓬勃发展(zhan)。今年的(de)《政府工(gong)作报告》提出，“制定未来产业发展(zhan)规划，开辟(pi)量子技术、生命科学等(deng)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(shi)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(bing)广泛应用？
贾旺（首(shou)都医(yi)科大学附属北京(jing)天坛医(yi)院神经外科教授）：生命科学是研究(jiu)生命现象及其运(yun)行规律的(de)自然科学，涉及生物体的(de)结构、功能、发生、发展(zhan)、遗(yi)传和变异等(deng)诸多方面，涵盖(gai)生物学、医(yi)学科学、生物技术、农业科学、环境(jing)科学等(deng)领域。生命科学与人类生存、人民健康、社会发展(zhan)密切(qie)相关。人类免疫系统疾病、遗(yi)传性疾病、恶性肿瘤、心脑血管病、呼吸(xi)系统病等(deng)疾病的(de)根本治疗途径，将依靠生命科学的(de)发展(zhan)来解决。生命科学与其他学科相互(hu)融合，不仅有助(zhu)于解决自然界许多重大的(de)理(li)论问题，还将在高层次上开辟(pi)新的(de)技术领域。
现代生命科学的(de)发展(zhan)主要有三个阶段。18世纪至19世纪，卡尔(er)?林奈建立的(de)生物分类系统与达(da)尔(er)文提出的(de)自然选择学说理(li)论，改变了人类对(dui)生物多样性及演化的(de)认识。20世纪初至中叶，遗(yi)传因子假说的(de)提出和DNA双(shuang)螺旋结构的(de)发现开启了分子生物学时代，人类得以深入微观探索(suo)分子遗(yi)传学及分子生物学。20世纪后半叶至21世纪，随(sui)着人类基因组计划完成、各种类型测序(xu)技术手(shou)段不断(duan)进步(bu)，人类进入以组学为代表的(de)系统生物学时代，加之基因编辑技术、纳米技术突飞猛进，现代生命科学开启了以高通量数据为基础、多学科交叉融合的(de)时代。
随(sui)着新一(yi)轮科技革(ge)命和产业变革(ge)加速演进，前沿(yan)技术集(ji)中涌现，生命科学在全球范围内(nei)呈(cheng)现迅(xun)猛发展(zhan)态势，不仅科学研究(jiu)方面取得重大突破，在市场需求推动(dong)下，相关产业也迅(xun)速崛起。一(yi)是基因组学进入快速发展(zhan)阶段。根据Markets And Markets数据，2023年全球基因组学市场规模(mo)为462亿美元，预计2028年达(da)831亿美元，年均增长率(lu)为12.4%。精准医(yi)学作为其中的(de)热(re)点领域，通过基因检(jian)测和个性化治疗，大大提高了疾病诊(zhen)断(duan)和治疗效(xiao)果。二是生物技术在医(yi)药、农业和环境(jing)保(bao)护(hu)等(deng)多个领域得到广泛应用。CRISPR基因编辑技术正在改变遗(yi)传性疾病的(de)治疗方式，转基因作物提高了农业生产效(xiao)率(lu)，生物修复技术广泛应用于环境(jing)污染治理(li)。三是生命科学与大数据、人工(gong)智能深度融合，显著加速了新药研发、疾病诊(zhen)断(duan)和治疗方案的(de)优化。通过大数据分析，科研人员能够快速发现潜在致病因素，人工(gong)智能则帮助(zhu)提高诊(zhen)断(duan)的(de)准确性和治疗的(de)个性化。
科学只有转化为技术并(bing)应用于生产，才能转化为现实生产力(li)。生命科学以解决经济社会各领域的(de)应用问题为目标，将科学知识与创新技术高效(xiao)率(lu)地向多种应用领域转化。其中，以人类健康与疾病防治为目标的(de)转化医(yi)学研究(jiu)，将系统生物医(yi)学研究(jiu)成果向临床转化，同时在临床实践中获取科研思想与资源，推动(dong)医(yi)学向个性化精准诊(zhen)治发展(zhan)。
以生物与医(yi)学科学领域为例，医(yi)工(gong)结合是推动(dong)生命科学发展(zhan)的(de)有效(xiao)方式，即由医(yi)疗机构及其科研人员在临床实践中发现科学问题后，由高校(xiao)、研究(jiu)机构和企业研发人员共同开发相关药品或设备，并(bing)与医(yi)学专业人士一(yi)起进行临床试验，经过改造优化，最终形成安全有效(xiao)的(de)产品。
