王小理：新一輪生物科技革命的前景與憂思

　　在2018年及并不遙遠的未來，新一代精細化操控生物學現象的變革性工具，將開拓生物科技新領域、新空間、新疆域，其引領新一輪生物科技革命乃至更廣泛范圍科技革命的前景日漸明朗。

　　2017年，生命科學延續近年來的高速發展態勢，科技政策和科研成果亮點紛呈，在引領未來經濟社會發展中扮演著越來越重要的角色。目前生物科技已經邁入跨越發展的關鍵時期，拐點即將到來，但也出現了值得關注的新現象。

　　基礎研究突破連綿不斷，展現學科旺盛活力

　　圍繞生物學基本命題，在生命起源與合成、免疫系統原理、生殖發育與細胞命運調控、重大疾病、腦神經等前沿領域取得重大進展。首次證明利用早期原始材料合成構成RNA的嘌呤類核苷酸和嘧啶類核苷酸的化學機制相同且形成于同一種前體分子，使距揭示地球生命起源之謎更近一步。成功從頭設計和合成釀酒酵母4條染色體，人工合成酵母基因組計劃Sc 2.0取得里程碑成果；合成“穩定”的半合成有機體，向創造新生命形式與功能邁出重要步伐。首次對肝癌T細胞的免疫圖譜做出了系統的刻畫。第一次在分子、細胞、器官和整體動物水平上，完整解碼哺乳類動物雄性生殖系統衰老之謎。成功將人體多能干細胞轉化為具有造血干細胞功能的細胞；首次報道近原子分辨率的人源剪接體結構，為深入理解最基本的分子機器工作機理提供重要基礎。建立寨卡病毒的胎鼠動物模型，揭示病毒感染導致小頭畸形的分子機制。首次描述線蟲大腦控制身體運動的工作圖譜，完成小鼠全腦精細血管的立體定位圖譜，腦科學研究邁出新步伐。

　　高精尖研發工具推陳出新，應用進入歷史拐點

　　生命科學邁入高精尖工具帶動的新時代，科研效能大幅提升。基于先進低溫電子顯微鏡，成功解析一種解旋酶參與真核生物內DNA復制的結構過程。借助計算模型，闡明艾滋病病毒在細胞間傳播過程中的全新細節。創建更為精細的新型遺傳譜系示蹤技術和描述細胞發育路線圖的新算法，為解析特定細胞的起源和命運提供強大利器。基于新電極裝置的光遺傳學技術，將基因遞送、光植入和記錄電極三個步驟并作一步，技術能級大為提升。

　　重大應用進入歷史性拐點。對患者T細胞進行基因技術處理的個性化療法CAR-T技術和精準醫療進展顯著，首個基因療法、首個靶向腫瘤分子標記物的藥物獲準在美國正式上市。我國首個干細胞通用標準發布，有望推動干細胞研究應用規范化發展。業界備受追捧的基因編輯技術繼續風生水起。《科學》雜志報道，科學家正首次嘗試在人體內直接進行基因編輯，或將是人類醫療史上的一項里程碑。同時，不斷有新型基因編輯工具問世，該技術在農業、醫療、環境等領域應用的時代正在到來。

　　學科交叉匯聚蓬勃發展，塑造嶄新創新維度

　　各類人造器官和“芯片實驗室”猶如雨后春筍。研制出3D類腦器官；研發可長時間維持有機體保持正常生理狀態的“人造子宮”，并使試驗中的羔羊存活4周。美國首次批準對一種肝臟芯片開展一系列測試，有望取代動物模型。國內首條人源性生物人工肝臨床研發生產線已建成。人造器官的發展，對于理解和模擬復雜生物功能提供了新選擇，為生物學研發帶來革命性影響。

　　生物存儲和生物計算取得新突破，賦予生物技術與特定信息技術在功能上相媲美的潛能。成功創建一種在DNA中存儲數據的新方法，創造出迄今最高密度大規模數據存儲方案，新系統將具備1克DNA存儲215拍字節的能力。研制出只包含RNA的細胞內納米電路，能在大腸桿菌活細胞內對12種不同指令同時反應。成功設計哺乳動物細胞生物計算機，電路可運行16種不同的邏輯計算。研制出一種單向傳導電信號的生物活性二極管，開創制造細胞電路的自組裝方法。

　　綜合來看，生命科學與工程機械、納米科學、信息科學、材料科學等學科交叉并不斷深入。在分子生物機器、生物電池、腦機接口裝置、新型材料、生物制造與3D生物打印、生物仿生等領域不斷掀起新熱點，將人類認識生物、改造利用生物的能力提升到新高度。

