现代生物技术产业化发展的现状与趋势

.现代生物技术产业化发展的现状与趋势摘要：综述了现代生物技术的发展现状，介绍了农业生物技术的疫苗、工业生物技术、医药生物技术及其在生物技术领域中的应用情况，介绍了生物技术领域重点攻关课题研究进展，展望了今后的发展方向。关键词：现代生物技术 产业化 现状与趋势1 前言生物技术也称生物工程，它是在分子生物学基础上建立的、为创建新的生物类型或新生物机能的实用技术，是现代生物科学和工程技术相结合的产物。具体而言，生物工程技术包括转基因植物、动物生物技术、农作物的分子育种技术、医药生物技术、纳米生物技术、重要疾病的生物治疗等。当前，世界生物技术发展已进入大规模产业化的起始阶段，蓬勃兴起和迅猛发展的生物医药、生物农业、生物能源、生物制造、生物环保等领域，正在促使生物产业成为世界经济中继信息产业之后又一个新的主导产业1。现代生物技术以20世纪70年代DNA重组技术的建立为标志，以世界上第一家生物技术公司Gene-Tech的诞生（1976）年为纪元2。此后，越来越多的科学家投身于分子生物学研究领域，并取得了许多重大的进展。至此，以基因工程为核心的技术上的革命带动了现代发酵工程、酶工程、细胞工程以及蛋白质工程的发展，形成了具有划时代意义和战略价值的现代生物技术。生物技术的最大特点是具有再生性，可以循环利用生物体为操作对象，在节约原材料和能源方面有巨大的潜力，而且投资少、周期短、经济效益大，并且没有污染。他是推动经济发展、社会进步的一项关键技术，在解决人类社会面临的一系列重大问题，如粮食、健康、环境和能源方面已经取得并将取得更大进展，对促进社会经济诸领域的发展有着不可估量的影响。2 全球现代生物技术的发展现状2.1 产值继续增长 2013年，全球生物工程药品市场规模为2705亿美元，2014年增长至3051亿美元。基于疾病诊断和治疗对重组技术、医药生物技术以及DNA测序技术等的需求不断增加，全球生物技术市场预计以12.3%的年复合增长率增长，至2020年全球生物技术市场规模达6068亿美元。 随着美国、中国以及印度等人口基数的不断增长，对小麦、水稻、甘蔗、豆类等粮食产品以及农业发展需求的增长给生物技术市场的增长带来很大的影响。农业用地的有限性、水资源的短缺、农作物产量低下以及害虫袭击促进研究人员开发创新农业技术。转基因作物等生物技术的应用也是市场增长的主要驱动力。2.2 产业的发展集中在美欧日 目前全球生物技术的开发、应用和消费仍然集中在美国、欧洲和日本，2001年美国生物技术产业产值占全球的47%，其次为日本和欧洲，分别占23%与14%。产业集群发展情况，分析国际生物技术产业发展较好的国家和地区可以发现，当地往往已经形成了若干个产业集聚地，例如美国形成了波士顿（Boston）、洛杉矶（Los Angeles）、纽约（New York）、费城（Philadelphia）、北卡金山角（Raleigh-Durham）、圣地亚哥（San Diego）、旧金山（San Francisco）、西雅图（Seattle）及华盛顿巴尔地摩（Washington-Baltimore）九大生物技术产业区，这9个地区集中了全美3/4的生物技术公司，已经形成了明显的产业集群优势，确立了美国在生物技术产业上的头号强国地位。其它包括英国的剑桥基因组园、法国巴黎南郊的基因谷、德国的生物技术示范区、印度班加罗尔和得里生物技术产业区等，都为该国生物技术产业的发展起到了有力的推动作用。这其中最具代表性的就是美国九大生物技术产业园区。鉴于生物技术产业的集聚发展特性，许多国家已经将建立生物技术产业基地，实施政策倾斜，市场驱动，政府诱导，推动生物技术产业的集聚式发展作为了产业推动的重要举措。3 我国现代生物技术发展现状3.1 中国生物技术的发展形势近年来，我国生物技术取得了很大的发展。初读形成了医药生物技术、农业生物技术、工业生物技术等门类齐全的生物技术研究、开发、生产体系。我国生物技术产业正快速发展并将大力推动生物技术产业发展。在国际经济大环境驱动下，生物技术产业逐渐成为我国新的经济增长点。3.2 中国生物技术在国际中的地位经过科研工作者的努力，中国生物工程技术逐渐接近世界领先水平，长三角生物技术研究部分领域达世界先进水平，但是，中国生物技术产业与外国仍有较大差距。3.3 中外生物科技发展合作状况生物技术领域国际合作频繁，中国和东盟开展中国东盟热带资源保护与生物技术应用领域合作3；中国和意大利共创生物技术信息通讯和生物技术领域合作机遇；中国和德国合作研究纳米生物技术；中国和法国合作干细胞研究。4 现代生物技术的前沿领域4.1 农业生物技术农业生物技术是指运用基因工程、发酵工程、细胞工程、酶工程以及分子育种等生物技术，改良动植物及微生物品种生产性状、培育动植物及微生物新品种、生产生物农药、兽药与疫苗的新技术。