手(shou)术机器人是医(yi)工(gong)结合的(de)典型代表。通过多个机械臂、摄像系统及智能控制系统协助(zhu)医(yi)生工(gong)作，可(ke)实现高精度、立体视野下的(de)微创手(shou)术，为远程(cheng)手(shou)术提供了可(ke)能，已应用于普通外科、骨科、神经外科等(deng)多个科室(shi)。手(shou)术机器人的(de)广泛应用有利于患者更快康复、减少并(bing)发症(zheng)的(de)发生，是未来外科领域不可(ke)或缺的(de)技术设备。根据Frost＆Sullivan数据，预计2025年全球手(shou)术机器人市场规模(mo)达(da)285.1亿美元，2030年将达(da)619亿美元。
面对(dui)激(ji)烈的(de)市场竞争，我国手(shou)术机器人虽起步(bu)较晚，但在政策支(zhi)持和科技创新推动(dong)下，取得了显著进展(zhan)。目前，我国自主研发的(de)手(shou)术机器人在各项功能和技术参数方面，已取得不亚于甚至超过国外相同产品的(de)成绩。以神经外科手(shou)术机器人为例，根据众成数科数据，以华科精准、柏惠维康为代表的(de)国产神经外科手(shou)术机器人约占市场份(fen)额的(de)98.30%。
除了手(shou)术机器人，脑机接口作为研究(jiu)大脑功能和神经网络的(de)新方式，受到广泛关注。利用脑机接口控制电(dian)脑、机械臂已从实验室(shi)逐渐(jian)走向临床应用，被用于医(yi)疗健康、智能生活等(deng)众多领域。美国、欧(ou)盟、日本等(deng)在战略层面对(dui)脑机接口进行布(bu)局，2013年，美国发布(bu)“美国创新性神经技术大脑研究(jiu)计划”，欧(ou)盟启动(dong)“人类脑计划”。据预测，未来10至20年，全球脑机接口产业将产生最多2000亿美元的(de)经济价值。不过，目前脑机接口产业整(zheng)体还处于早期研究(jiu)阶段，真正落地需要进一(yi)步(bu)探索(suo)，并(bing)形成完整(zheng)的(de)产业链。
生物医(yi)药产业获得长足发展(zhan)
我国推进生命科学产业发展(zhan)，取得了怎样的(de)成效(xiao)？
王鹏飞（复旦大学生命科学学院研究(jiu)员）：回溯上个世纪，我国在胰岛素合成、青蒿素发现和杂交水稻发明等(deng)方面取得了一(yi)系列重大进展(zhan)。进入21世纪，随(sui)着生命科学研究(jiu)水平快速提高，在结构生物学、干细胞与再生医(yi)学、重大疾病机理(li)与诊(zhen)疗、病原(yuan)生物学与传染病、农业生物学和合成生物学等(deng)领域不断(duan)取得重大突破，并(bing)在多个领域广泛应用。
作为科学界的(de)新生力(li)量，合成生物学快速发展(zhan)，已在医(yi)药、工(gong)业、农业、食品和能源等(deng)领域广泛应用。在抗疟疾药物青蒿素、工(gong)业酶、高分子聚合物、新型肥料与农药、新型食品以及生物燃料的(de)生产中，合成生物学为其提供了新的(de)路径。《“十四五(wu)”生物经济发展(zhan)规划》《加快非粮生物基材(cai)料创新发展(zhan)三年行动(dong)方案》等(deng)相继发布(bu)，各地也出台了一(yi)系列措施，协同推进合成生物产业发展(zhan)。
细胞基因治疗（CGT）作为一(yi)种新型生物技术，近年来发展(zhan)迅(xun)速。CGT药物通过基因编辑技术、细胞工(gong)程(cheng)技术等(deng)，针对(dui)特定疾病进行治疗。据统计，我国在该领域已推动(dong)超过700项试验，涵盖(gai)肿瘤和罕见病药物的(de)研发。预计到2025年，全球CGT市场规模(mo)有望突破300亿美元。百奥赛图、科济药业、传奇(qi)生物、中源协和、药明生基等(deng)先锋企业涌现，在药物研发和生产方面取得重要突破。新型分子开关和体内(nei)改造CAR-T细胞的(de)新技术正在研究(jiu)中，有望突破实体瘤治疗的(de)限制，实现规模(mo)化生产和应用。
抗体药物偶联物（ADC）结合抗体疗法、化疗及小分子抑制剂疗法的(de)优势，具有独特的(de)靶向能力(li)，可(ke)增强治疗窗(chuang)口及疗效(xiao)，减少不良(liang)反应。全球ADC市场规模(mo)从2017年的(de)16亿美元快速增长至2022年的(de)79亿美元，预计2030年达(da)647亿美元。我国一(yi)批代表性企业发展(zhan)壮(zhuang)大，积(ji)极布(bu)局该领域。荣昌(chang)生物开发出国内(nei)首(shou)个原(yuan)创ADC药物，并(bing)成功出海；乐普生物积(ji)极布(bu)局ADC市场，建立自主研发与引进并(bing)举的(de)偶联技术平台；迈威生物开发出国内(nei)进展(zhan)最快的(de)Nectin-4ADC，具有更高的(de)循环稳定性和抗肿瘤活性；百利天恒建立了一(yi)体化药物研发技术和生产技术平台，多款药物进入临床研究(jiu)阶段。
