生物技术是双刃剑.docx
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生物技术是双刃剑
生物技术是双刃剑
——挑战与对策
生物技术是双刃剑，它的发展既为人类造福，又可能给人类带来灾难。
因此如何加速发展以给人类带来经济和社会效益，同时又预防与制止灾害的发生是当务之急。
一、解决21世纪的挑战要靠生命科学和生物技术
21世纪人类将面临着人口、能源、资源和环境的严重挑战，生命科学将担当关键的和最重要的角色。
我在学习和思考医药、环境、能源、资源、海洋等方面的问题时，越来越感到最终解决的方法离不开生命体和“回归自然”。
医药〔包括诊断和治疗药物〕：
人类基因组和基因组的成就越来越竭示，发现和治疗人类疾病的最有效途径仍然是人类或生物中存在和产生的大小天然分子，因此几万种治疗药物中生命力最长的还是天然提取或经改性的化合物，这一类分子在体内作用后大多又分解为C、N、S、P、H2O排除体外，残存和积累最少，最安全。
能源：
除太阳能、风能、核能外，目前人类使用最多的煤、石油、天然气均是在生物的奉献，生物可利用太阳能、CO2、H2O合成生物质能源，是取之不尽，用之不竭的重要能源。
地球的生态系统是亿万年来长期自然优化的结果，人口的增加、工业的发展，急剧地改变着地球的生态环境。
亿万年来以化学，物理及生物途径固定于地壳中的C、N、P、S、CI、F等被人们释放出来，污染了大气和水，影响了人类的健康，微生物——植物——动物的生物链遭到破坏。
从一个工厂、一条生产线来讲，对废气、废水、废渣的回收或利用，使用物理方法和化学方法来到达排放的要求可能更有效。
但作为全球环境的净化最终还需依赖生物方法，能直接利用太阳能固定C、N、S、P微量元素等最廉价和有效的方法是利用微生物和植物转化，自然生态已被改变甚至破坏，治理地球环境只能重新建立起人工的生态优化系统，因此研究生物处理方法尤为重要。
资源包括食物和使用资源，前者完全靠生物体生产，后者也越来越靠生物体，富矿的枯竭必须重新考虑使用贫杂矿及海水中的矿物资源，而有效经济的富集方法只有靠生物。
新型生物和仿生材料、可生物降解材料以及生物转化材料的比例将越来越大，均离不开生物体的作用。
因此生物技术的发展前景和战略地位突出，20世纪70年代开始发展，产业化第一次浪潮是医药，紧接着第二次浪潮是农业，1999年后，广泛认为工业生物催化将成为第三次浪潮。
二、只有加速生物技术产业化能为人类造福
要给人类和社会带来经济和社会效益生物技术必须加快速度实现产业化。
20世纪中与生物技术先后启动的信息技术发展迅猛，渗透到社会生活的各个角落，而生物技术则处于孕育阶，是蓄势待发，由于生物技术有高风险、高投入、高回报和长周期的特点，从全世界企业五百强没有一家是生物技术企业，在中国最大的现代生物技术公司规模尚不及一家中型的VCD或DVD厂。
以产业化第一次浪潮医药为例，回忆我国基因工程药物发展的二十年，有些方面值得我们重视。
初期是采用“国外零件，国内组装”，即紧跟国外，主要是对国外品种进行基因重组或部分改造、克隆、培养、申报药证，卫生部放开、鼓励，因此一个产品有近十个药证，正、副本都可以生产，于是一个产品重复建设十几家厂，而实际上在国内销售，只要有一、两家扩大生产能力就可供给全国，因此到90年代后期，许多以一个产品建厂的公司陷入困境。
从80年代初到90年代中，实验室成果直接转入公司进行产业化，公司建立中试或生产装置进行中试和报批，批准后转入生产，有成功的例子，也有失败的企业。
到90年代后期企业成熟，开始寻找成熟、有成套工艺设备技术和药证的成果进行建厂生产，但这类成果是越来越少。
因此成果价格飙升，开始出现建国以来成果转让最高价位的交易，一项价高达1亿、亿、3亿。
1999年到2000年间国内生物技术的炒作热，使人们以为生物技术可造就千百万个爆发户，泡沫破裂后，企业和实验室技术的研究者都以为对方有欺骗，其实是炒作与实施的可能性的巨大差距造成的。
冷静之后，带来了一段时间的投资冷落与寂静。