主要研究方向有转基因农作物、生物农药、生物肥料、兽用疫苗、动物克隆等方面，并且发展前景空间巨大，其产品市场发展迅猛。4.2 工业生物技术2012-2014年，我国工业生物技术发明专利数量增长快速，在全球处于领先水平，全球总计公开工业生物技术发明专利28154件，其中有一半（14862件）在中国进行保护。按照专利家族成员国分布情况统计，在所有专利家族中，中国发明专利所占份额最高，达到31%，是排在第二位美国专利的2倍。来自中国专利权人的工业生物技术中国发明专利数量总体呈现出较快的增长趋势。其中，2014年工业生物技术中国发明专利公开中有82.5%都是来自中国专利权人的申请，达到近年来新高。此外，中国在工业生物技术领域相关研究也居于国际领先地位。2012-2014年，全球学者在工业生物技术领域的专门性代表期刊发文量为19797篇，中国共发文5114篇，发文量排名全球第一，排名第二的美国共发文4019篇。两国发文量合计占全球发文的46.1%，数量优势明显。目前，中国工业生物技术发展已经具备一定的产业格局，自主创新能力显著增强，生产技术水平大幅提高，在发酵产品、生物化学品、生物基材料、生物能源等方面有较大优势。4.3 医药生物技术近年来我国生物医药产业迅猛发展，各省市纷纷出台促进生物医药产业发展的相关鼓励政策，设立专门产业园区，民间投资热情高涨，其中干细胞研究为心肌梗塞、脊髓损伤、肝硬化、糖尿病等多领域疾病的治疗提供了希望，是近期医学前沿重点发展领域，更是我国最有希望走到世界前列的研究领域。北大未名集团在生物技术领域始终走在时代的前沿，自2013年在合肥半汤建立世界首个生物经济实验区，建造世界最大的抗体药生产基地，与美国贝勒医学院合作进行的CAR-T免疫细胞治疗技术在治疗癌症这一领域取得了良好的临床效果。我国将为医药生物技术领域的专家学者提供一个交流与合作的平台，探索全球医药生物技术发展方向，推广先进的技术与先进模式，为政府、研究机构和相关企业提供借鉴参考，对推动我国医药生物领域起到巨大的指导和推动作用。5 生物技术领域重点攻关课题研究进展分析5.1 RNA研究加拿大蒙特利尔大学克疫与癌症研究所项目负责人计算机系教授Francois Major领导的生物信息学院研究小组摸索出了有关核糖核酸（RNA）结构的“字母表”，利用它可以方便地根据基因测序数据推断出RNA的三维结构；美国科学家在RNA自我复制领域取得重大进展；日本东京大学和科学技术振兴机构的研究人员合成世界最短双链RNA片段；小RNA研究取得重要进展；中科院大连化物所海洋生物产品工程组薛松研究员在其之前研究的基础上再次与合作者利用结构生物学手段，揭示了另一类非编码RNA及其相关蛋白质和RNA的复合物的三维晶体结构及其相互作用。5.2 基因治疗利用健康的基因来填补或替代基因疾病中某些缺失或病变的基因，设计再造出患者能够接受的正常器官。或人为的修改有缺陷的基因组达到治病的目的。当下基因疗法是先从患者身上取出一些细胞，然后利用对人体无害的逆转录病毒当载体，把正常的基因嫁接到病毒上，再用这些病毒去感染取出的人体细胞，让它们把正常基因插进细胞的染色体中，使人体细胞就可以“获得”正常的基因，以取代原有的异常基因。中美医学专家联手探索眼科疾病基因治疗；基因疗法治愈转移性黑色素瘤有新进展。5.3 环保生物技术生态系统恶化对人类健康有重要影响，对此大批科研工作者通过努力取得丰硕成果，马自达公司与广岛大学合作研发环保生物塑料技术，该项目旨在非粮食作物纤维素生物原料的基础上研发新型环保生物塑料技术，以间伐木材、稻草、木料刨花等非粮食作物的纤维素为原料，具有不消耗粮食的显著优点。同时，纤维素生物原料是一种碳平衡资源，有助于削减矿物燃料等不可再生资源的使用量，并减少二氧化碳的排放。南开大学成功研制生物环保新材料，南开大学研制的环保高分子材料-聚谷氨酸将在在食品、化妆品、医药、环保、农业和水处理等八大领域具有广泛应用前景。据南开大学环境微生物与微生物催化室研究人员介绍,通过微生物方法合成的环保材料-聚谷氨酸,具有优良的水溶性和吸附性4。6 现代生物技术发展前景预测6.1 发展空间巨大尽管目前中国的生物科技，尤其是居中国生物产业之首的生物医药领域发展较美国、加拿大等发达国家仍落后，但“落后”同时也意味着其中的市场潜力空前。根据BIO大会上公布的数据，中国处方药市场预计将以26%的年复合增长率增长，并将在2020年达到3150亿美元，而现如今中国的处方药市场规模仅为480亿美元，由此可见，生物医药市场的提升空间巨大。6.2 21世纪最具发展前景的高科技产业伴随着世界经济和科学的增长，世界经济一体化已成为大趋势；高科技引发的产业结构调整带动了新世纪的经济的腾飞。大科学和科技进步也同样带动了一些新兴产业如初升的太阳光芒四射、蓬勃发展，被誉为朝阳产业。生物产业以其巨大的潜能和高科技含量，成为21世纪的高科技主角和前沿产业。世纪之交的人类基因组计划的完成，为现代生物产业，尤其是生物产业