基本介紹
- 中文名：生物工業
- 外文名：Biological industry
- 相關學科：系統生物學、合成生物學
產業革命發展史,生物工業代表技術,細胞計算機,生物反應器,生物太陽能,
產業革命發展史
英國中西部的曼徹斯頓與伯明罕是工業革命的發源地，那裡有世界上第一座鐵橋和英國著名的紅磚大學。第一次工業革命始於紡紗與織布業，瓦特在伯明罕發明蒸汽機終於引發了工業革命，結束了人力、馬力等對生產規模化的制約。根據曾邦哲《結構論》觀點，公元前約500年希臘、猶太（波斯時期）、華夏與印度的自然、律法、倫理與精神哲學奠基人類的四大文化要素，中華文明鼎盛時期具備這四大要素，近代科學與工業革命的誕生同樣從義大利文藝復興、法國人本主義、德國宗教改革、英國自然探險中形成，並建立在中國明清工商業萌芽基礎上，比如，南北絲綢之路上的晉商和徽商，科學與工業的要素基本形成，在英國最終集成而爆發了工業革命。
從蒸汽機到內燃機，從內燃機到電動機，從煤炭資源到石油開採，從石油化工到電氣化與核能源，從電氣化到計算機的微電子技術，帶來了網際網路媒體時代。經歷了二次工業革命，有機化工、生物化學與機電、計算機等技術帶動了精密儀器、生物信息、基因組計畫等發展。微生物工程開創了最早的生物工業，系統、合成生物學研究與開發將帶來的是材料、能源、信息等產業的生物技術規模化，生物反應器、生物計算機與生物能源等開發，將突出為21世紀的生物工業化時代。
生物工業代表技術
細胞計算機
中科院1999年曾邦哲提出把遺傳信息系統看作基因組智慧型（genomic intelligence)可以人工編程與人工進化（artificial evolution），重新設計細胞內複雜生物分子相互作用網路，從而使細胞成為人工生命系統，2002年在德國提出分子模組、細胞器、基因群設計細胞並設計細胞信號通訊的生物計算機模型。人工設計與合成基因、基因鏈、信號傳導網路等，對細胞進行工程改造與重編程式，可以做複雜的計算與信息處理，從而細胞計算機又稱為濕計算機（wet computer）或活體計算機、細胞機器人等。
生物反應器
1993年英國羅斯林研究所Sang博士研究禽類蛋黃表達系統，由於蛋黃蛋白質是在肝臟細胞表達而成為蛋黃成份，而且含量不高；因此，1994年曾（傑）邦哲最早提出了禽類轉基因輸卵管生物反應器（oviduct bioreactor），並開展蛋清蛋白質基因側翼序列表達外源藥用蛋白質的研究（Glodegg Plan）。目前，國際上有十多家前景看好的公司以輸卵管生物反應器作為拳頭開發產品，約2003年英國羅斯林研究所也創建了公司，並由Sang博士主持研究課題，從禽類蛋黃表達系統轉向了輸卵管生物反應器，成為繼哺乳動物乳腺生物反應器之後最具發展前景的轉基因動物反應器。2003年美國貝克萊大學J.Keasling採用最佳化代謝途徑並在酵母細胞內表達了天然植物藥箐篙素分子，從而實現工程微生物代謝工程製藥，並開展植物光合作用代謝路徑的代謝工程研發。
生物太陽能
合成生物學的發展，通過基於系統生物學原理的計算機輔助人工設計與次生代謝鏈的酶系統基因合成、代謝工程技術，可以將富油生物進行基因工程改造成能夠使生物柴油高產量與分泌的轉基因生物，從而實現規模化利用太陽能的生物能源產業，美國著名的文特爾私立研究所已經獲得幾億美元的投資，一旦成功產業化，將帶來石油與汽車工業的技術變革。
發展前途：
為進一步推動我國生物產業發展，促進產業化工作，根據《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要》和《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》的有關要求，編制《生物產業發展“十一五”規劃》。
一、機遇與挑戰
新世紀，生命科學研究、生物技術發展不斷取得重大突破，為解決人類社會發展面臨的健康、食物、能源、生態、環境等重大問題提供了強有力的手段，開闢了嶄新的路徑。生物科技的重大突破正在迅速孕育和催生新的產業革命，新的國際產業分工格局快速形成。我國正處於加速工業化進程中，面臨著嚴峻的資源、環境壓力，抓住生物科技發展的機遇，把生物產業作為重點戰略產業加快發展，對緩解經濟發展瓶頸制約，全面建設小康社會具有重大戰略意義。
