生物技术发展趋势与预测

２ 生物技术发展进程的预测
根据现在科学技术的发展融合以及公众对生 物技术的接受程度， 对生物技术的预测可以分为现 阶 段 、商 品 化 发 展 初 期 ， 广 泛 应 用 时 期 和 高 速 发 展 时期。 ２．１ 现阶段
目前公众对生物技术的接受程度较低， 加上科 学技术综合应用能力也较低， 导致人们对生物技术 的 了 解 较 少 ， 市 场 的 突 破 力 较 差［１］。 ２．２ 商品化发展初期
水平上的认识。利用功能基因组可以改善细胞工 厂 、发 展 新 菌 种 ， 并 在 最 短 的 时 间 内 达 到 工 业 化 生 产的目的， 不久以后， 微生物功能基因组的解码会 在 新 的 风 险 评 价 中 应 用 。基 因 组 序 列 的 广 泛 使 用 将 会 刺 激 微 生 物 生 物 技 术 的 发 展［６］。
·技 术 与 方 法·
生物技术通报
ＢＩＯＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＢＵＬＬＥＴＩＮ
２００７ 年第 １ 期
生物技术发展趋势与预测
邱苗苗 １ 张伟玉 ２ 杨静慧 ２ 曾明 １ 黄俊轩 ２ 李建科 ２
（ １ 西 南 大 学 园 艺 园 林 学 院，重 庆 ４００７１６； ２ 天 津 农 学 院 园 艺 系 ， 天 津 ３００３８４）
结合了纳米技术的生物技术将在纳米机械发 动机、记忆存储装置和传感器方面发挥更大的作 用； 生物纳米工程使人类能够进行从纳米级电路到 生物发动机的设计； 生物纳米工程中， 核酸将被应 用于纳米级电路； 在原核生物发动机中， 人工产能 细 菌 可 以 通 过 鞭 毛 旋 转 而 发 电［１］。 １．７ 环境生物工程领域的生物技术预见
Ａｂｓ ｔｒａ ｃｔ： Ｔｈｅ ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｗａｓ ｆｏｒｅｃａｓｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｈｕｍａｎ ｍｅｄｉｃａｌ ｆｉｅｌｄ， ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｓｃｉｅｎｃｅ ｆｉｅｌｄ， ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｃｉｅｎｃｅｓ， ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｍａｊｏｒ ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｃｏｕｒｓｅ ｏｆ ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ａｌｓｏ ｆｏｒｅｓｅｅｎ． Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｆｏｒｅｃａｓｔｅｄ ａｃｔｕａｌｌｙ ｉｎ ｈｕｍａｎ ｄｉｓｅａｓｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ， ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ， ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｒｅａｓ， ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｆｉｅｌｄ， ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｃｉｅｎｃｅｓ， ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｉｅｌｄ．
者的需要； 以药物基因组学为基础的治疗技术将会 提高治疗的准确性， 利用这些药品可对具体病人进 行针对性的治疗； 结合了反转录病毒治疗的胚胎干 细胞治疗技术可以产生新的器官和组织， 可以逐渐 替代老化或患病的器官， 甚至可以减慢或阻止分子 老 化 ［１］。 目 前 ， 生 物 技 术 产 品 将 开 始 离 开 实 验 室 进 人 大 规 模 的 商 品 化 生 产［２］。 １．２ 农业生物技术领域的生物技术预见
２００７ 年第 １ 期
学和分子药理学的发展， 也将为医药学的发展创造 前 所 未 有 的 机 遇 。基 因 诊 断 、基 因 治 疗 、器 官 再 生 与 移植将越来越多地得到充分应用， 一些重大疾病的 攻克将使生物技术在人类疾病治疗方面出现突破 性 进 展 。将 基 因 工 程 技 术 、酶 工 程 技 术 用 于 制 药 业 ， 会 生 产 出 安 全 、高 效 的 基 因 疫 苗 。 克 隆 技 术 的 发 展 将可能诞生出生长快、抗病力强的转基因动物， 也 可用转基因动物生产重要的药物， 建成生物工厂， 为 人 类 提 供 移 植 用 的 动 物 器 官 、组 织 和 细 胞［２］。
尽管生物技术综合了多门学科的知识， 并且在 走向市场或商品化方面有了极大的突破， 但公众始 终 对 生 物 技 术 持 怀 疑 态 度 。生 物 技 术 产 品 和 生 物 技 术方法的应用市场价值较低， 也比较难以被公众接 受 ［１］。 ２．３ 广泛应用时期
此时公众对生物技术已经有了较高的认识， 并 广泛地被公众所接受， 另外人们综合应用生物技术 的能力也大大提高， 使公众对生物技术有了比较全 面 的 了 解 。同 时 ， 生 物 技 术 也 广 泛 的 应 用 到 了 农 业 、 医 学 、工 程 、工 业 产 品 和 工 业 生 产 过 程 中［பைடு நூலகம்］。 ２．４ 高速发展时期