我国紧跟(gen)技术变革(ge)趋势，推动(dong)生命科学产业发展(zhan)壮(zhuang)大，得益(yi)于以下几方面优势。一(yi)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金保(bao)障(zhang)。围绕科学前沿(yan)，设立了各类科技专项计划，科研环境(jing)持续改善。二是人才队伍不断(duan)壮(zhuang)大。引进和培育一(yi)大批高层次人才，高校(xiao)着力(li)加强生命科学学科建设，为产业发展(zhan)输(shu)送大量专业人才。三是产业配套日益(yi)完善。从上游的(de)基因测序(xu)、细胞培养(yang)，到下游的(de)药物生产、医(yi)疗器械制造，已形成门类齐全的(de)产业体系。专业服务(wu)机构快速发展(zhan)，极大提升(sheng)了新药研发效(xiao)率(lu)。同时，丰富的(de)临床资源为新药研发提供了试验基地。
生命科学的(de)原(yuan)创性突破，为生物医(yi)药的(de)研究(jiu)和开发奠定了基础，其研究(jiu)成果为生物医(yi)药产业的(de)发展(zhan)提供了重要支(zhi)持。党(dang)的(de)十八大以来，我国生物医(yi)药产业取得长足发展(zhan)，建立了较大规模(mo)的(de)医(yi)药产业体系，目前市场规模(mo)突破4万亿元。在政策支(zhi)持和市场需求双(shuang)重驱动(dong)下，一(yi)批自主研发的(de)创新药物陆(lu)续在海外获批上市，我国医(yi)药创新跻(ji)身全球前列。
生物医(yi)药产业具有高投入、高风险、高回报、研发周(zhou)期长的(de)特点，产业发展(zhan)需实现三大集(ji)聚：向园区集(ji)聚、向经济发达(da)地区集(ji)聚、向智力(li)密集(ji)区集(ji)聚。我国生物医(yi)药产业呈(cheng)现集(ji)聚发展(zhan)态势，形成了多个特色鲜明的(de)产业集(ji)群。上海张江(jiang)科学城作为国家级生物医(yi)药产业基地，聚集(ji)了和黄(huang)医(yi)药、复宏汉霖、君实生物等(deng)创新型企业。苏(su)州工(gong)业园区面向全球引进创新资源，南(nan)京(jing)依托园区在生命科学基础研究(jiu)领域的(de)优势，加速推进创新成果转化。北京(jing)、天津、广州、成都、武(wu)汉等(deng)地依托科教优势，加快布(bu)局生物医(yi)药产业。
从未来发展(zhan)趋势来看，需重点关注以下领域：基因编辑和细胞治疗技术的(de)发展(zhan)，将使个性化医(yi)疗和精准医(yi)疗更加普及；人工(gong)智能在药物发现、病理(li)诊(zhen)断(duan)和生物分子设计中的(de)应用将继续扩大，进一(yi)步(bu)提升(sheng)研发效(xiao)率(lu)和准确性；细胞和基因疗法在癌症(zheng)等(deng)多种疾病的(de)治疗中展(zhan)现出巨大潜力(li)，成为生物医(yi)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(de)重要分支(zhi)，合成生物学在产学研用协同创新方面取得了哪些(xie)进展(zhan)？
陈国强（清华大学合成与系统生物学中心主任、教授）：合成生物学是一(yi)门综合性学科，它结合了生物学、工(gong)程(cheng)学、信息学等(deng)学科知识，通过设计和构建新的(de)生物部件、设备、路径与系统，甚至重新设计已存在的(de)自然生物系统，以实现特定的(de)生物学功能和生产目标。其技术原(yuan)理(li)是基于标准化的(de)生物元件，通过理(li)性设计和合成，重组或从头构建具有特定功能的(de)人造生命系统。可(ke)以说，合成生物学是继DNA双(shuang)螺旋结构发现和人类基因组测序(xu)计划之后，以基因组、蛋(dan)白质设计以及合成为标志的(de)第三次生物技术革(ge)命。
