生物技术柱

和其他工业产品将来自工业生物技术。那颇具前景的工业生物技术发展方向和研发重点究竟何在？中国工程院院士、北京化工大学副校长谭天伟教授指出，过程强化和集成以及系统优化将是降低工业生物技术成本和减少排污的重要途径，基于多产物联产目标的全局调控将是未来的一个重要目标。　　谭天伟介绍，我国在细胞工程、基因工程等工业生物技术上游领域与世界先进水平差距较小，但在工业生物技术的过程科学基础研究方面与国外有较大的差距，尤其是过程放大原理和方法。　　“工业生物过程强化和集成以及系统优化已经成为降低成本和减少排污的重要发展方向。”谭天伟说，工业生物技术的成本与分离过程有关。将传统化工分离技术与生物产品分离技术有机结合已经得到了广泛应用。新分离工艺可以大幅度降低生产成本。例如在氨基酸生产中，采用离子交换层析方法取代传统的沉淀方法，可使产品收率由原来的不足70%提高到90%以上，而且产品质量也得到提高。　　谭天伟认为，工业生物过程的结果不但取决于各个单元的效率,还取决于系统内各单元的相互作用，因此过程集成和优化是非常关键的技术。采用过程集成将多步过程集成在一步中进行可大大降低能耗，提高收率。如美国杰能科（Genencor）公司用玉米淀粉生产乙醇的工艺，将传统的两步法淀粉糖化工艺集成在一步中，能耗降低30%以上，大大提高了发酵效率。　　谭天伟表示，相同的工业生物过程，操作条件不同，基本相同的投料量会得到完全不同的产量，有时会相差几十个百分点甚至数十倍，即工业生物过程存在系统优化问题。如美国ADM公司对玉米的综合利用进行了系统优化，除生产玉米淀粉外，还生产玉米油、胚芽蛋白和饲料，基本做到了将原料吃干榨尽。又如，国际著名的生物化学品公司DSM对原料的生物转化和分离及废物排放进行了系统优化，发现采用清液发酵生产大宗化学品最为合适。由于清液原料糖转化率高，而且后处理工艺简单，能耗可降低30%以上，废物产生量降低50%以上。　　另外，基于多产物联产目标的全局调控也是未来工业生物技术发展的一大方向。谭天伟认为，传统的工业生物过程一方面能耗和物耗较高，各单元之间的物质和能量利用往往不能高效匹配；另一方面，微生物细胞自身的代谢和生理需求又决定了生物转化体系副产物多、原料利用率低及环境污染相对严重。随着微生物基因组学、细胞生理学、现代仪器分析技术和过程工程科学的快速发展及多学科交叉与融合，对整个工业生物过程进行全局设计与调控将成为可能。　　因此，谭天伟认为，工业生物技术未来的研究重点之一将是对菌株的生产能力和环境耐受性进行调控，对高附加值的副产物进行多目标强化联产，实现生物炼制工艺，对各个反应/分离以及分离/分离单元进行单元内和单元间的设计、集成与全局优化，从细胞群、操作单元乃至生产过程上对工业生物技术进行全面突破与创新，最终实现工业生物过程的环境污染最小化、资源利用最大化和生产效益最大化的总体目标。

一、世界纵览眼中生物技术在制药、环保、食品、基因研究等诸多方面有着广泛的应用，其最主要的应用方向是生物制药产业。目前，人类60%以上的生物技术成果集中应用于医药工业，用以开发特色新药或对传统医药进行改良，由此引起了医药工业的重大变革，生物制药技术得以迅速发展。虽然第一个医药生物技术产品问世至今还不到20年，但全世界已有约2.7亿人从利用生物技术制造出的药物和疫苗中受益。迄今投放市场的生物技术药物和疫苗已接近100种，还有350多种生物技术药物处在最后的临床实验阶段。从1995年到1999年，仅美国食品和药物管理局批准通过的新产品就有62种。1998年全球生物技术药品销售额达130亿美元，比1997年上升了20%；而1998年全球医药市场销售额为2400亿美元，仅比1997年增长10%。