生物技术发展及对中国的挑战
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生物技术这个词最初是有一位匈牙利工程师Karl Ereky于1917年提出的。实际上生物技术的发展和应用可以追溯到1000多年以前，而人类有意识地利用酵母进行大规模发酵生产是在19世纪。1982年国际合作及发展组织对生物技术定义为：生物技术是应用自然科学及工程学的原理，依靠微生物、动物、植物作为反应器将物料进行加工以提供产品来为社会服务的技术。生物技术逐步成为与微生物学、生物化学、化学工程等多学科密切相关的交叉性学科。
传统生物技术与现代生物技术
传统生物技术主要是通过微生物的初级发酵来生产商品，通过传统方法提高产量的幅度是非常有限的，如果一个突变了的菌株中某一个成分合成太多，那么其他代谢物的合成就会收到影响，这反过来又会影响微生物在大规模发酵过程中的生长。传统的诱变和选择方法过程繁琐，耗时很长，费用极高，需要筛选和检测大量的克隆。
1953年，Watson和Crick发现了DNA双螺旋结构，奠定了现代分子生物学的基础，从而给整个生物学乃至整个人类社会带来了一场革命。1973年，美国加利福尼亚大学旧金山分校的Herbert Boyer教授和斯坦福大学的Stanley Cohen教授共同完成了一项著名的实验。他们选用可一个仅含有单一酶切位点的质粒载体，并用酶将其切为线性分子，然后将该线性分子与同样具有酶切位点粘性末端的另一质粒DNA片段和DNA连接酶混合佣竦昧司哂辛礁龈粗破鹗嘉坏愕男碌腄NA组合。这是人类历史上第一次有目的的基因重组的尝试。于是在很短的时间内研究人员就开发出了大量行之有效的分离、鉴定、克隆基因的方法。DNA重组技术使得生物技术中生物转化这个环节的优化过程变得更为有效，而且它所提供的方法不仅可以分离到那些高产量的微生物菌株，还可以人工制造高产量的菌株，原核生物细胞核真核细胞都可以作为生物工厂来大量生产胰岛素、干扰素、生长激素、病毒抗原等外源蛋白；DNA重组技术还可以简化许多化合物和大分子的生产过程。植物和动物也可以作为天然的生物反应器，用来生产基因产品。DNA重组技术的逐步成熟和发展对生命科学的许多其他领域都产生了革命性的影响，这些领域包括生物行为学、发育生物学、分子进化、细胞生物学和遗传学等。
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现代生物技术发展的七大趋势
目前，大量与人类健康密切相关的基因都已得到克隆和表达，胰岛素、生长激素、细胞因子及多种单克隆抗体等基因工程药物已正式生产上市。美国仅2000年就已批准了21种基因工程新药和过去批准的11种旧药的新适应症，批准数目创新高。同时，现代农业生物技术在提高作物的抗病、抗虫、抗逆及品质改良方面发挥了十分重要的作用。自1996年开始，转基因作物的种植面积逐年上升。如2003年全世界共种植转基因作物6770万hm2，比2002年增长15%；就转基因作物种类而言，转基因大豆占首位，约4140万hm2，约为全球转基因作物总量的61%，其次是转基因玉米，达1550万hm2，占23%；转基因棉花为710万hm2，占10%，转基因油菜为360万hm2，占5%，这4种转基因作物的种植面积占全球转基因作物种植总面积的99%。就转基因特性而言，转基因抗除草剂作物从1996年起即占据主导性地位，转基因抗虫作物位居次席。纵观全球现代生物技术发展，呈现下列趋势：
, 百拇医药 1)基因操作技术目新月异，不断完善。新技术、新方法一经产生便迅速地通过商业渠道出售专项技术并在市场上加以应用。
2)基因工程药物和疫苗研究与开发突飞猛进。新的生物治疗制剂的产业化前景十分光明，21世纪整个医药工业将面临全面的更新改造。
3) 转基因植物和动物取得重大突破。现代生物技术在农业上的广泛应用作为生物技术的“第二次浪潮”在21世纪将全面展开，给农业、畜牧业生产带来新的飞跃。
4) 阐明生物体(目前主要有人类、水稻、拟南芥等)基因组及其编码蛋白质的结构与功能是当今生命科学发展的一个主流方向。目前已有多种原核生物、酵母、拟南芥和水稻等多种真核生物的基因组序列全部完成测定。2001年，人类基因组序列的全部测定更为医药生物技术产业带来了革命性的变化，而2002年水稻基因组的测定则为农业生产带来了革命性的变化。与人类疾病相关的基因和与农作物产量、质量、抗性等有关的基因的结构与功能及其应用研究是今后一个时期研究的热点和重点。
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5) 基因治疗取得重大进展，有可能革新整个疾病的预防和治疗领域。