即使如此重视医药开发，我国医药状况并无改善，我国医药消费水平与国际水平相比，差距很大，1994年全国人均年金额仅66.67元，1997年为116.87元，每年以16%的幅度增长。
医药销售总额约1400亿元人民币〔医药七大类〕，每年以21%--22%增长，但进口药、合资药和国产药在国内市场的占有率基本上是三分天下，1997年就已到达了29:
34:
37，城市用药量占全国的2/3，而进口药主要用在城市，也就是说城市用药一半是进口的。
因此，1994年我就在全国医药会议上呼吁，我国将成为原料药的出口基地和成品药的销售市场,在加入WTO以后其危机越来越突出。
21世纪，我国医药生产和市场面临着剧烈的竞争和巨大的考验，只有走创新之路才能摆脱困境，需要广开思路发展我国的医药及其他产业群。
三、瞄准前沿也要根据国情建立我国特色的产业群
从80年代初我参加国家生物技术规划讨论与制定时，就一直呼吁要防止“一窝蜂”上，低水平重复建设，其弊在近十年已明白显示，今后应引以为戒。
生物技术涉及的领域很宽，可选择的余地很大，抓住一个领域与方向可发展的空间也很大。
2004年应领导的要求，写过一份《生物技术战略发展的建议》可供参考，文章中提到的领域有：
生物技术制药包括基因工程类药物〔包括基因工程药物、疫苗、抗体、基因治疗等〕、微生物制药、动植物来源制药、天然药物〔包括中药现代化〕、酶促反应与手性药物、药物新剂型等，农业生物技术包括转基因作物、细胞工程育种、生态农业、“农业超市”等，海洋生物技术包括蓝色农业、蓝色医药、海水工程等，生物能源资源包括生物质综合利用、生物转化氢能、冶金、化工、石油等工业的生物催化转，环境生物技术的全球环境净化、绿色技术、人工生态等。
显而易见，要实现产业化不止一个领域，更不是某一项目，需根据人类需求，考虑天时、地利、人和等各种因素来选择和发展产业。
加速产业化进程有几点值得注意：
1、生物技术研究、开发、产业化的“哑铃现象”仍需努力改变
人类基因组计划的参与和原基因组的开展都说明中国已步入国际行列，但产业化方面仍远远落后于发达国家，主要是工程转化的技术落后、仪器、设备仍主要靠进口。
80年代以前是倒金字塔形产业很少；90年代以来是哑铃形，两头大中间小；正常的应是金字塔形。
十多年过去了，这种状况有一事实上的改观，但变化不大，一些问题变得突出。
在政策、经费和管理方面仍然是重两头，轻中间，投入研究的经费增加了，加强基础研究，提倡创新的方向是正确的，但工程技术的基础研究支持少，工程技术与设备的基础性研究投入少，仪器设备和生产系统在生技术中仍然主要靠进口。
科学院、大学的创新研究，人才培养与选择，“创新工程”、“长江学者”均以SCI论文数量为主要衡量标准，发表能收于SCI的论文成为研究人员追求的目标，此风甚长，以科学院为例重大科技成果奖少了，可转化的专利成果少了。
急躁心态漫延，科研项目的评审中裁判员、运发动集中于一身。
潜规则渗入到科研学术界，与腐败从研究生进入到高层。
以我熟悉的医药为例，生物医药从1986年起就是重点支持，但中国作为原料药的出口基地和成品药的销售市场的状况没有改善，且越来越严重，原因一是源头研究不足，重基因工程不重病理，病源研究，创新药物少，专利被国外复盖；二是工程技术、设备及生产系统落后，工程基础研究投入少，转化能力差；三是产业化项目少、规模小、水平低、成本高、品种少。
药证申批需要严格的程序和大量的临床试验，潜规则、润滑剂成了不争的事实。
2、正确认识和处理好上、中、下游的关系
生物技术上游是研发新产品的源头，中游生化工程是解决工程化与工业放大，下游产业是建立现代化的生产软硬件〔装置〕，实现大规模生产的工业化技术与管理，实现供产销的顺畅物流，提供高质、稳定、低耗的价廉物美的产品服务于人类与社会。
2000年我以基因工程药物为例，从基因组〔六楼〕——后基因组——蛋白质工程——细胞工程——生化工程——产业〔一楼〕的研究内容形象表示，简化为一座六层大厦，从六楼到一楼是可得到基因工程药物，从一楼到六楼是反馈信息提出要求的过程。
从六楼到三楼都属上游，二楼是中游，一楼是下游，走出一楼大门才是走向市场。
