未來生物醫藥產業如何走向？西湖大學發布重要報告

　　未來生物醫藥產業的發展方向受技術突破難度和產業發展前景等因素影響，具有巨大的不確定性。

　　最近，西湖大學未來產業研究中心挖掘出對全球生物醫藥產業發展方向將可能產生重大影響的30項關鍵技術。西湖大學校長施一公為該報告作序。

　　“西湖大學成立未來產業研究中心，重點聚焦生命原理及未來醫藥、分子智造與功能、未來材料設計及創造等領域”，施一公表示，該報告通過大數據挖掘，以及向“生物醫藥領域專業人士開展問卷調查，分析找出熱點技術中兼具技術領先性和產業可實現性的技術，提出有針對性的產業政策建議，供國家相關主管部門決策參考。”

　　01

　　把握全球未來生物醫藥產業布局方向

　　了解把握全球生物醫藥研發熱點技術對于我國科學布局生物醫藥關鍵技術研發方向、制定更有針對性的創新扶持政策具有重要現實意義。

考慮到對已有專利等科研和產業化成果進行分析的傳統研究范式無法突破“專利墻”制約，為了更好地分析研判全球主要國家正在開展且尚未形成“專利墻”的生物醫藥技術科研布局方向，我們創造性地從處于創新早期的全球科研項目立項入手，對目前全球主要國家的主要科研資助機構近5年（2018年1月1日至2022年8月31日）所支持的27911個生物醫藥技術研究項目進行大數據挖掘和分析，綜合運用無監督短語抽取、文本核心內容篩選、短語挖掘和擴充等AI技術并結合領域專家驗證，梳理出當前全球主要國家生物醫藥技術前沿重點布局的30個熱點技術方向（見表1和圖1）。

　　這30個熱點技術既涵蓋基因編輯（Gene editing）、藥物遞送（Drug delivery）、誘導型人工多能干細胞（Induced pluripotent stem cell）等主流熱點，也包含空間轉錄組學（Spatial transcriptomics）、異種移植（Xenotransplantation）、相分離（Phase separation）等潛在研究熱點，代表了發達國家未來生物醫藥產業的布局。

表1 全球生物醫藥技術研究關鍵技術點

　　上述30個熱點技術領域覆蓋11658個在研科研項目，占全部樣本的41.8%，共計得到99.59億美元的科研經費資助。其中，關于基因編輯工具CRISPR-Cas技術的研究項目最多，達1478項；關于蛋白質組學技術的項目資助金額最多，達12.66億美元，占全部資助金額的12.7%。

　　顯然，這些關鍵技術點或是當前生物醫藥的重點研究方向，或是涉及未來生物醫藥的關鍵共性技術，或是未來生物醫藥創新技術相關的基礎原理研究。

　　可以預見，這30個得到主要發達國家生物醫學科研機構重點支持布局的技術領域將在未來5年左右產生重大技術突破并在未來8—10年具備產業化條件，從而創造出全球生物醫藥產業發展的新機遇。

　　不同技術研究熱度不同。每類技術的項目數量與總資助金額高度正相關（見圖2），每類技術的研究項目數量和累計總資助金額基本可以反映該技術當前研究熱度（見圖3）。其中，CRISPR-Cas和蛋白質組學無論是資助項目數量還是總資助金額，都遠超其它技術點，在癌癥、艾滋病等研究領域有著極為基礎性的應用。例如，天普大學2021年承接的，名為“CRISPR for Cure”的NIH資助研究項目（項目號：UM1AI164568），致力于開發基于CRISPR的HIV治愈方法。斯克利普斯研究所（Scripps Research）連續5年（2018—2022年）承接名為“Chemical Proteomic Platforms for Radically Expanding Cancer Druggability”的NIH資助研究項目（項目號：R35CA231991），致力于持續建設可用于研究癌癥成藥性的化學蛋白質組學平臺。

