科技创新是(shi)发展新质生产力的核心要(yao)素，随着新一轮(lun)科技革命和产业变革深入(ru)推进(jin)，不断有前沿技术(shu)和颠覆性(xing)技术(shu)涌现、成熟、应用和扩散，催生新产品、新服务、新模式、新业态(tai)。进(jin)入(ru)21世纪以来，生命科学(xue)基(ji)础前沿研究持续活跃(yue)，我国(guo)生命科学(xue)产业蓬勃(bo)发展。今年的《政府工作报告(gao)》提(ti)出，“制定未(wei)来产业发展规划，开辟(pi)量(liang)子技术(shu)、生命科学(xue)等(deng)新赛道”。本期特邀专家(jia)围(wei)绕(rao)相关问题进(jin)行(xing)研讨。
生命科学(xue)从实验室(shi)到落地(di)应用
什么是(shi)生命科学(xue)？从全球范围(wei)来看，生命科学(xue)如何转化为技术(shu)并广泛应用？
贾旺（首(shou)都医(yi)科大学(xue)附(fu)属北京天(tian)坛医(yi)院神经外科教授）：生命科学(xue)是(shi)研究生命现象(xiang)及其运行(xing)规律的自(zi)然(ran)科学(xue)，涉及生物体的结构、功能(neng)、发生、发展、遗传和变异等(deng)诸多方面，涵(han)盖生物学(xue)、医(yi)学(xue)科学(xue)、生物技术(shu)、农业科学(xue)、环境科学(xue)等(deng)领域。生命科学(xue)与(yu)人类生存、人民健(jian)康、社会发展密切相关。人类免疫系统疾病、遗传性(xing)疾病、恶性(xing)肿瘤、心脑血管病、呼吸系统病等(deng)疾病的根(gen)本治疗途径，将依靠生命科学(xue)的发展来解决。生命科学(xue)与(yu)其他学(xue)科相互融合，不仅(jin)有助于解决自(zi)然(ran)界许多重大的理论(lun)问题，还将在高层次上开辟(pi)新的技术(shu)领域。
现代(dai)生命科学(xue)的发展主要(yao)有三(san)个阶段。18世纪至19世纪，卡尔?林奈建立(li)的生物分类系统与(yu)达尔文提(ti)出的自(zi)然(ran)选择学(xue)说理论(lun)，改变了人类对生物多样性(xing)及演化的认识。20世纪初(chu)至中叶，遗传因子假说的提(ti)出和DNA双螺旋结构的发现开启了分子生物学(xue)时代(dai)，人类得以深入(ru)微观探索分子遗传学(xue)及分子生物学(xue)。20世纪后半叶至21世纪，随着人类基(ji)因组(zu)计划完成、各种类型测序技术(shu)手段不断进(jin)步，人类进(jin)入(ru)以组(zu)学(xue)为代(dai)表的系统生物学(xue)时代(dai)，加之基(ji)因编辑技术(shu)、纳(na)米技术(shu)突飞(fei)猛进(jin)，现代(dai)生命科学(xue)开启了以高通量(liang)数据为基(ji)础、多学(xue)科交叉融合的时代(dai)。
随着新一轮(lun)科技革命和产业变革加速演进(jin)，前沿技术(shu)集中涌现，生命科学(xue)在全球范围(wei)内呈(cheng)现迅猛发展态(tai)势，不仅(jin)科学(xue)研究方面取得重大突破，在市场需求(qiu)推动下(xia)，相关产业也(ye)迅速崛起。一是(shi)基(ji)因组(zu)学(xue)进(jin)入(ru)快速发展阶段。根(gen)据Markets And Markets数据，2023年全球基(ji)因组(zu)学(xue)市场规模为462亿美元(yuan)，预计2028年达831亿美元(yuan)，年均增长率为12.4%。精准医(yi)学(xue)作为其中的热点领域，通过基(ji)因检测和个性(xing)化治疗，大大提(ti)高了疾病诊断和治疗效果。二是(shi)生物技术(shu)在医(yi)药、农业和环境保护等(deng)多个领域得到广泛应用。CRISPR基(ji)因编辑技术(shu)正在改变遗传性(xing)疾病的治疗方式，转基(ji)因作物提(ti)高了农业生产效率，生物修复技术(shu)广泛应用于环境污染治理。三(san)是(shi)生命科学(xue)与(yu)大数据、人工智能(neng)深度融合，显著加速了新药研发、疾病诊断和治疗方案的优(you)化。通过大数据分析，科研人员能(neng)够快速发现潜在致病因素，人工智能(neng)则帮助提(ti)高诊断的准确性(xing)和治疗的个性(xing)化。