合成生物学技术应用前景(jing)广阔，涵盖(gai)医(yi)疗健康（新药开发、疫苗生产等(deng)）、生物制造（生物材(cai)料、化学品等(deng)）、环保(bao)（环境(jing)修复、污染物处理(li)）、农业以及能源等(deng)诸多领域。各国日益(yi)重视并(bing)持续加大对(dui)合成生物学领域的(de)投入，从国家层面给(gei)予政策支(zhi)持和资金保(bao)障(zhang)，推动(dong)其快速发展(zhan)。美国启动(dong)“国家生物技术和生物制造计划”，宣布(bu)提供20多亿美元的(de)资金支(zhi)持。欧(ou)洲通过整(zheng)合现有资源、构建生态集(ji)群、加强跨国合作等(deng)方式，促进合成生物学研究(jiu)成果商业化和产业化。我国在合成生物学领域的(de)发展(zhan)优势体现在庞大的(de)市场需求、政府的(de)强力(li)支(zhi)持、丰富的(de)人才资源以及完整(zheng)的(de)产业链布(bu)局上。政策支(zhi)持和资金投入为其发展(zhan)提供了有力(li)支(zhi)撑(cheng)，同时，生物技术、制药、化工(gong)等(deng)行业特别是下游发酵制造领域的(de)完整(zheng)产业链奠定了良(liang)好基础，这些(xie)都有利于推动(dong)合成生物学技术快速产业化和商业化。此外，我国积(ji)极参与国际合作，学习国际先进技术，为技术创新和产业发展(zhan)提供了强劲动(dong)力(li)。
近年来，我国合成生物学技术不断(duan)取得新进展(zhan)。在生物合成途径的(de)构建和优化、基因编辑和基因组工(gong)程(cheng)方面取得新突破，推出下一(yi)代工(gong)业生物技术、极端微生物合成基因线路和人工(gong)细胞设计等(deng)国际前沿(yan)水平的(de)研究(jiu)成果。
产业化方面，华熙生物、华恒生物、凯赛生物和微构工(gong)场等(deng)企业在创新应用上走在前列。华熙生物专注于透明质酸等(deng)生物活性物质的(de)研发和生产，其产品广泛应用于医(yi)药、化妆品和食品行业。华恒生物以氨基酸系列产品研发和生产见长，为饲料、医(yi)药和健康产品提供了重要原(yuan)料。凯赛生物成功开发生物基尼龙56，这是一(yi)种通过微生物发酵生产的(de)新型生物基材(cai)料，可(ke)用于替(ti)代传统石油基尼龙，应用于纺(fang)织(zhi)、汽车、电(dian)子等(deng)多个领域。微构工(gong)场利用合成生物学和下一(yi)代工(gong)业生物技术生产多种PHA材(cai)料（聚羟基脂肪酸酯，一(yi)种革(ge)命性的(de)绿色生物材(cai)料），成为全球领先的(de)PHA生产企业。
虽然我国合成生物学在某(mou)些(xie)应用领域取得显著进展(zhan)，但在自主底(di)盘微生物、原(yuan)始创新能力(li)、高端人才储备、研发投入以及产业转化效(xiao)率(lu)等(deng)方面还存在短板，与世界先进水平仍有一(yi)定距(ju)离。相关法规和标准尚不完善，一(yi)定程(cheng)度上也影响了产业健康发展(zhan)和国际竞争力(li)的(de)提升(sheng)。合成生物学是一(yi)门复杂的(de)学科，其研究(jiu)成果从实验室(shi)到工(gong)业应用，是一(yi)个漫长的(de)过程(cheng)，需要政、产、学、研、用等(deng)方面联合起来，打通各个链条的(de)制约因素，让科技创新真正赋能产业发展(zhan)。
生物制造是合成生物学与微生物菌种改造结合的(de)体现，是发展(zhan)新质生产力(li)的(de)重要组成部分，生物制造产业当前迎来重要发展(zhan)机遇。我国正持续加强战略性、前瞻性重大科学问题领域项目部署，强化对(dui)合成生物学、干细胞等(deng)研究(jiu)的(de)支(zhi)持力(li)度。着眼(yan)未来，需加快实现关键领域核心技术突破，通过政策引导(dao)和资源配置，激(ji)发产业活力(li)。同时，加速新菌种和工(gong)程(cheng)菌种的(de)应用审批，促进产业化技术突破。企业要进一(yi)步(bu)提升(sheng)技术创新能力(li)，提高在全球市场的(de)竞争力(li)，促进生物制造产业可(ke)持续健康发展(zhan)。
一(yi)方面，注重独立自主知识产权的(de)开发与创新。拥有自主知识产权的(de)先进技术，意味着可(ke)以自主决定研究(jiu)的(de)方向和进度，对(dui)于维护(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(li)的(de)创新型企业，有助(zhu)于吸(xi)引更多投资，促进科技成果转化，带动(dong)相关产业链发展(zhan)，为经济增长提供新动(dong)能。另一(yi)方面，注重协同创新，整(zheng)合产业链上下游联合攻关。生物制造是一(yi)个高度创新的(de)领域，需要汇聚全球智慧和力(li)量，推动(dong)广泛合作。通过串联全球产业链，可(ke)以整(zheng)合不同国家和地区的(de)科研资源、技术创新和产业优势，共同推动(dong)生物制造高质量发展(zhan)。（本文来源：经济日报）