圖1 關鍵技術點詞云圖（技術點單詞大小與資助總金額成正比）

圖2 關鍵技術點資助項目數量與總金額線性關系圖

　　不同技術資助強度不同。在全部30項關鍵技術中，疫苗設計（233.75萬美元）、空間轉錄組學（139.31萬美元）、mRNA疫苗（123.04萬美元）、代謝組學（119.94萬美元）、抗逆轉錄病毒療法（115.67萬美元）的項目平均資助金額較高；CRISPR-Cas（56.54萬美元）、靶向蛋白質降解（49.10萬美元）、免疫檢查點抑制劑（48.31萬美元）技術的項目平均資助金額相對偏低。其中，疫苗設計研究項目的平均資助金額達233.75萬美元，是所有技術點中平均資助金額最高的，既表明新冠疫情背景下疫苗研究的重要性，也說明疫苗研究耗資較大，需要較強的資金投入力度。

　　而技術點之間投入強度的差異性表明，不同技術點對于資金投入的需求存在客觀差異，需要根據技術點本身的科研特性確定資助強度。

圖3 關鍵技術點研究熱度圖（圖形大小與資助總金額正相關）

　　資助和承接主體呈現多樣化。為了進一步了解挖掘出來的30項關鍵技術的主要資助機構和對應的被資助研究單位分布情況，有利于研究人員進一步追蹤相關進展，課題組對重點資助機構和被資助機構排名前3的單位進行了分析。

　　從資助方來看，美國國立衛生研究院（NIH）在大部分領域都是最大的資助方，各出資機構在基因編輯和藥物遞送等主流關鍵技術點上都有涉及，但在具體的關鍵技術點布局上存在差異。

　　例如，日本科學技術振興機構（JST）在CRISPR-Cas、免疫檢查點抑制劑（Immune checkpoint inhibitor）、類器官（Organoid）、異種移植（Xenotransplantation）、藥物遞送（Drug delivery）技術點上的資助項目領先于其它研究出資機構，德國科學基金會（DFG）則在表觀遺傳療法（Epigenetic therapy）、全轉錄組測序（Whole transcriptome）、單細胞測序（Single-cell sequencing）、高通量測序（High-throughput sequencing）、代謝組學（Metabolomics）等技術點上的投入領先[1]。從被資助方來看，高校是主要的項目承接方，斯坦福大學、哈佛大學、耶魯大學、杜克大學、賓夕法尼亞大學、劍橋大學、約翰霍普金斯大學等傳統名校綜合研究能力較強，在諸多技術點上都有較強的技術儲備。西奈山伊坎醫學院（Icahn School of Medicine at Mount Sinai）、貝勒醫學院（Baylor College of Medicine）、麻省總醫院（Massachusetts General Hospital）、波士頓兒童醫院（Boston Children’s Hospital）、斯克利普斯研究所、索爾克生物研究所（Salk Institute for Biological Studies）等獨立醫學院、醫院和非盈利研究機構在個別技術點上承接研究項目較多，布局較為深入。

　　02

　　謀劃未來生物醫藥產業重點方向

　　在上文中，我們梳理挖掘出了全球主要國家重點資助的30個關鍵生物醫藥技術。可以預判，這些重點投入的在研的關鍵技術中將會產生重大技術突破，從而創造未來生物醫藥產業的眾多發展機遇。當前，我國正在迎來生物醫藥產業的黃金發展期，生物醫藥創新能力已從全球第三梯隊進入到第二梯隊。

　　在這一階段，我們不但要密切跟蹤全球生物醫藥關鍵技術走勢，更要基于我國科研基礎特點和潛在需求規模，有所側重地重點支持若干生物醫藥關鍵技術創新和產業化，以便在“健康中國”建設進程中進一步提升我國生物醫藥產業國際競爭力，進一步增進我國人民健康水平和福祉。

　　綜上，我們基于上一節梳理挖掘的全球主要國家重點資助的生物醫藥關鍵技術，從未來生物醫藥產業的技術屬性和產業屬性兩個維度出發，構建技術性（包括對我國人民普遍生命健康安全的重要程度、在我國的研發基礎、我國通過自主研發或聯合開發實現該技術突破的難度）和產業化（包括對拉動經濟增長的重要程度、預期實現產業化或投入商業應用所需的時間、產業化綜合成本）的二維指標體系（見表2）。

　　基于這一指標體系，我們運用德爾菲專家咨詢法面向來自西湖大學、北京大學、中國生物醫學工程學會、國家信息中心、部分跨國生物醫藥企業和國內生物醫藥創業企業等單位的專家開展問卷調查，從而識別在我國具有較高技術突破可能性和較大產業化經濟價值的關鍵技術，為制定更有針對性的未來生物醫藥產業扶持政策提供科學客觀的依據。