6) 蛋白质工程是基因工程的发展，它将分子生物学、结构生物学、计算机技术结合起来，形成了一门高度综合的学科。
7) 信息技术的飞速发展渗透到生命科学领域中，形成了引人注目、用途广泛的生物信息学。全球通讯网络的日趋扩大和完善也大大加速了生物技术的研究、应用和开发。
21世纪：清洁、经济的生物技术将大行其道
生物技术产业最早起源于美国，仅在1980年至1983年间美国就成立了约200家生物技术公司，到1985年，美国已有400多家生物技术公司，而现在，美国生物技术公司已达到1300多家。此外，欧洲和亚洲国家也紧随其后，迅速建立起了自己的生物技术产业。迄今为止，欧洲已建立了800多家生物技术公司，日本有300多家生物技术公司，中国也成立了一些生物技术公司。
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世界上现有200多家家畜胚胎移植公司，每年仅牛胚胎移植就达20万头，利用组织培养及快繁脱毒方法开发出的植物新品种有棕榈、香蕉、甘蔗等几百种再生植株。目前已实现商品化生产的包括农作物、林木、瓜果、花卉等，美国现有10多个兰花工业中心，年产值达5000至6000万美元；新加坡、泰国仅出口兰花一项创外汇就达1000万美元左右；通过花药培养成功的有烟草、水稻、小麦等新品种。利用原生质体融合技术已开发成功了100多种再生植株。目前已经培育出了抗病毒、抗除草剂、抗虫、高蛋白的各种农作物品种，也培养出了携带人的生长激素基因的猪和鱼，它们都比普通猪和鱼要长得快、长得大。
另外，美国政府与企业在2003年在生物技术领域内的投资就达420多亿美元。英国政府2000年发表了《生物技术制胜》的战略报告，目标是力保该国生物技术位居世界第二的水平；日本于2002年成立了“生物技术战略理事会”，提出了“生物产业兴国”的口号，并将生物技术产业作为日本的四大新兴产业之一；印度成了世界上第一个“国家生物技术部”；新加坡政府制定了“五年挤身生物技术顶尖行动”，成立了“生命科学部长委员会”；马来西亚成立了由总理担任主席的“生物技术与产业联合会”；泰国的总理兼任了“国家生物技术委员会”主任；古巴的生物技术研究所的所长则由政治局委员亲自担任。由此可见，各国政府都在制定其新发展策略，试图抢占生物技术这一新的经济生长点。
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由于生物技术是以生物(动物、植物、微生物)或培养细任仙返模虼似湓暇哂性偕裕崩蒙锵低成凡奈廴疚锖苌伲曰肪车钠苹敌院苄』蚣负趺挥校刈槲⑸锷踔粱箍梢韵肪持械奈廴疚铩<谏锛际醪档囊陨咸氐悖褰唷⒕玫纳锛际醣厝换嵩?1世纪获得更大的发展。
现代生物技术为人类生活提供多方面的便利，主要包括：①更加准确地诊断、预防或治愈传染病和遗传疾病；②有效地提高作物的产量，获得具有抗虫、抗真菌、抗病毒、抗逆境等优良性状的植物；③开发制造可以生产化学药物、生物多聚体、氨基酸、酶类和各种食品添加剂的微生物和动物细胞；④创造带有更多优良性状的家畜和其他动物；⑤简化从环境中清除污染物和废弃物的程序。
目前，生物技术已走人寻常百姓家，成为提高全民日常生活质量的重要方法。例如，美国的多数州已经建立起州级的DNA数据库以用于侦破案件，确定罪犯；很多州立法通过DNA指纹鉴定是确定强奸、凶杀等案件凶手的必须证据；转基因植物、转基因动物逐步“走”上人们的餐桌，为人们提供质量更高、养分成为搭配更合理的膳食；胰岛素、干扰素、白细胞介素等基因工程药物已大批量生产，并投放市场；PCR、Southern杂交等方法也逐步广泛地用于多种疾病的分子诊断和案件侦破。总而言之，现代生物技术已开始渗入到人们生活的多个方面。
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中国现代生物技术的发展和挑战
中国作为一个发展中国家在生物技术的发展方面也做出了巨大的努力。1986年中国政府开始实施生物技术领域“863”计划，加大了对生物技术研究和开发的投资；国家发改委于2002年2月发出公告，将在2002-2005年期间实施“生物技术产业高技术工程”；同年9月，国家科技部、经贸委、中医药管理局联合颁布了《医药科学技术政策(2002-2010)》，强调积极发展生物制药技术，推动医药产业结构调整，并指出大力发展以基因技术为代表的生物制药技术是今后一项重要的战略任务。迄今为止，中国已有生物企业500多家，其中主要从事基因技术药物生产的厂家有100多家，生物医药制品2003年销售额达300亿元。虽然我们目前的现代生物技术和开发水平与发达国家相比仍有一定的差距，但进步很快，并已取得了举世瞩目的成果。