科学(xue)只有转化为技术(shu)并应用于生产，才(cai)能(neng)转化为现实生产力。生命科学(xue)以解决经济社会各领域的应用问题为目标，将科学(xue)知识与(yu)创新技术(shu)高效率地(di)向多种应用领域转化。其中，以人类健(jian)康与(yu)疾病防治为目标的转化医(yi)学(xue)研究，将系统生物医(yi)学(xue)研究成果向临床转化，同时在临床实践中获取科研思想与(yu)资源，推动医(yi)学(xue)向个性(xing)化精准诊治发展。
以生物与(yu)医(yi)学(xue)科学(xue)领域为例，医(yi)工结合是(shi)推动生命科学(xue)发展的有效方式，即由(you)医(yi)疗机构及其科研人员在临床实践中发现科学(xue)问题后，由(you)高校、研究机构和企业研发人员共同开发相关药品或设(she)备，并与(yu)医(yi)学(xue)专业人士一起进(jin)行(xing)临床试(shi)验，经过改造优(you)化，最终形(xing)成安全有效的产品。
手术(shu)机器人是(shi)医(yi)工结合的典(dian)型代(dai)表。通过多个机械臂(bi)、摄像系统及智能(neng)控制系统协助医(yi)生工作，可实现高精度、立(li)体视野下(xia)的微创手术(shu)，为远程手术(shu)提(ti)供(gong)了可能(neng)，已应用于普通外科、骨科、神经外科等(deng)多个科室(shi)。手术(shu)机器人的广泛应用有利于患者更快康复、减少并发症的发生，是(shi)未(wei)来外科领域不可或缺的技术(shu)设(she)备。根(gen)据Frost＆Sullivan数据，预计2025年全球手术(shu)机器人市场规模达285.1亿美元(yuan)，2030年将达619亿美元(yuan)。
面对激烈的市场竞争，我国(guo)手术(shu)机器人虽起步较晚，但在政策支持和科技创新推动下(xia)，取得了显著进(jin)展。目前，我国(guo)自(zi)主研发的手术(shu)机器人在各项功能(neng)和技术(shu)参数方面，已取得不亚于甚至超过国(guo)外相同产品的成绩。以神经外科手术(shu)机器人为例，根(gen)据众成数科数据，以华科精准、柏惠维康为代(dai)表的国(guo)产神经外科手术(shu)机器人约占市场份额的98.30%。
除了手术(shu)机器人，脑机接口作为研究大脑功能(neng)和神经网络的新方式，受到广泛关注。利用脑机接口控制电脑、机械臂(bi)已从实验室(shi)逐渐走(zou)向临床应用，被用于医(yi)疗健(jian)康、智能(neng)生活等(deng)众多领域。美国(guo)、欧盟、日本等(deng)在战略层面对脑机接口进(jin)行(xing)布局，2013年，美国(guo)发布“美国(guo)创新性(xing)神经技术(shu)大脑研究计划”，欧盟启动“人类脑计划”。据预测，未(wei)来10至20年，全球脑机接口产业将产生最多2000亿美元(yuan)的经济价值。不过，目前脑机接口产业整体还处(chu)于早期研究阶段，真正落地(di)需要(yao)进(jin)一步探索，并形(xing)成完整的产业链(lian)。
生物医(yi)药产业获得长足发展
我国(guo)推进(jin)生命科学(xue)产业发展，取得了怎样的成效？
王鹏飞(fei)（复旦大学(xue)生命科学(xue)学(xue)院研究员）：回(hui)溯上个世纪，我国(guo)在胰(yi)岛素合成、青蒿(gao)素发现和杂交水稻发明等(deng)方面取得了一系列重大进(jin)展。进(jin)入(ru)21世纪，随着生命科学(xue)研究水平快速提(ti)高，在结构生物学(xue)、干(gan)细胞与(yu)再(zai)生医(yi)学(xue)、重大疾病机理与(yu)诊疗、病原生物学(xue)与(yu)传染病、农业生物学(xue)和合成生物学(xue)等(deng)领域不断取得重大突破，并在多个领域广泛应用。