2000年生物技术作为高技术领域，已成为上市公司，抢占“卖点”之热，一哄而上，从电梯进入市场比比皆是，随意编织“顶级水平”、“顶级科学家”的肥皂泡。
我即呼吁在“造势”的同时，更要注意“造物”要明明白白投入，扎扎实实工作，遵循研究——开发——产业化的必由之路一步一脚印走好。
一两年后，肥皂泡破灭了，带来了一段时间的投资沉闷，生物技术股市低迷，如今虽已复苏，但遗风气存。
20世纪90年代，国家开始重视上、中、下关系，极力组建工程中心，生化工程中心于1996年首先成立，近十年来全国先后建立十多个类似的中试转化基地，投入建设经费几千万到上亿元不等，工作有些开展，但均存在着：
一是源头项目缺乏，从实验室购进，要价高、风险大，自行开发基础差、时间长，实现创新和高水平难；二是中试要求人员的综合素质高，即要有研究经验，又要有生产认识，要有研究探索的思维，又要有实际操作、解决关键问题的能力，这么高的要求，却相对研究单位难于取得名，相对好的企业收入又低，因此难于凝聚和稳定一个结构合理的研发队伍；三是这种基地往往有硬件的投入而无项目开发经费。
加之生物技术特别是医药生物技术开发周期长，技术、商业保密性强，因此多数运作困难。
目前各大省市为促进生物技术的发展，又纷纷投资建立生物技术服务平台，平台的建设是非常需要的，如生物技术医药则需建设药物筛选平台、中试转化平台、动物试验平台等，它应有双重成效，除实现项目的中试转化外，还应服务本行业的科研、教学和生产企业。
因此，这些平台的建设不应只考虑固定资产的投资，更重要的使用这些资产的人才和团队，因为这是智力和技术的服务，更重要的是人才。
生物技术企业属于智力密集型企业，需要科技型的企业人才，要求人才的综合素质和实际工作能力强，这样的人才很难寻找，这样的团队也很难稳定，名利方面的冲击太大。
按理说我国从20世纪80年代才开始培养生化工程人才，从数量来讲人才奇缺，但人才市场却出现“逼上考研”和“海归派”变成“海待派”的怪现象，从实际使用人才的方面看，人才培养的素质和实际工作能力，离实际工作的需求差距太大，不得不引起重视。
3、发展大规模产业是发展高技术的基础
国内，在生物技术初兴之时，我就撰人提出要采取产学研、金融、资本联合发展大规模的产业才有生命力，20多年来，以一个项目〔药证〕建立起来的生物技术企业，除保健品、饮料等少数企业发展规模较大外，均为中小企业、产、供、销一体化，加之市场不标准，大多举步艰难。
2001年我对国内有一定规模或知名度的生物技术企业进行调研统计发现一个有趣的现象〔见下表〕：
生化企业发展概览
类别
总数〔个〕
民营
国营
中外合资
〔含纯外资〕
股份制上市公司
基因组公司
12
6
2
2
2
干细胞公司
5
3
0
1
1
基因工程公司
14
7
2
2
1
天然工程公司
7
1
2
2
1
传统生物制品公司
27
3
5
13
0
生物网络
5
2
0
2
1
其他
8
5
0
2
1
一般来说，生物技术具有高技术、高风险、高投入、高回报和长周期的特点，一般民营企业很难进入，但情况正相反，民营企业约占一半，进一步分析发现其原因：
一是民营企业机制灵活，利于引进人才和组织资金；二是决策利于抢占机遇，生物技术项目成熟期长，信息传播快，有好的项目出来，民营企业家便迅速抢占，先进入一部分再继续跟进，抓住了机遇，而国营企业需要反复论证，审批，经常是起早床赶晚集；三是民营企业大多依靠该项目成立新生企业，从技术到管理，到营销的体系可重新建立，能跟上最新机制的发展，而国有企业则显得僵化，往往大压小、老压新，使之难于迅速成长，甚至夭折。
当然包括民营企业在内，由于资金不到位，失去了机遇，致使项目中断，企业亏损甚至失败，还是很多的。
另外民营企业也存在资金有限，技术资源短缺，壮大与发展存在种种困难，如何取长补短，利用联合与股分制机制发展大规模产业是今后产业化的方向。
大规模产业不应以设备投入和占地规模来衡量，而应以品种结构、产值和利税为目标。
因此要重视智能化工的方向，应主动吸收现代物理、数学、生物学、电脑、信息学等最新成就。
