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    新一輪生物科技革命的前景與憂思

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    新一輪生物科技革命的前景與憂思

    發布日期:2022-12-07 作者: 點擊:

    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。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?;谙冗M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?;谛码姌O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,基因療法、靶向腫瘤分子標記物的藥物獲準在美國正式上市。我國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?!犊茖W》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。


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