本文為春節(jié)專題文章——“年度科技發(fā)展態(tài)勢(shì)總結(jié)與展望”的第三篇生物篇。
世界生物領(lǐng)域2018年發(fā)展態(tài)勢(shì)
多國(guó)發(fā)布促進(jìn)生物技術(shù)快速發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃。美國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）發(fā)布《體細(xì)胞基因組編輯》，促進(jìn)基因編輯技術(shù)應(yīng)用于人類疾病治療；美國(guó)家科學(xué)、工程與醫(yī)學(xué)院發(fā)布《2030年推進(jìn)糧食和農(nóng)業(yè)研究的科學(xué)突破》，提出在2030年之前為應(yīng)對(duì)緊急挑戰(zhàn)并促進(jìn)糧食生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)科學(xué)研究需要實(shí)現(xiàn)的5大突破。歐盟發(fā)布“歐洲跨境基因組數(shù)據(jù)庫(kù)合作宣言”，推動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)療進(jìn)程。俄羅斯政府發(fā)布《2018-2020年生物技術(shù)和基因工程發(fā)展措施計(jì)劃》，促進(jìn)生物醫(yī)藥、工農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、生物能源和基因工程等9個(gè)領(lǐng)域的生物技術(shù)基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。新加坡國(guó)立研究基金會(huì)發(fā)布《國(guó)家合成生物學(xué)研究》計(jì)劃，利用合成生物學(xué)推動(dòng)生物基產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到廣泛重視，各國(guó)加大研發(fā)投資力度。美國(guó)能源部資助7800萬美元用于生物能源的早期研發(fā)項(xiàng)目。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)投資1200萬美元支持生物基半導(dǎo)體存儲(chǔ)系統(tǒng)的開發(fā)。歐盟發(fā)布新版生物經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略《歐洲可持續(xù)生物經(jīng)濟(jì)：加強(qiáng)生物與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境之間的聯(lián)系》，并向生物基研發(fā)項(xiàng)目投資1.15億歐元。英國(guó)計(jì)劃在未來5年內(nèi)投入1000萬美元，用于支持生物制造、生物修復(fù)和生物能源領(lǐng)域研究。
前沿生物技術(shù)頻現(xiàn)突破，顛覆性成果不斷涌現(xiàn)。在腦與神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，美國(guó)科學(xué)家首次建立多人腦對(duì)腦接口合作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)意念交流。美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校借助RNA實(shí)現(xiàn)海兔之間的記憶轉(zhuǎn)移。在基因編輯領(lǐng)域，美國(guó)博德研究所開發(fā)出升級(jí)版Cas9酶“xCas9”，大大拓展編輯范圍并提高準(zhǔn)確性。日本神戶大學(xué)利用CRISPR/Cas9成功滅活HIV-1病毒。中國(guó)科學(xué)家利用基因編輯技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)小鼠孤雄生殖。在合成生物學(xué)領(lǐng)域，美國(guó)凱斯西儲(chǔ)大學(xué)首次人工合成了對(duì)人傳染、具有高度破壞性的人類朊病毒。中國(guó)科學(xué)家成功創(chuàng)建世界首例人造單染色體真核細(xì)胞。在干細(xì)胞領(lǐng)域，美國(guó)薩克研究所使用干細(xì)胞技術(shù)培養(yǎng)出具有血管和復(fù)雜神經(jīng)的人腦類組織。日本完成全球首例通過誘導(dǎo)多能干細(xì)胞治療人類帕金森病的臨床試驗(yàn)。德國(guó)科學(xué)家利用誘導(dǎo)多能干細(xì)胞培育的心臟組織開展心臟疾病研究和藥物測(cè)試。在生物計(jì)算領(lǐng)域，美國(guó)情報(bào)高級(jí)研究計(jì)劃局（IARPA）啟動(dòng)“分子內(nèi)信息存儲(chǔ)”項(xiàng)目，開發(fā)針對(duì)EB級(jí)數(shù)據(jù)的DNA存儲(chǔ)技術(shù)。愛爾蘭沃特福德理工學(xué)院開發(fā)出可在1克DNA中存儲(chǔ)1ZB數(shù)據(jù)的新方法。
全球生物安全形勢(shì)愈加嚴(yán)峻，多國(guó)積極布局生物安全體系與能力建設(shè)。今年以來，非洲豬瘟等全球性疫情蔓延、敏感生物資源泄露加劇、兩用生物技術(shù)門檻不斷降低等眾多挑戰(zhàn)使生物安全形勢(shì)愈加嚴(yán)峻。為有效應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的生物安全形勢(shì)，美國(guó)、英國(guó)和澳大利亞紛紛發(fā)布國(guó)家級(jí)生物安全戰(zhàn)略，加強(qiáng)對(duì)國(guó)內(nèi)外生物安全治理力量的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，建立全流程生物防御體系。此外，多國(guó)通過支持生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究加強(qiáng)生物安全能力建設(shè)。例如，美國(guó)國(guó)防威脅降低局、國(guó)土安全部、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)等政府部門合作開發(fā)了多項(xiàng)病毒監(jiān)測(cè)和預(yù)警新技術(shù)，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)生化威脅的及時(shí)響應(yīng)。澳大利亞國(guó)防部和墨爾本大學(xué)聯(lián)合開發(fā)出可實(shí)時(shí)評(píng)估疾病危害程度和可能傳播路徑的兩套疾病檢測(cè)系統(tǒng)EpiDedend和EpiFX。
