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北国咨观点

瞄准“未来健康”新赛道,加快培育新质生产力

发布日期:2024-02-02

来源:贝斯特全球最奢华2222

日前,工业和信息化部、教育部等七部门联合印发《关于推动未来产业创新发展的实施意见》(工信部联科〔2024〕12号),将“未来健康”作为未来产业布局的六大方向之一,明确要加快细胞和基因技术、合成生物、生物育种等前沿技术产业化,推动5G/6G、元宇宙、人工智能等技术赋能新型医疗服务,研发融合数字孪生、脑机交互等先进技术的高端医疗装备和健康用品。近年来,国内多个省市也突出未来产业培育导向,加快细胞和基因治疗、脑机接口、合成生物等生命科学和医药健康新赛道布局。本文综合梳理各地已出台的相关政策,结合生命科学和生物技术前沿方向,提出相关发展建议。

一、 政策部署重点领域

自国家“十四五”规划纲要提出要前瞻谋划未来产业以来,各地高度重视并加快未来产业的系统谋划与前瞻布局。北京、上海、成都、浙江、江苏等地陆续出台了相关指导意见、行动方案(详见附表)。围绕未来健康产业,均提出了要加快布局细胞与基因治疗、合成生物学等领域新赛道。部署重点领域情况如下:


图1 已出台政策中“未来健康”重点领域部署情况

细胞和基因治疗。重点加快细胞治疗、基因治疗、溶瘤病毒等相关技术产品的研发转化。

合成生物学。重点推动合成生物学前沿创新技术在药物研发生产、疾病治疗、医美产品创制、农业食品等领域应用。

脑科学与脑机接口。重点开展脑科学与类脑研究,加快类脑芯片、类脑计算机等创新研发,探索脑机接口技术在医疗康复、智慧生活领域的应用。

新型数字医疗。重点发展基因测序、基因诊疗、医学人工智能、AI辅助诊断等先进诊疗技术、高端医疗设备及相关软件系统,支持可穿戴设备、传感器、其他物联网设备等数字医疗保健决策支持软硬件发展。

生物育种。发展基因编辑育种、诱变育种与传统育种技术融合的技术体系,推动合成生物技术在生物育种领域的颠覆性创新与产业化应用。

再生医学。强化体细胞重编程、人工组织器官构建、类器官、器官芯片等技术研发,支持干细胞修复病理损伤、组织器官再生等细胞技术临床应用。

二、代表性科技前沿方向

本文从国内外学界、产业界关注度较高、广泛报道的科技前沿和未来趋势中,重点选取基因治疗、脑机接口、类器官芯片、AI+生物信息学、生物育种等若干代表性方向,从技术概览、科研或产业化进展、应用领域等方向进行分析。


图2 “未来健康”代表性科技前沿方向

方向一:基因治疗技术

基因治疗技术是指通过修饰或操纵基因的表达以改变活细胞的生物学特性,从而达到治疗目的技术手段。主要分为以病毒为载体的基因递送技术和基因编辑技术两大类。

科研或产业化进展:据不完全统计,目前全球已有35款细胞与基因疗法获批上市。我国已获批4款细胞与基因治疗产品,包括复星凯特(上海)的阿基仑赛、药明巨诺(上海)的瑞基奥仑赛、驯鹿生物(南京)与信达生物(苏州)共同开发的伊基奥仑赛、合源生物(天津)的纳基奥仑赛。

应用领域:具有治愈多种难治性疾病的潜力,可广泛应用于遗传性疾病治疗、恶性肿瘤、慢性病治疗等领域。


图3 基因治疗过程示例

方向二:脑-机接口技术

脑机接口技术是指在有机生命形式的脑与具有处理或计算能力的设备之间,创建用于信息交换的连接通路,实现信息交换及控制。

科研或产业化进展:美国Neuralink(马斯克联合创办)在2023年5月获FDA批准可在人体上开展脑机接口临床试验;2024年1月,完成首例人类脑机接口设备植入,移植者目前恢复良好。2023年5月,我国南开大学段峰教授团队完成全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验,标志着我国脑机接口技术跻身国际领先行列。在消费级脑机接口领域,国内强脑科技(浙江)、脑陆科技(北京)、柔灵科技(浙江)等推出系列产品,应用范围涵盖儿童教育、娱乐、医疗、健康等。

应用领域:在阿尔茨海默症、脑卒中等难治性脑疾病的治疗康复领域前景广阔。非侵入式脑机接口在教育、游戏娱乐等智能交互领域也具有巨大的应用前景。


图4 介入式脑机接口范式

方向三:类器官芯片

类器官芯片是一种在芯片上构建的器官生理微系统,综合微流体技术、类器官培养、微电子学、工程学等技术及学科,用于在微小尺度上模拟和研究生物体内器官的功能。突破传统类器官培养体系依赖手动操作、流程繁琐、标准化程度不高的瓶颈,为高通量、自动化的类器官培养提供可能。