作为科学(xue)界的新生力量(liang)，合成生物学(xue)快速发展，已在医(yi)药、工业、农业、食品和能(neng)源等(deng)领域广泛应用。在抗疟疾药物青蒿(gao)素、工业酶、高分子聚合物、新型肥料与(yu)农药、新型食品以及生物燃料的生产中，合成生物学(xue)为其提(ti)供(gong)了新的路径。《“十四五”生物经济发展规划》《加快非粮生物基(ji)材料创新发展三(san)年行(xing)动方案》等(deng)相继发布，各地(di)也(ye)出台了一系列措施，协同推进(jin)合成生物产业发展。
细胞基(ji)因治疗（CGT）作为一种新型生物技术(shu)，近年来发展迅速。CGT药物通过基(ji)因编辑技术(shu)、细胞工程技术(shu)等(deng)，针对特定疾病进(jin)行(xing)治疗。据统计，我国(guo)在该领域已推动超过700项试(shi)验，涵(han)盖肿瘤和罕见(jian)病药物的研发。预计到2025年，全球CGT市场规模有望突破300亿美元(yuan)。百奥赛图、科济药业、传奇生物、中源协和、药明生基(ji)等(deng)先(xian)锋企业涌现，在药物研发和生产方面取得重要(yao)突破。新型分子开关和体内改造CAR-T细胞的新技术(shu)正在研究中，有望突破实体瘤治疗的限制，实现规模化生产和应用。
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优(you)势，具(ju)有独特的靶向能(neng)力，可增强治疗窗口及疗效，减少不良(liang)反应。全球ADC市场规模从2017年的16亿美元(yuan)快速增长至2022年的79亿美元(yuan)，预计2030年达647亿美元(yuan)。我国(guo)一批(pi)代(dai)表性(xing)企业发展壮大，积极布局该领域。荣昌生物开发出国(guo)内首(shou)个原创ADC药物，并成功出海；乐普生物积极布局ADC市场，建立(li)自(zi)主研发与(yu)引(yin)进(jin)并举的偶联技术(shu)平台；迈(mai)威生物开发出国(guo)内进(jin)展最快的Nectin-4ADC，具(ju)有更高的循环稳定性(xing)和抗肿瘤活性(xing)；百利天(tian)恒建立(li)了一体化药物研发技术(shu)和生产技术(shu)平台，多款药物进(jin)入(ru)临床研究阶段。
我国(guo)紧(jin)跟技术(shu)变革趋势，推动生命科学(xue)产业发展壮大，得益于以下(xia)几方面优(you)势。一是(shi)高度重视科技创新。近年来，全社会研究与(yu)试(shi)验发展经费持续增长，为生命科学(xue)研发提(ti)供(gong)了资金保障。围(wei)绕(rao)科学(xue)前沿，设(she)立(li)了各类科技专项计划，科研环境持续改善。二是(shi)人才(cai)队(dui)伍不断壮大。引(yin)进(jin)和培育一大批(pi)高层次人才(cai)，高校着力加强生命科学(xue)学(xue)科建设(she)，为产业发展输送大量(liang)专业人才(cai)。三(san)是(shi)产业配套日益完善。从上游的基(ji)因测序、细胞培养，到下(xia)游的药物生产、医(yi)疗器械制造，已形(xing)成门类齐全的产业体系。专业服务机构快速发展，极大提(ti)升了新药研发效率。同时，丰富的临床资源为新药研发提(ti)供(gong)了试(shi)验基(ji)地(di)。
生命科学(xue)的原创性(xing)突破，为生物医(yi)药的研究和开发奠定了基(ji)础，其研究成果为生物医(yi)药产业的发展提(ti)供(gong)了重要(yao)支持。党的十八大以来，我国(guo)生物医(yi)药产业取得长足发展，建立(li)了较大规模的医(yi)药产业体系，目前市场规模突破4万亿元(yuan)。在政策支持和市场需求(qiu)双重驱动下(xia)，一批(pi)自(zi)主研发的创新药物陆续在海外获批(pi)上市，我国(guo)医(yi)药创新跻身全球前列。