智能化工是针对广义化工过程，精心设计新产品及其反应、别离提高选择性和过程调优控制，利用现代电脑、智能仪器、系统工程等新技术，密切组合电脑控制、有关模型和专家系统、局部检测点和执行器，使传统化工实现微型化、模块化和非集中化。
即通过对化工过程多尺度研究集成和智能操作，以解决物质转化过程中宏观层次的工程与技术中的科学问题。
近几年有两个典型的生化过程是朝着微型化、模块化和非集中化方向实现的，一是生物芯片的制备与应用，生物芯片包括DNA芯片、蛋白质芯片、细胞芯片，是将大量核酸片段、DNA、蛋白质分子〔如抗体或抗原〕、活细胞等以预先设计的方式固定在载玻片、膜上，实现连续化和缩微化的检测。
首先成功的是基因芯片，在预先设计好的程序指导下，将基因芯片的制备、检测、数据输出用现代仪器设备连成系统，实现微型化、模块化和智能化，并成功应用于“人类基因组计划”一次次提前了计划的完成；二是多肽药物的合成，多肽药物是由几十个氨基酸合成，在预先设计好的合成程序后，可在一台或几台合成仪系统中从氨基酸合成目标产物——多肽药物，有人设想过从原料到一支支的针剂药物全部在一台台连接的仪器中进行，管道是连接线，符合GMP标准的管道车间代替了目前药厂的庞大GMP车间，一端是进原料，一端是收集包装好的成品，一套系统是一个一个地输出成品，不象目前药物制备是大量制备后再分装。
假设一秒钟生产一支，一年运转300天，一年一套系统就能生产2600万支，即使一分钟一支也有43万支。
一个工厂扩产只需增加多套系统。
值得注意的是这些生产系统是用台式仪器设备组成，因此它可根据市场和使用者需要而实现非集中化生产。
4、高科技产业的创业
教育事业发展，大批的学士、硕士、博士离开校园，走向社会，找到理想岗位就业竞争越来越剧烈，除考研、出国之外，独立创业应该是一种挑战性选择，1992年我在发动我所职工强化科技创业，根据国外成功的经济强人资料，写过一篇《发展科技产业的参考》，在当时科学院有点不务正业之嫌，未发表，但以参考材料形式，被索取了近2000多份，十多年过去了，许多观点也被证实行之有效，现将题录简列于后，供年青的创业者参考：
〔1〕发展高技术产业国外有风险投资的活跃和科技企业家的大量涌现两个特点值得我们重视。
〔2〕科学家出身的企业家更关心科学工作和科学工作者，在高科技产业与公司中科学家兼企业家的模式并不鲜见，所以科学家们不要以为搞了开发就一定丢了研究。
〔3〕成功的科学家和企业家在性格与素质上有着非常相似的特点，都对金钱充满浓厚兴趣，日常生活则坚持朴素无华；一心一意为工作尽力卖力永不准备退休；工作时都有极大的忍耐性和坚毅精神，不因偶遇挫折而气馁，坚持既定的信念；不因工作的贵贱而取舍，都乐于接受。
上述四点是森姆教授概括百万富翁的共同性格，与科学家何其相似。
〔4〕从底层做起，积累实践经验和了解市场是事业的开始，具有敬业、乐业、钻研业务的精神和“志大量大”的宽广胸怀。
〔5〕抓住时机锲而不舍是成功的第一步，眼光远大，有魄力，又抓住时机不放，定能大发展。
〔6〕搞活经营、强化管理是企业发展的基础，科学的、严格的管理是企业发展的重要手段。
企业领导人的个人素质对企业起着重要作用。
经营之道，在于不断创新。
〔7〕用好金融与投资，借鸡下蛋，是摆脱起步时穷困的好方法，“有钱的想发财，有本领的也想发财，要想真发财只有两者结合起来”。
〔8〕网络人才，用好人才，“自我牺牲是当领导的先决条件。
不肯自我牺牲，当不成领导”。
〔9〕改造破产企业是发挥管理和科技优势的最好手段，也是赚钱的最好方法。
〔10〕发展科技产业要重视市场导向，也要发挥技术导向作用，在商品竞争激烈的当今，要想发展，应以市场导向为主，但要长期发展，必须发挥科技导向作用。
四、生物技术灾难的预防
近几年我一直关注和思考这一问题，对其可能带来的灾难极具紧迫感，并非“杞人忧天”，但如何防止和制止仍束手无策，现将几点思考，提出来供讨论：
1、转人基因的生物可能带来的问题
科委组织了生物技术丛书，其中有一册为生物安全，有一个问题是将人的基因转入微生物、藻、植物、动物体，假设扩散到自然界，则在自然存在了人——含人基因的动植物——动植物三种类型。