人工智能推動(dòng)生物醫(yī)療領(lǐng)域快速發(fā)展，促進(jìn)疾病診治和科學(xué)發(fā)現(xiàn)新突破。美國(guó)谷歌旗下DeepMind公司研發(fā)的人工智能應(yīng)用AlphaFold，可根據(jù)基因序列預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。新加坡國(guó)立大學(xué)研究人員使用AI優(yōu)化新型藥物組合的給藥劑量，成功治愈前列腺癌晚期患者。瑞士科學(xué)家開發(fā)出可高效解析藥物分子結(jié)構(gòu)的人工智能程序。英國(guó)科學(xué)家開發(fā)出準(zhǔn)確率高達(dá)94%、可識(shí)別50多種眼疾的人工智能系統(tǒng)。
世界生物領(lǐng)域2019年趨勢(shì)展望
精準(zhǔn)醫(yī)療在大規(guī)模基因組測(cè)序推動(dòng)下走向現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。美國(guó)NIH在2018年5月啟動(dòng)“All Of Us”項(xiàng)目，計(jì)劃在未來10年開展100萬人基因組測(cè)序。英國(guó)政府計(jì)劃在未來5年內(nèi)開展500萬人基因組測(cè)序，并表示從2019年起，將全基因組測(cè)序作為輔助重病患兒和難治愈罕見疾病成年患者的治療標(biāo)準(zhǔn)之一。歐盟計(jì)劃未來3年完成對(duì)歐盟地區(qū)100萬人的基因組測(cè)序。以基因組學(xué)為基礎(chǔ)的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)，通過基因測(cè)序獲得愈加豐富的基因組數(shù)據(jù)，將促進(jìn)癌癥和罕見病的致病機(jī)理研究和藥物開發(fā)，或在2019年加快走向臨床試驗(yàn)和應(yīng)用。
新興技術(shù)促進(jìn)太空生物醫(yī)學(xué)研究進(jìn)入新階段，各國(guó)競(jìng)相開展相關(guān)研究。美國(guó)宇航局利用最新測(cè)序技術(shù)實(shí)現(xiàn)在太空中對(duì)DNA和RNA的測(cè)序，將促進(jìn)由美國(guó)家科學(xué)、工程和醫(yī)學(xué)院發(fā)布的《尋找宇宙生命的天體生物學(xué)戰(zhàn)略》實(shí)施，助力太空生命探索。俄羅斯利用3D打印技術(shù)在太空中制造出老鼠甲狀腺，為太空3D打印人體器官鋪平道路。美國(guó)計(jì)劃于2019年春季在太空開展3D打印生物器官的研究工作。美國(guó)NIH啟動(dòng)太空組織芯片計(jì)劃，已將免疫組織芯片送入國(guó)際空間站，并計(jì)劃在2019年上半年，將腎臟組織芯片、骨骼和軟骨組織芯片、血腦屏障組織芯片和肺組織芯片等送往國(guó)際空間站，以研究微重力環(huán)境中人類器官病變相關(guān)機(jī)理。
生物安全問題將被愈加重視。英美等已發(fā)布國(guó)家生物安全戰(zhàn)略的國(guó)家，將在2019年進(jìn)入戰(zhàn)略實(shí)施階段，進(jìn)一步完善本國(guó)的生物安全體系。其他多國(guó)也愈加重視生物安全，或借鑒美英的做法制定本國(guó)的生物安全戰(zhàn)略，提高本國(guó)生物防御能力。
基因療法加速進(jìn)入臨床應(yīng)用，其倫理問題引發(fā)廣泛關(guān)注。美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）發(fā)布6項(xiàng)基因療法監(jiān)管指南，美國(guó)NIH取消對(duì)基因治療方案的特殊監(jiān)管，這些將加快FDA對(duì)基因療法的審批流程。基因療法產(chǎn)品或在2019年加速進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，某些產(chǎn)品可能將被獲批上市。然而，中國(guó)科學(xué)家利用基因編輯技術(shù)制造的“天然免疫HIV”嬰兒，再次使基因療法的倫理問題引發(fā)廣泛關(guān)注。這將對(duì)基因療法的研究和應(yīng)用造成不利影響。2019年多國(guó)或出臺(tái)關(guān)于基因治療倫理問題的具體管理措施。
研究所簡(jiǎn)介
國(guó)際技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所（IITE）成立于1985年11月，是隸屬于國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心的非營(yíng)利性研究機(jī)構(gòu)，主要職能是研究我國(guó)經(jīng)濟(jì)、科技社會(huì)發(fā)展中的重大政策性、戰(zhàn)略性、前瞻性問題，跟蹤和分析世界科技、經(jīng)濟(jì)發(fā)展態(tài)勢(shì)，為中央和有關(guān)部委提供決策咨詢服務(wù)?！叭蚣夹g(shù)地圖”為國(guó)際技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所官方微信賬號(hào)，致力于向公眾傳遞前沿技術(shù)資訊和科技創(chuàng)新洞見。
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