生物医(yi)药产业具(ju)有高投入(ru)、高风险、高回(hui)报、研发周期长的特点，产业发展需实现三(san)大集聚：向园区集聚、向经济发达地(di)区集聚、向智力密集区集聚。我国(guo)生物医(yi)药产业呈(cheng)现集聚发展态(tai)势，形(xing)成了多个特色(se)鲜明的产业集群。上海张江科学(xue)城作为国(guo)家(jia)级生物医(yi)药产业基(ji)地(di)，聚集了和黄医(yi)药、复宏汉霖、君实生物等(deng)创新型企业。苏州工业园区面向全球引(yin)进(jin)创新资源，南京依托(tuo)园区在生命科学(xue)基(ji)础研究领域的优(you)势，加速推进(jin)创新成果转化。北京、天(tian)津、广州、成都、武汉等(deng)地(di)依托(tuo)科教优(you)势，加快布局生物医(yi)药产业。
从未(wei)来发展趋势来看，需重点关注以下(xia)领域：基(ji)因编辑和细胞治疗技术(shu)的发展，将使个性(xing)化医(yi)疗和精准医(yi)疗更加普及；人工智能(neng)在药物发现、病理诊断和生物分子设(she)计中的应用将继续扩大，进(jin)一步提(ti)升研发效率和准确性(xing)；细胞和基(ji)因疗法在癌症等(deng)多种疾病的治疗中展现出巨大潜力，成为生物医(yi)药重要(yao)发展方向。
合成生物学(xue)技术(shu)快速产业化商业化
作为生命科学(xue)的重要(yao)分支，合成生物学(xue)在产学(xue)研用协同创新方面取得了哪些进(jin)展？
陈国(guo)强（清华大学(xue)合成与(yu)系统生物学(xue)中心主任、教授）：合成生物学(xue)是(shi)一门综合性(xing)学(xue)科，它结合了生物学(xue)、工程学(xue)、信(xin)息学(xue)等(deng)学(xue)科知识，通过设(she)计和构建新的生物部件、设(she)备、路径与(yu)系统，甚至重新设(she)计已存在的自(zi)然(ran)生物系统，以实现特定的生物学(xue)功能(neng)和生产目标。其技术(shu)原理是(shi)基(ji)于标准化的生物元(yuan)件，通过理性(xing)设(she)计和合成，重组(zu)或从头构建具(ju)有特定功能(neng)的人造生命系统。可以说，合成生物学(xue)是(shi)继DNA双螺旋结构发现和人类基(ji)因组(zu)测序计划之后，以基(ji)因组(zu)、蛋白质设(she)计以及合成为标志(zhi)的第三(san)次生物技术(shu)革命。
合成生物学(xue)技术(shu)应用前景广阔(kuo)，涵(han)盖医(yi)疗健(jian)康（新药开发、疫苗生产等(deng)）、生物制造（生物材料、化学(xue)品等(deng)）、环保（环境修复、污染物处(chu)理）、农业以及能(neng)源等(deng)诸多领域。各国(guo)日益重视并持续加大对合成生物学(xue)领域的投入(ru)，从国(guo)家(jia)层面给予政策支持和资金保障，推动其快速发展。美国(guo)启动“国(guo)家(jia)生物技术(shu)和生物制造计划”，宣(xuan)布提(ti)供(gong)20多亿美元(yuan)的资金支持。欧洲通过整合现有资源、构建生态(tai)集群、加强跨国(guo)合作等(deng)方式，促进(jin)合成生物学(xue)研究成果商业化和产业化。我国(guo)在合成生物学(xue)领域的发展优(you)势体现在庞大的市场需求(qiu)、政府的强力支持、丰富的人才(cai)资源以及完整的产业链(lian)布局上。政策支持和资金投入(ru)为其发展提(ti)供(gong)了有力支撑，同时，生物技术(shu)、制药、化工等(deng)行(xing)业特别是(shi)下(xia)游发酵制造领域的完整产业链(lian)奠定了良(liang)好基(ji)础，这些都有利于推动合成生物学(xue)技术(shu)快速产业化和商业化。此外，我国(guo)积极参与(yu)国(guo)际合作，学(xue)习国(guo)际先(xian)进(jin)技术(shu)，为技术(shu)创新和产业发展提(ti)供(gong)了强劲动力。