本来，在动植物内一些病菌或病毒，在人身上是不起作用的，但当动植物甚至微生物体内含有人的基因时，那些病菌、病毒也在寻找适应的靶的，改变自身的某些基因位点，成为适应与结合的位点。
未来的“非典”种类会不会更多？
在目前严禁食用野生动物的时候，是否需要考虑对那些中间动植物的使用和管理也要严格起来？
2、改变自然状态的生物都会给自然和人类带来影响
地球的自然和生态是亿万年形成的和谐与统一，人类这一高等动物的进步与发展，工业革命的开始，给人类带来巨大利益，同时也带来了危害，资源的沽竭、环境恶化、部分物种的灭绝、生物链破坏……，“自然界在报复人类”。
现代科学进步加速了人类生活的小环境改善，也加速了自然灾害的瀑发。
基因工程开拓的新生物技术时代，带来了“克隆人”、“转基因食物安全性”、“动物器官移植人体”、“转基因植物的自然扩散”等问题，引起了激烈争论，这种争论将会继续，而且是有认识，而无结论的。
因为人类加速了生物的改变，但无有效和快速的方法去科学鉴定其影响与灾害。
社会机制与利益决定了这种必然，任何一个国家和任何一届政府，总是重创造效益先于重防范，科学家也是先探索创造“新”，有了“新”才去考虑其两面性，才考虑防，且普适的观念和政策是创新者名、利双收，防范者处处受阻，方法与立规落后于新事物的产生，甚至非常落后，亡羊未必开始补牢，这是我最担忧的现实。
3、生物技术比核技术带来的灾难更大、更难防
我前三十多年从事原子能，后20多年从事生物技术，两者都是双刃剑，都是极强大与热门的战略技术，假设给人类带来灾难，均为某些人或者说“一小撮人”所为。
两者比较，造成生物技术灾难更易、更隐蔽、面更广、危害更大。
因为原子弹的制造是一个大投入、大规模、大人群的工业系统，政府与集团易于发现、防范与制止，而生物技术灾害可以由个人、很少投资、很小空间来制造，其制造、施效、杀害是极其隐蔽、长久、面广的，真是杀人不见血。
大家知道“克隆人”是一个复杂技术，一个人在一个单元房内，几十万美元就可进行，制造病毒毒素则相对极为容易。
随着基因组学的进展，生物武器的改良将变得更为容易。
肺结核、麻风病、霍乱等病菌的完整基因序列已经发表，鼠疫杆菌等的基因组测序工作也将完成，这些基因数据可能被滥用。
对病菌稍加改造，提高其毒性，或者使其不容易被检测出来等，今天的技术完全可以做到的。
例如，炭疽热可以用青霉素的衍生物来治疗，但是，如果在炭疽杆菌中引入一种内酰胺酶基因，就可以使抗生素失效。
1994年，《自然》杂志发表论文，披露美国加利福尼亚一家生物公司的威廉姆·斯坦梅尔培育出一种大肠杆菌，该大肠杆菌对抗生素的耐药性，是普通大肠杆菌的3.2万倍。
论文发表后不久，美国微生物学会就致信表示出对这种技术可能被滥用的担忧，并要求毁掉培育出的新型大肠杆菌。
据称，美国曾利用细胞中的脱氧核糖核酸的生物催化作用，把一种病毒的CNA别离出来，再与另一种病毒的DNA结合，拼接成一种具有剧毒的“热毒素”基因毒剂，使用20克，就可使全球60亿人死于一旦。
因此，在小屋子里制造出“胶囊炸弹”和“胶囊原子弹”已不再是梦想，一旦落入“恐怖分子”手中，世界将处于时刻的恐怖之中。
面对这样的形势，各国应启动防御机制，加大投入于预防的战略、方法和技术研究，奖励和表障防御技术、方法和设备的发明者。
防火、防洪、防传染病等均有一个庞大的系统工程，防生物技术灾难应是目前最为庞大的系统工程。
当务之急，有几件事是可以开始做的，参照20世纪50年代开展核研究的经验，建立一套防污染和防扩散的规定与法例，对于从事病毒、毒素等工作的人员，应建立数据库和进行严格的监督和定期审查；污物排放参照医院废物排放规定，严格处理；转基因微生物、植物、动物向自然界施放或试验管理应更加严，转基因食品进口应加管制，甚至限制等。
呼吁各级政府重视和努力。
以上仅为个人想法，期望抛砖引玉，仅供参考。
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