预计2006年生物技术药品销售额可达240亿美元。由于美国的生物技术公司大部分都是上市公司，因此我们把对美国生物技术公司的分析放在第三部分“融资”中。1． 盈利状况尽管经过90年代初期的投资振荡，生物技术研究取得了重要进展，但同网络公司一样，绝大多数生物技术公司仍处于发展阶段，盈利很少甚至亏损。据美国《投资者商业日报》对194家生物技术公司跟踪调查，其中有28家公司在1999年盈利，比1995年增加了近一倍，但盈利公司也只占总数的14%。事实上，在欧美、日本等国2000多家生物技术公司中，除了Amgen，Genentech等少数技术创新能力较强、规模较大的公司能够享受到创收的喜悦外，95%以上的公司仍在亏损的经营状况中挣扎，靠风险投资和股票来支撑。2． 社会约束1998年美国种植了7000万亩的转基因玉米和大豆，而转基因食品在欧洲却受到冷遇和严格的政策限制。在美国为转基因产品大开绿灯、鼓励产业开发的时候，德国内阁则于2000年10月18日通过了关于生物技术专利的法律草案，对为生物技术发明创造申请专利的范围等进行了明确规定，允许为与特定功能相关的基因或基因片段的发现申请专利；禁止给人体、基因发现和基因序列的发明颁发专利；禁止克隆人和将人胚胎用于商业目的。德国著名生物学家冯阿肯2001年6月9日甚至发出警告说，生物和基因技术的高度发展隐藏着一定危险。有关方面应对生物技术的应用加以限制，尤其是必须严格禁止用于武器制造。可见，在生物技术的进一步开发和利用上，不同国家，不同地域，不同的观念和社会道德准则有着不同的约束。这种潜在的意识形态力量无疑将极大的影响各国生物技术产业的发展前景。3． 开发模式生物技术的开发模式已经发生了天翻地覆的变化。以今天的角度来看，最早的生物技术企业采用的是一种“三八大盖”式的开发模式，最早的几代从事生物技术开发的公司，无论其从事的是蛋白质、抗体还是小分子开发，都依赖于小规模、个人的实验，依靠的更多的是个人能力、经验和单打独斗。而今天，新一代生物技术公司使用大规模、集成化、程序化的流水线式研究发展模式，可以称作“霰弹枪”式了。1997年国际生物制药规模达到146亿美元，2000年则可能达到200亿美元。 以下是根据世界上1998年世界销售量排队的最畅销的十大生物技术药物（单位：百万美元）。二、欧洲发展迅猛在欧洲，新兴生物技术公司也正以越来越快的速度出现。1999年，新企业的创建节奏明显加快，比1998年提高15%。到2001年初，欧洲生物技术公司的数目已达到1351家，资产总值达178亿欧元，比1998年的107亿欧元增长66%。目前英国暂居于欧洲生物科技企业数量的榜首。德国则是生物科技企业增长最快的国度，近三年来企业数目增加了1.5倍，通过有效的鼓励政策，德国正在努力缩小与英国在生物技术领域的差距。居于英、德两国之后是法国、瑞典、瑞士、荷兰、芬兰，比利时。以欧洲生物技术的后起之秀德国为例。若以较严谨的基因工程为生物技术产业定义，德国的生物技术公司从1980年的只有50家，发展至1990年的100多家；到1995年，又增加到250家；截至2001年4月，已经达到接近500家。德国生物技术公司发展进度近期的欧洲生物技术产业发展具有如下特点：1) 企业合并成风。去年，欧洲生物科技界发生了60起合并事件。经过合并，生物科技企业的实力得到壮大，Celltech和Shire两家生物科技公司因此而登上了英国的企业100强排行榜。很多迹象表明：未来将有为数众多的企业像剑桥抗体技术公司和牛津糖原料学公司那样成为资产上十亿欧元的巨型生物科技企业。当然，要达到这一目的，在很大程度上还要依赖投资者对生物技术的信心和踊跃投资。2) 与传统企业联姻。