生物科技

生物科技在引領未來經濟社會發展中的戰略地位日益凸顯，生物產業正加速成為繼信息產業之後新的主導產業。近年來，世界各國紛紛強化生物科技戰略布局。例如，美國啟動了《2015年工程生物學研究與發展法案》立法議程，2016年還發布了醫療創新政策法案，將提供63億美元經費用於開發疾病療法。歐盟委員會和企業夥伴在2014年聯合推出預算37億歐元的「生物基產業公私合作夥伴計劃（2014—2024年）」。英國生物技術和生物科學研究理事會2017年宣布投入3.19億英鎊支持未來五年的生物科技發展。我國也印發《「十三五」生物產業發展規劃》、《「十三五」生物技術創新專項規劃》及生物製造相關規劃，提出加快生物產業創新發展步伐、培育生物經濟新動力的重要任務。

生物技術領域關鍵性、前沿性、顛覆性技術不斷引起各國高度關注，新一代基因組學、合成生物學、新型治療方法等技術不斷掀起研發熱潮。

生物技術的顛覆性不僅體現在民用領域，也有重要的軍事用途。據了解，美國已在生物材料、仿生設計、生物計算、生物燃料等領域取得突破，並試圖利用這些「顛覆性技術」催生出新的作戰樣式和作戰理念。美國國防部預研局曾制定過一份《2013-2017年科技發展計劃》重點是生物技術在「戰場醫療」等方面的應用。

我們分析認為，生物科技領域重點有三項重要顛覆性技術。

第一，基因編輯技術。基因編輯技術是一項突破性的生命科學技術，通過利用一種切割細胞中特定DNA序列的酶——核酸酶，實現對特定位點基因的精準插入、刪除或替換。根據序列特異性核酸酶的不同，可分為ZFNs、TALEN及CRISPR/Cas9技術。基因編輯技術由於具有簡便、高效及低成本等優點，在基礎研究、基因治療及遺傳改良等方面展現出巨大的潛力。美國和中國在基因編輯技術研發上處於世界領先地位。在基礎研究領域，美國科學家首先發現基因編輯技術能夠編輯人類基因，並在單鹼基編輯、RNA編輯、基因編輯機制上陸續取得突破性成果，不斷改進基因編輯的精準性、降低脫靶效應；美國還率先將基因編輯技術應用於哺乳動物細胞。在醫療健康領域，我國科學家首次完成了對人類胚胎的基因編輯用於治療地中海貧血，我國還是世界上第一個將CRISPR應用於人體臨床試驗的國家；而美國開展了首個人體內基因編輯手術。在農業遺傳育種領域，該技術通過對水稻、小麥、大豆、玉米等重要主糧作物及蔬菜的基因組進行編輯，有效改善了產量、品質、抗病及抗逆性狀，並且通常不會引入外源基因，引起廣泛關注。

第二，合成生物學。合成生物學是在現代生物學和系統科學基礎上發展起來的、融入工程學思想的多學科交叉研究領域，在醫藥、能源、材料、環境等領域中具有廣闊的應用前景。2002年，美國紐約州立大學在歷史上首次利用人工從化學單體合成了病毒——脊髓灰質炎病毒。2008年、2010年，美國又首先合成了生殖道支原體基因組和噬菌體基因組，創造了首例「人造細胞」。2014年，美國首次成功合成酵母的1條染色體，其在酵母細胞內呈現正常功能；繼而2017年，Science報道了另外5條酵母染色體的合成，其中4條以中國學者為主完成。美國科學家還合成了具有最小細菌基因組的活體細胞Syn3.0。此外，美國公司通過數據驅動、人工智慧、高通量篩選和機器人自動化的串聯模式促進菌株優化與化合物合成。英國建造了名為「Foundry」的設施用於DNA製備過程工業化。合成生物學正與人工智慧、大數據技術、化學合成技術會聚，加速工程化進程。

第三，細胞免疫治療。細胞免疫治療（CAR-T）是通過基因工程手段修飾人的免疫效應細胞（T細胞），使其表達嵌合抗原受體（CAR），之後回輸入患者體內，使免疫細胞能特異性地識別腫瘤相關抗原，以此增強T細胞對腫瘤的特異性殺傷的一種技術。近年來，細胞免疫治療已成為包括惡性血液腫瘤在內的多種腫瘤治療的重要手段。細胞免疫治療對白血病的有效率可達到94%，用於實體瘤治療尚有待攻克。2017年，美國FDA批准了首個來自諾華製藥的細胞免疫療法用於治療白血病，繼而又批准了來自Kite製藥的CAR-T治療淋巴瘤。這標誌著細胞免疫療法已進入實用階段。在CART-T療法的開發上，美國遙遙領先，中國緊隨其後。統計顯示，正在開展的CAR-T臨床試驗共87項，美國54項，中國有23項。我國在國際實體瘤CAR-T細胞治療領域呈領先地位，已完成針對肝癌的CAR-T一期臨床試驗。

（作者：邢穎，系中國科學院科技戰略諮詢研究院副研究員）