在这个时期， 生物技术已经融于社会， 即使在 生物技术还没有综合应用于工业化大生产的情况 下， 也会出现稀有的相关生物技术产品和相关服务 业 的 高 生 产 附 加 值 或 高 额 利 润 。公 众 会 推 动 该 技 术 的 持 续 扩 张 ［１］。
３ 生物技术应用的实际预测 ３．１ 生 物 技 术 在 人 类 疾 病 治 疗 方 面 的 实 际 应 用
随着计算机科学与生物学的综合利用， 以硅为 原料的芯片将快速地代替原有计算机， 可穿戴的计 算 机 ， 纳 米 信 息 处 理 技 术 将 应 用 于 日 常 生 活［１］。 １．５ 材料学领域的生物技术预见
生物技术的发展将极大地增加材料的强度， 结 合蜘蛛丝特性的新型纺织材料的研制和应用有可 能 获 得 成 功 ， 新 型 材 料 、新 型 纺 织 品 和 新 型 的 仪 器 均 可 以 用 于 环 境 检 测 ， 例 如 对 细 菌 进 行 检 测 ［１］。 生 物 技 术 的 第 三 次 浪 潮 将 集 中 在 纺 织 、燃 料 、化 学 品 等消费品的制造， 由石油为基础原料转向以生物为 基 础 原 料 。 生 物 技 术 材 料 学 将 被 描 述 为“由 糖 等 衍 生的塑料用于制作纤维和服装以及用在洗衣粉中 的 蛋 白 酶 ”［４］。 １．６ 生物工程领域的生物技术预见
摘 要： 预测了未来 １０～２０ 年内生物技术在人类医学领域、农业生物技术领域、工业生物技术领域、生物计算学领 域、材料学领域、生物工程领域和环境生物工程领域的主要发展趋势， 对生物技术的发展进程也作了预测， 并对生物技术在 人类疾病治疗方面、农业领域、工业领域、数学领域、材料学科、生物工程方面和环境生物工程领域作出了实际预测。
１ 生物技术的主要趋势预测
高 通 量 成 像 系 统 、基 因 组 学 、蛋 白 质 组 学 和 分 子育种的相互促进将有助于生物技术产业以空前 的速度发展和膨胀。 １．１ 人类医学领域的生物技术预见
分 子 育 种 、药 物 基 因 组 学 、干 细 胞 技 术 将 使 医 学 的 治 疗 过 程 更 加 人 性 化 。分 子 育 种 技 术 将 促 进 发 展高灵敏性的产品， 这些药品能够更准确的满足患
目 前 ， 随 着 ４３８ 种 基 因 治 疗 药 物 的 发 展 ， 基 因 治 疗 产 品 的 发 展 比 任 何 时 候 都 快 。 有 １８ 余 种 独 立 技术平台正在有效地应用于研究人类疾病； 不断出 现 的 分 子 水 平 的 产 品 可 以 满 足 消 费 者 的 需 要 。２０１０ 年 ， 预 防 乙 型 肝 炎 、疟 疾 和 老 年 性 痴 呆 症 等 疾 病 也 将成为可能； 基因工程还能在心脏中培育新的血 管； 利用干细胞创造新的器官， 甚至可能调整使细 胞老化的原始基因代码． 从而延续人的衰老过程， 延 长 人 的 自 然 寿 命［６］； 基 因 重 组 产 品 可 帮 助 除 去 死 亡皮肤， 注射治疗痤疮损伤， 加速创伤愈合； 仅仅 治疗疾病不是最终目的， 今后修饰人体基因组将成 为常规方法， 不仅修饰一个人的基因组， 而且要修 饰 生 殖 细 胞 ， 这 样 其 遗 传 改 良 就 可 能 传 给 下 一 代 ［３］； 神经科学领域的突破进展， 必将促进全人类智力的 充分开发利用， 将促进脑和神经系统疾病的治疗， 人 类 期 待 已 久 的“记 忆 移 植 ”也 将 成 为 可 能［５］。 ３．２ 生物技术在农业领域的实际应用趋势
２００７ 年第 １ 期
邱苗苗等： 生物技术发展趋势与预测
７５
的 底 物 多 羟 基 丁 酸 ， 从 而 最 终 避 免 目 前 所 谓 的“ 白 色 污 染 问 题［３］。 １．３ 工业生物技术领域的生物技术预见
在 ５０ 年 内 ， 生 物 催 化 制 造 业 会 生 产 例 如 布 料 ， 塑料， 建筑材料等多种基本消费品。生物催化方法 还 会 有 助 于 一 些 诸 如 汽 车 等 高 档 产 品 的 生 产 。生 物 技术会帮助制造业形成一个更加温和的可持续性 发 展 的 环 境［１］。 到 ２０２０ 年 ， 将 有 ５０％的 有 机 化 学 品 和材料将产自生物原料， 而工业生物技术将起核心 作 用 ［５］。 １．４ 生物计算学领域的生物技术预见
今后会出现更多的适应性强的作物品种， 也会 提高地球的承载力。农作物产品的营养会更加全 面， 可食用的疫苗可以免疫病毒。遗传学和基因工 程学会将作物的育种周期缩短到原来育种周期的 百 分 之 一 甚 至 是 千 分 之 一［１］。 人 们 将 利 用 植 物 大 规 模 的 生 产 口 服 疫 苗 、工 业 用 酶 、脂 肪 酸 、芘 物 等 ， 此 外， 通过基因工程的方法可以用植物生产生物塑料
收稿日期： ２００６－０６－２３ 基金项目： 天津市科技发展规划项目， 天津市自然科学基金项目（ ０２３６１４２１１， ０５ＹＦＪＭＪＣ１４４００） ， 天津市农业科技成果转化与推广项目
（ ０５０４０１８） 作者简介： 邱苗苗（ １９８２－） ， 女， 硕士研究生， 研究方向： 生物技术 通讯作者： 杨静慧， 教授， 博士， Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｉｎｇｈｕｉｙａｎｇ２＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ， ０２２－２３７８１５１７