近年来，我国(guo)合成生物学(xue)技术(shu)不断取得新进(jin)展。在生物合成途径的构建和优(you)化、基(ji)因编辑和基(ji)因组(zu)工程方面取得新突破，推出下(xia)一代(dai)工业生物技术(shu)、极端微生物合成基(ji)因线(xian)路和人工细胞设(she)计等(deng)国(guo)际前沿水平的研究成果。
产业化方面，华熙生物、华恒生物、凯赛生物和微构工场等(deng)企业在创新应用上走(zou)在前列。华熙生物专注于透明质酸等(deng)生物活性(xing)物质的研发和生产，其产品广泛应用于医(yi)药、化妆(zhuang)品和食品行(xing)业。华恒生物以氨(an)基(ji)酸系列产品研发和生产见(jian)长，为饲料、医(yi)药和健(jian)康产品提(ti)供(gong)了重要(yao)原料。凯赛生物成功开发生物基(ji)尼龙56，这是(shi)一种通过微生物发酵生产的新型生物基(ji)材料，可用于替代(dai)传统石油基(ji)尼龙，应用于纺织(zhi)、汽车、电子等(deng)多个领域。微构工场利用合成生物学(xue)和下(xia)一代(dai)工业生物技术(shu)生产多种PHA材料（聚羟基(ji)脂(zhi)肪酸酯，一种革命性(xing)的绿(lu)色(se)生物材料），成为全球领先(xian)的PHA生产企业。
虽然(ran)我国(guo)合成生物学(xue)在某些应用领域取得显著进(jin)展，但在自(zi)主底盘微生物、原始创新能(neng)力、高端人才(cai)储备、研发投入(ru)以及产业转化效率等(deng)方面还存在短板，与(yu)世界先(xian)进(jin)水平仍有一定距离。相关法规和标准尚不完善，一定程度上也(ye)影响了产业健(jian)康发展和国(guo)际竞争力的提(ti)升。合成生物学(xue)是(shi)一门复杂的学(xue)科，其研究成果从实验室(shi)到工业应用，是(shi)一个漫长的过程，需要(yao)政、产、学(xue)、研、用等(deng)方面联合起来，打通各个链(lian)条的制约因素，让科技创新真正赋能(neng)产业发展。
生物制造是(shi)合成生物学(xue)与(yu)微生物菌(jun)种改造结合的体现，是(shi)发展新质生产力的重要(yao)组(zu)成部分，生物制造产业当前迎来重要(yao)发展机遇。我国(guo)正持续加强战略性(xing)、前瞻性(xing)重大科学(xue)问题领域项目部署，强化对合成生物学(xue)、干(gan)细胞等(deng)研究的支持力度。着眼未(wei)来，需加快实现关键领域核心技术(shu)突破，通过政策引(yin)导和资源配置，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(pi)，促进(jin)产业化技术(shu)突破。企业要(yao)进(jin)一步提(ti)升技术(shu)创新能(neng)力，提(ti)高在全球市场的竞争力，促进(jin)生物制造产业可持续健(jian)康发展。
一方面，注重独立(li)自(zi)主知识产权的开发与(yu)创新。拥有自(zi)主知识产权的先(xian)进(jin)技术(shu)，意味着可以自(zi)主决定研究的方向和进(jin)度，对于维护国(guo)家(jia)生物安全和产业安全至关重要(yao)。培育更多具(ju)有自(zi)主知识产权和核心竞争力的创新型企业，有助于吸引(yin)更多投资，促进(jin)科技成果转化，带(dai)动相关产业链(lian)发展，为经济增长提(ti)供(gong)新动能(neng)。另(ling)一方面，注重协同创新，整合产业链(lian)上下(xia)游联合攻关。生物制造是(shi)一个高度创新的领域，需要(yao)汇聚全球智慧和力量(liang)，推动广泛合作。通过串联全球产业链(lian)，可以整合不同国(guo)家(jia)和地(di)区的科研资源、技术(shu)创新和产业优(you)势，共同推动生物制造高质量(liang)发展。 （来源：经济日报）