科研或产业化进展:2022年FDA批准全球首个完全基于“类器官芯片”研究获得临床前数据的新药(NCT04658472)进入临床试验,加速本领域走出实验室,进一步拓展落地应用场景。目前,全球市场由北美和欧洲地区主导,主要企业有Emulate(美国)、Mimetas(荷兰)、TissUse(德国)等。国内代表性企业包括科途医学(北京)、大橡科技(深圳)、创芯国际(广州)等。

应用领域:在疾病研究、药物筛选、肿瘤诊断、再生医学等领域应用潜力巨大。


图5 类器官芯片应用场景

方向四:AI+生物信息学

以深度学习、AI大模型等为代表的AI技术,在基因组学、蛋白质组学、代谢组学等生物信息学研究和应用转化中发挥重要作用,如基因序列分析、基因表达模式解读、复杂海量多模态数据处理、基因编辑策略优化等。

科研或产业化进展:美国华盛顿大学David Baker教授团队开发出AI软件Rfdiffusion,将神经网络AI模型融入蛋白设计中。2023年8月,清华大学智能产业研究院与水木分子发布多模态生物医药百亿参数大模型BioMedGPT,整合基因、分子、细胞、蛋白等多源异构数据,已成功通过了美国医师资格考试。

应用领域:在创新药物研发、精准医疗、生物育种、绿色低碳等领域。


图6 全球首个开源可商用多模态生物医药百亿参数大模型BioMedGPT-10B 架构

方向五:生物育种4.0

转基因与全基因组选择、基因组编辑、合成生物学技术、信息技术、人工智能技术等有机融合,以智能化、数字化育种技术为代表的前沿育种技术在农作物和农业动物中广泛应用,推动生物育种技术进入“生物技术+信息技术+人工智能+大数据应用”的“4.0时代”。

科研或产业化进展:美国、巴西、阿根廷等国家实施宽松型监管,将基因编辑育种技术视同传统育种技术;科迪华(美国)、拜耳(德国)等跨国公司,已建立全流程数字育种体系。国内在该领域的技术和商业化进展相对落后。2023年,舜丰生物(山东)利用Cas12i培育高油酸大豆成为我国首个获批生产应用安全证书的农业基因编辑产品。

应用领域:快速提升育种效率,支撑特色优质专用新品种创制,加速作物改良进程。


图7 生物育种1.0时代-4.0时代

三、小结

随着新一轮科技革命和产业变革加速演进,在各项政策的大力支持下,“未来健康”有望步入快速转化和产业化阶段,加速形成新质生产力。建议从以下方面夯实发展根基、持续保驾护航:

一是大力推进学科交叉融合。重点促进医理、医工、医信等交叉,在医工融合、医学人工智能、医学遥感信息等交叉学科领域开展前沿探索。

二是强化颠覆性创新支持。加大应用基础研究、底层共性技术等支持力度,建设一批服务于前沿科技和未来产业的新型科技创新平台,在原始创新、颠覆性创新、非共识性创新和融通创新等方向催生更多从“0”到“1”的突破。

三是创新应用场景建设。探索谋划与标志性产品(或技术、服务)绑定的“未来健康”场景建设,推动前沿技术产品定型、用户群体培育、市场需求挖掘、跨界融合示范,加速成果转化、技术迭代、产品验证、产业化等进程。

四是推行包容审慎监管。在支持前沿技术发展的同时,统筹处理好人工智能带来的医疗安全问题、基因编辑技术和干细胞技术带来的伦理问题、合成生物学引发的生物安全问题等,探索实施“观察期”“包容期”等新型监管举措。

附表:

国内相关政策中涵盖有关“未来健康”的部署情况

参考资料:

[1] 弗若斯特沙利,《基因药物行业现状与发展趋势蓝皮书》2023.

[2] 南开大学段峰教授团队“介入式脑机接口试验”图.

[3] 高特佳Insights,《芯片上打造人体器官,一场颠覆新药研发的技术革命》.

[4] 清华大学智能产业研究院(AIR),《AIR快讯 |BioMedGPT-10B 全球首个开源可商用百亿参数多模态生物医药大模型》.

[5] Wallace J G , Rodgers-Melnick E , Buckler E S .On the Road to Breeding 4.0: Unraveling the Good, the Bad, and the Boring of Crop Quantitative Genomics[J].Annual Review of Genetics, 2018, 52(1).DOI:10.1146/annurev-genet-120116-024846.

作者:谢亚楠 叶晓彤 

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