　　經濟與社會影響備受矚目，占據關鍵政策議程

　　2017年，生物科技繼續影響人類經濟社會生活。從圍繞“基因魔剪”ZL所有權爭奪與裁決、“三父母”嬰兒技術的倫理爭議，到谷歌、阿里巴巴等科技巨頭繼續“跨界”進入生物醫療領域，從嚴峻的超級細菌傳播形勢，到我國首個生物安全四級實驗室啟用和“重組埃博拉病毒病疫苗（腺病毒載體）”的新藥注冊申請獲得批準，從國際腦實驗室成立，到首份地球微生物多樣性數據集出爐，趨勢越發明顯：國際生命科學領域的競合新態勢正在加速形成。

　　牢牢占據世界主要經濟體和國際組織的政策議程。我國《“十三五”生物技術創新專項規劃》《“十三五”生物產業發展規劃》發布，生命科學和生物產業戰略地位更加突出。美國特朗普政府舉辦生物技術界知名人士碰頭會議，研討生物技術與經濟社會發展的關系；歐盟發布《生物經濟戰略回顧》報告，并計劃在2018年對該戰略進行修訂；歐洲海洋局發布《海洋生物技術：推動歐洲生物經濟創新發展》。此外，英國推出《生命科學產業戰略》，韓國公布《生物原創技術開發計劃》2017年實施規劃，G20漢堡峰會啟動國際抗生素耐藥性研發計劃，OECD發布《微生物組、飲食和健康：科學和創新規劃》等。在政策議程推動下，生物科技不斷向更深、更廣的領域轉化發展。

　　在國防和國家安全領域的地位凸顯，相關負面報道引發關注。2017年以來，美國特朗普政府宣布將制定新的國家生物防御戰略，國防高級研究計劃局全面推動合成生物學（基因編輯、基因驅動）、傳染病科技和腦科學領域的前瞻布局，其潛在軍事用途引發廣泛憂慮。美國高端科技智庫在合成生物學、生物安全監測計劃、未來生物技術監管等方面，幾乎同時進行研討，試圖引導生物科技發展議程。篡改草甘膦評估報告事件曝光，有證據顯示整個事件有幕后策劃和利益集團操控的跡象。總體上，生物安全形勢也處于大變局的關鍵時期。

　　新一輪生物科技革命的前景與憂思

　　在2018年及并不遙遠的未來，新一代精細化操控生物學現象的變革性工具，將開拓生物科技新領域、新空間、新疆域，其引領新一輪生物科技革命乃至更廣泛范圍科技革命的前景日漸明朗。從生物大分子和特異細胞的精細化鑒定與譜系示蹤，到生殖發育過程中的細胞命運和神經網絡信號轉導的精細化調控，再到生物系統模塊的構建和系統精準模擬，以高通量測序技術、高性能基因編輯技術、單細胞分析和譜系示蹤技術、超高分辨率生物成像技術、光遺傳學技術、生物大數據技術等使能工具為代表的新一代變革性研究工具，將精準觀測、分析、調控、還原和重現生命過程（乃至生命進化過程），大幅度提升對生命過程的理解，將把生物學研究和應用提升到前所未有的空間、時間維度與應用范圍。按照當前生物科技進步的加速度推算，以“信息生物”為基礎標志，以創生、再生、仿生等為主要應用的新一輪生物科技變革有望在未來5—10年進一步呈現、系統性展開。

　　生物科技成果的轉化應用進程加速，而各環節的潛在影響也值得警惕，急需做好對應制度安排。科技供給側一旦實現成功顛覆性創新，市場就會以波瀾壯闊的交易生成進行回應。包括動植物快速定向育種、基因組醫學、腫瘤免疫治療、生物大數據、生物能源、生物制造、生態修復等新技術的轉化應用，將有望降低人類對自然資源的依賴，破解人類面臨的資源、能源、健康、安全等重大難題。同時，生物技術的社會效應正在顯現，倫理、法律和環境問題越發突出，生物技術的兩用性、生物恐怖、生物武器、生物戰爭的陰影浮現，對此必須保持清醒和警惕。將主要圍繞人類社會基本物質利益需求的生物科技發展觀1.0版，升級到圍繞人類社會可持續發展的生物科技發展觀2.0版，并采取相應的監管和公共治理機制，已變得越發清晰和急迫。宜積極主動、未雨綢繆，在政策上做出前瞻性安排。