基因药物方面，中国已成功生产了重组乙肝疫苗、人干扰素α2a (rhuIFNα2a)、人干扰素γ(rhuIFNγ)、白细胞介素2(rhuIL-2)、人红细胞生成素(rhuEPO)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、链激酶(rSK)等20多种药物，其中重组腺病毒-p53注射剂是世界上第一例拥有新药证书的基因治疗药物。
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农业生物技术是中国现代生物技术发展的另一个重要方面，中国在这一领域中取得了明显的进展，大大缩短了与发达国家的差距，使得现代生物技术得到了很大程度的普及，转基因水稻、大豆、小麦、棉花、番茄、烟草等多种转基因植物已培育成功。目前中国的转基因植物种植面积排在全世界第4位，转基因抗虫棉的种植面积已达70万hm2，占棉花种植面积的40%，是转基因植物种植年增长率最高的国家。在动物体细胞克隆和转基因动物方面，中国已跻身于国际先进行列，成功地获得了几例核移植克隆牛和转基因体细胞克隆奶山羊。我国科学家还成功地研制了幼畜腹泻基因工程疫苗、口蹄疫基因工程疫苗、马立克氏病毒疫苗、鸡传染性喉支气管炎病毒痘病毒活载体疫苗、禽流感痘病毒活载体疫苗以及猪伪狂犬病基因缺失疫苗等。
中国科学家参与了人类基因组计划中的1%人类基因组序列的测定，成为参加人类基因组计划的唯一的发展中国家；在随后的人类基因组与蛋白质研究中，我国参与了新近启动的人类基因单核苷酸多态性(SNP)的国际项目，并在其中承担了10%的任务。另外，中国科学家率先完成了籼稻(Oryza sativa subsp.indica)亚种基因组的框架图以及粳稻(Oryza sativa subsp. japnica)亚种第四条染色体的精细序列分析，这些数据已无条件地向公众开放。
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虽然中国政府对于现代生物技术的研究和开发一直十分重视，中国科学家在政府的支持下也确实取得了不少成果，但仍面临不少严峻的问题：
1. 创新能力不足而造成的过多的仿制。我国生物技术方面高水平的论文和专利都排在国际第八位以后。中国已批准上市的基因工程药物中只有rhuIFNα1b、rhu-bFGF和重组链激酶拥有自主知识产权。
2. 研究和开发投入严重不足。我国863计划“十五”期间用于生物技术的总经费为33亿元仅为美国辉瑞公司2002年研究经费的1/13。
3. 生物技术开发与产业化的机制不很完善。生物技术的研究主要集中在研究院所、大专院校，造成了研究开发与产业化的脱节。
4. 低水平的重复。现代生物技术产品的广泛前景和效益吸引了国内众多科学家、企业家和政府部门的注意，他们纷纷加入这一领域的研究与开发。这本是件好事，但也出现了多个单位重复研制同一产品，这样很可能造成侵犯国外的知识产权或专利权的问题。这个问题在中国加入世贸组织后的今天尤为严峻，这是关系到中国民族生物技术产业生死存亡的根本问题，同时也将造成资金和人力物力的巨大浪费。这就需要中国科学家和企业家及投资者克服创新所带来的周期长、投资大、风险高等困难，进行创新性研究开发。
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5. 目前中国的现代生物技术还面临着专业及管理顶尖人才紧缺的严重问题。这些问题的解决将有待政府、科学家、企业家及大众的共同努力。
6. 总的来说，按照目前的发展势头，到21世纪中叶，中国的现代生物技术水平将有较大提高，并在某些方面处于国际领先地位。如将培育出比现有杂交水稻增产20%左右的新“超级”水稻品种；将研制出一批抗虫、抗病毒的水稻、玉米等主要粮食作物的株系或品系；并研制成功具有优良特征的转基因鱼和猪；大约有20-30种基因药物、疫苗投入市场，加上诊断试剂，将形成中国的现代生物技术产业，并形成一定的出口能力，有关专家认为，2005年以后，现代生物技术将对中国产生重大影响。只要在经营管理、经费投入、设备更新、人员培养等方面下大力量，发挥基础学科方面及人才方面的传统优势，奋起直追，中国不但应该也完全能够抓住这一难得的机遇，成为世界性的现代生物技术产业强国。
陈章良
1961年2月生，1982年毕业于华南热带作物学院，1987年在美国华盛顿大学植物分子生物学专业获博士学位，曾任北京大学副校长，现为中国农业大学校长。其负责的生物学系植物基因工程实验室主要成果是：已获得抗烟草花叶病毒基因、抗黄瓜花叶病毒基因、抗马铃薯调病毒和Y病毒基因、抗水稻东格鲁病毒和抗水稻矮缩病毒基因等。其中除抗烟草花叶病毒基因外，均属国内首创。通过植物基因工程获得的抗病毒香料烟PK一873已进入大田试验，受到好评，其它的各种抗病毒基因，对作物抗病育种工作均有重要利用价值。, 百拇医药