　　此次生物醫藥未來重點方向和領域評價通過問卷星編輯問卷并在線上進行發放，累計發放問卷50份，實際返回有效問卷44份，問卷回收率88%。在專家機構方面，高校生物醫藥領域專家占59.1%，科研院所生物醫藥領域專家占13.6%，企業生物醫藥領域專家占20.5%，政府部門生物醫藥領域專家占2.3%，其他生物醫藥領域專家占4.6%。

表2 未來生物醫藥關鍵領域技術評價指標體系

　　通過對問卷進行賦值分析，我們對技術池中30個關鍵技術從技術性得分（該技術的社會價值以及在我國實現突破的難易程度）和產業化得分（該技術的經濟價值和在我國實現產業化的難易程度）兩個維度進行刻畫賦值，給出最終的生物醫藥領域關鍵技術的在我國實現突破可能性大小和產業化難度高低的總和排序結果。其中，技術性得分越高代表其社會價值越高且在我國實現突破的難度越小；產業化得分越高代表其經濟價值越高且實現產業化的綜合成本較低。

表3 未來生物醫藥領域關鍵技術的技術性和產業化得分排名

圖4 30項關鍵技術綜合得分圖

　　從圖4可知，在技術性方面，高通量測序、重組抗體、抗體藥物偶聯物、誘導型人工多能干細胞、人工智能+生物醫藥、蛋白質組學、小分子抑制劑、3D打印、CRISPR-Cas、免疫檢查點抑制劑、嵌合抗原受體、基因編輯、mRNA疫苗等技術性綜合得分排名相對靠前，反映了這些關鍵技術社會價值較高且在我國實現突破的難度較小。

　　在產業化方面，人工智能+生物醫藥、免疫檢查點抑制劑、小分子抑制劑、藥物遞送、3D打印、重組抗體、抗體藥物偶聯物、mRNA疫苗、CRISPR-Cas、嵌合抗原受體、高通量測序、靶向蛋白質降解、蛋白質組學等技術產業化綜合得分排名相對靠前，反映了這些技術經濟價值較高且實現產業化的綜合成本較低。

　　在圖4上可以發現，未來生物醫藥產業關鍵技術的技術性綜合得分排名和產業化綜合得分排名具有一定的正相關性，即技術性綜合得分排名靠前的關鍵技術，其產業化綜合得分排名也相對靠前。基于這一特征，我們可以大致將圖4劃分為兩個部分，即總體處于右上角的技術，包括人工智能+生物醫藥、重組抗體、高通量測序、抗體藥物偶聯物、小分子抑制劑、3D打印、CRISPR-Cas、免疫檢查點抑制劑、藥物遞送、蛋白質組學、mRNA疫苗、嵌合抗原受體等。這些關鍵技術的經濟價值和社會價值均較高，產業化綜合成本較低，預期實現時間也較短，同時這些技術具備良好的研發基礎，實現突破的難度不大。可以認為這些技術是我國未來生物醫藥產業中具有較好發展前景的領域，需要從產業發展方面予以特別關注和有力支持。

　　除上述關鍵技術以外的其他技術，如表觀遺傳療法、相分離、細胞重編程、基因替代療法、空間轉錄組學、異種移植、抗逆轉錄病毒療法、蛋白質設計、代謝組學等總體處于圖4的左下區域。

　　這些技術盡管得到全球主要國家的高度關注和大力支持，但受其在我國經濟價值和社會價值總體相對較低、預期實現時間較長、技術研發基礎薄弱、自主創新實現突破難度較大等因素影響，可以認為這些技術是我國未來生物醫藥產業中發展動能尚不足的領域。但必須看到，盡管這些技術仍然是全球主要國家高度關注并大力支持的領域，國內生物醫藥研發機構需要持續關注、密切跟蹤這些關鍵技術發展情況，避免出現錯失“賽道”的不利局面（見表4）。為此，需要在科研層面進一步加大對這些關鍵技術投入和支持。

表4 未來生物醫藥領域關鍵技術政策支持方式模式