（一）生物科技的重大突破正在迅速催生新的產業革命。
1.世界現代生物技術發展開始進入大規模產業化階段。進入新世紀，人類基因組測序的完成標誌著生命科學研究取得重大突破，體細胞克隆、幹細胞、基因治療、生物晶片、轉基因動植物等新的技術和產品不斷湧現，新興生物產業群蓬勃發展。2005年，全球生物藥品銷售額達到600多億美元，占整個醫藥工業的比重從1995年的不到4%迅速提高到11%；全球轉基因農作物種植面積達到9000萬公頃，10年間增長了50倍。全球範圍內正在研製的2000多種生物藥物80%已進入臨床試驗，6000多例轉基因動植物經批准正在進行試驗。同時，生物製造、生物能源、生物環保等一批新興產業正在快速形成。
2.生物產業將成為繼信息產業之後世界經濟中又一個新的主導產業。生物科技革命將為人類社會發展提供新資源、新手段、新途徑，引發醫藥、農業、能源、材料等領域新的產業革命，有效緩解人類社會可持續發展所面臨的健康、食品、資源等重大問題，生物產業具有廣闊的發展空間。預計到2020年，生物醫藥占全球藥品的比重將超過1/3，生物質能源占世界能源消費的比重將達到5%左右，生物基材料將替代10%-20%的化學材料。繼信息產業之後，生物產業將逐漸成為未來全球經濟社會發展的又一重要推動力。
3.許多國家將生物產業作為戰略產業重點發展。各國紛紛制訂生物產業發展戰略規劃，發布專項政策，成立專門機構，加速培養和吸引人才，大幅度增加對生物技術研究和產業化的投入，引導社會資源投入生物產業，促進生物產業在知識密集區域集聚化發展，努力搶占21世紀國際經濟技術競爭制高點。
（二）加速我國生物產業發展具有重大戰略意義。
1.加速生物產業發展是保障人民生命健康的需要。有助於大力發展生物醫藥，有助於防治重大疾病和傳染病，是保障公共衛生安全、提高人民生活質量的重要基礎。
2.加速生物產業發展是提高農業綜合生產能力的需要。大力發展一批優質、高產、高效農業新品種，加速生物農藥、生物肥料等綠色農用生物產品產業化套用，是推動種植業和養殖業發展，增加農民收入，實現農業結構調整的重要手段。
3.加速生物產業發展是走新型工業化道路的需要。大力發展生物能源和生物基材料，加速生物製造技術在高消耗、高污染工業中的廣泛套用，既有利於減少我國對石油、煤炭等不可再生能源的依賴，又有利於推進清潔生產，減少污染物排放，是走新型工業化道路、實現可持續發展的重要保障。
（三）我國生物產業發展面臨重大戰略機遇。
1.我國具備發展生物產業的較好基礎。近年來，我國生命科學與生物技術研究取得長足進展，在後基因組學、蛋白質組學、幹細胞等生命科學領域具有較高的研究水平，在雜交水稻、轉基因抗蟲棉等生物育種領域具有一定的優勢，一批具有自主智慧財產權的生物新藥已進入臨床試驗。擁有一支水平較高的研發隊伍。海外留學人員和華人在生命科學、生物技術領域具有重要地位和影響。2005年，全國生物產業實現工業增加值約2000億元，生物醫藥、生物農業等初具規模，湧現出一批快速發展的企業，呈現集聚化發展趨勢。
2.我國具備生物產業發展的資源和市場優勢。我國擁有約26萬種生物物種、12800種藥用動植物資源、32萬份農業種質資源，是世界生物物種最豐富的國家之一，具有發展生物產業獨特的資源優勢。我國人口眾多，隨著經濟快速增長，人民收入水平不斷提高，對生物資源、醫療保健產品的需求將會迅速增加，具有巨大的市場潛力。
3.我國面臨生物產業發展的有利時機。當前，世界生物產業發展處於成長期，尚未形成由少數跨國公司控制產業發展的壟斷格局。我國可發揮生物資源優勢、市場優勢，廣泛參與生命科學研究、生物技術創新和生物產業發展的國際交流與合作，加速我國生物產業發展。
雖然我國生物產業具備加快發展的有利條件，但仍存在一些突出問題和制約因素。主要是：管理體制不完善，缺乏配套的稅收等扶持政策，融資渠道不暢，發展資金嚴重匱乏；科技成果轉化率低，中介體系不完備，高素質人才缺乏，以企業為主體的創新體系亟待建立；產業總體規模和技術基礎與已開發國家相比仍存在較大差距，產業集聚度不高，產業結構不合理，企業規模小；生物資源流失和外來物種入侵比較嚴重，生物安全存在較大隱患等。這些問題嚴重製約我國生物產業發展，必須著力解決。