在为生存和发展而奋斗的过程中，越来越多的新兴生物科技企业与传统制药企业走向联合。在欧洲，1998年有146家、1999年有241家生物科技企业走上与传统企业合作的道路。这种类型的联姻有双重的好处，一方面解决了传统制药企业研发计划滞后、课题转向难的问题，一方面也为新兴企业的科学研究提供了有力的经费支持和成果转化余地。3) 增加科研投入。人类基因的破译为生物科技领域展现了诱人前景，成为生物科技界最尖端的攻关项目。目前，世界上的四座基因破解研究中心有三座设在美国，一座设在英国。今年3月14日，美英两国发表共享基因资讯的共同声明，更加强了英国在上述领域的优势地位。如今，欧洲是世界第二大生物技术研究基地，但与美国的水平仍有明显差距。三年来，欧洲生物科技类企业的收入增长了数倍，但企业的亏损额却未明显减少，原因是这些企业普遍加强了研发力度，将增加的收入投入到研发工作之中。根据调查，目前欧洲有五分之一的生物科技企业拥有流动资本不够维持企业一年的生存。4) 企业走向成熟。两年的衰退期过后，欧洲生物科技股在去年重获增长。不过，历经股市风雨而生存下来的欧洲生物科技企业似乎正在走向成熟，企业显现出更加稳健、更加贴近市场的发展趋势。与原来的单纯注重科研攻关与课题开发不同，如今，越来越多的欧洲生物科技企业将目标锁定在新药的开发上。

核心提示：　　28日，科学技术部发布了《“十二五”生物技术发展规划》。规划称，“十二五”期间，我国生物技术发展的目标是：生物技术自主创新能力显著提升，生物技术整体水平进入世界先进行列，部分领域达到世界领先水平。生物医药、生物农业、生物制造、生物能源、生物环保等产业快速崛起，生物产业整体布局基本形成，推动生物产业成为国民经济支柱产业之一，使我国成为生物技术强国和生物产业大国。其中，发表SCI论文总数达到世界前　　28日，科学技术部发布了《“十二五”生物技术发展规划》。规划称，“十二五”期间，我国生物技术发展的目标是：生物技术自主创新能力显著提升，生物技术整体水平进入世界先进行列，部分领域达到世界领先水平。生物医药、生物农业、生物制造、生物能源、生物环保等产业快速崛起，生物产业整体布局基本形成，推动生物产业成为国民经济支柱产业之一，使我国成为生物技术强国和生物产业大国。其中，发表SCI论文总数达到世界前3位；申请和授权发明专利数总数进入世界前3位；生物技术研发人员达到30万人以上，生物技术人力资源总量位居世界第一；生物产业年均增长率保持在15%以上。　　重点任务涵盖基础研究、应用研究和产业化层面和环节。通过国家科技重大专项、国家重点基础研究发展计划（973计划）、国家高技术研究发展计划（863计划）、国家科技支撑计划等科技计划进行落实。其中，对于生命科学和生物技术发展中重大科学问题的基础研究主要由973计划来实施；生物技术和产业发展中的核心前沿技术和共性关键技术主要由863计划重点支持；生物技术成果转化应用和产业化开发示范主要由国家科技支撑计划支持；对于生物技术发展中涉及全局性、跨行业、跨地区的重大技术问题和集成技术示范主要由国家科技重大专项支持，并通过市场机制，调动社会各方面的力量，共同推动；有关创新能力建设由科技部和发展改革委对应计划联合支持。　　规划重点任务的实施，按年度、分步骤、有计划地在对应的国家各科技计划中组织实施，并按照各计划的组织实施管理模式执行，做好各科技计划间的衔接与配合。建立和健全涉及生物技术及生物产业发展相关部门的部际协调机制，定期召开部门协调会，协调统筹国家有关科技、经济和社会发展规划，集成国家各类科技计划的资金与力量，加强衔接与配合，科学、合理、有效地配置资源，全力促进生物技术研究开发、产业化、企业创新能力建设等工作，形成强大合力，推进我国生物技术及产业快速发展。