二、指導思想與發展目標
“十一五”時期是我國生物產業加快發展、增強創新能力和核心競爭力的關鍵時期，要增強憂患意識，把握歷史機遇，明確發展思路和目標，努力搶占國際競爭制高點，掌握主動權。
（一）指導思想。
以鄧小平理論和“三個代表”重要思想為指導，貫徹落實科學發展觀，以體制創新和技術創新為動力，以產業化、規模化、市場化為重點，營造良好發展環境，充分發揮我國特有的資源優勢和技術優勢，面向健康、農業、環保、能源和材料等領域的重大需求，努力實現關鍵技術和重要產品研製的新突破，使生物產業成為增長速度快、質量效益好、帶動效應強的戰略性新興產業。
（二）基本原則。 1.自主創新，國際合作。構建和完善有利於自主創新的體制機制，推動產學研合作；以具有自主智慧財產權成果的開發和套用為核心，加強原始創新、集成創新和引進技術消化吸收再創新；堅持“引進來”與“走出去”相結合，積極開展國際合作，充分利用兩種資源、兩個市場，加快我國生物產業發展。
2.重點突破，集聚發展。著眼於國家經濟社會發展的緊迫需求，選擇一批基礎條件較好、技術條件成熟、成長潛力大、產業關聯度高的現代生物產業重點領域和重大產品，構建較完善的產業鏈，加快做大做強；突破一批具有重大支撐和引領作用的前沿生物技術，形成自主智慧財產權，搶占國際競爭的制高點，加快實現產業化。促進生物企業和資金、技術、人才等要素向優勢地區集中，培育生物產業區域增長極，形成若干各具特色、以大企業集團為核心、專業化中小企業協作配套的相對集中布局的產業基地。
3.市場主導，政府推動。既要充分發揮市場最佳化配置資源的基礎性作用，使企業真正成為技術創新和產業化發展的主體，又要充分發揮政府對戰略性新興產業的推動作用，在政策法規、體制機制等方面營造有利於產業發展的良好環境，處理好產業發展與生物安全的關係，為生物技術創新和產業化發展建立良好的支撐平台。
（三）發展目標。
“十一五”時期，我國生物產業發展的目標是：
——初步形成有利於生物產業發展的政策法規體系、技術創新體系、技術標準體系、生物安全保障體系、產業組織體系和行業服務體系。
——自主創新能力顯著增強。研究開發投入占產業增加值的比重明顯提高，形成一批具有自主智慧財產權、年銷售額超過10億元的生物技術產品。
——產業結構最佳化升級。培育一大批創新型中小生物企業，形成10個左右銷售收入超100億元的大型生物企業。重點推進京津冀、長江三角洲、珠江三角洲地區的綜合性生物產業基地及若干專業性生物產業基地建設，形成8個產值過500億元的生物產業基地。
——產業規模快速增長。到2010年，生物產業增加值達到5000億元以上，約占當年GDP的2%。生物產業出口額顯著增加。
在此基礎上，再經過10年的努力，力爭使我國生物產業主要經濟指標進入世界前列；在關係經濟社會發展全局和國家安全的關鍵生物技術領域掌握自主智慧財產權，生物產業國際競爭力大幅度提高。到2020年，全國生物產業增加值突破2萬億元，占GDP比重達到4%以上，成為高技術領域的支柱產業和國民經濟的主導產業。
三、主要任務與發展重點
根據我國生物產業發展基礎和比較優勢，堅持做大產業規模與增強自主創新能力並舉，按照產業化、集聚化、國際化發展的要求，加快發展生物醫藥、生物農業、生物能源、生物製造、生物環保等行業。國家重點組織實施9大專項，集中力量進行重點突破，儘快形成我國生物產業的群體優勢和局部強勢。
（一）生物醫藥。
根據防治重大疾病和傳染病的需要，重點發展新型疫苗、診斷試劑、創新藥物和新型醫療器械。
1.疫苗與診斷試劑。大力開發預防、診斷愛滋病、禽流感等嚴重威脅我國人民生命與健康的重大傳染病新型疫苗與診斷試劑，加快實現產業化，務求取得突破性進展。積極推進結核病、血吸蟲病等重大傳染病的預防性疫苗研發。提高流感、麻疹、病毒性肝炎、麻腮風、肺炎、脊髓灰質炎、流行性腦脊髓膜炎等傳統疫苗的安全性和預防效果。積極推進疫苗生產企業戰略性重組，形成疫苗產業良性發展的產業鏈條。迅速擴大我國疫苗與診斷試劑產業規模，大幅度提高自主創新能力和國際競爭力，保障人民生命健康安全。
