第三章　世界生物技术发展报告

2023年，面对新一轮科技革命和产业变革，特别是2020年以来席卷全球的新冠疫情，生物技术和生物安全再度成为大国关注的焦点问题。在大国竞争日趋激烈的背景下，生物领域产业发展呈现多种机遇与挑战，技术研发应用涌现诸多创新成果，前沿生物科技更加具有战略意义。世界主要经济体在mRNA疫苗、生物制造等领域展开积极布局，构建更具韧性的生物医药供应链、产业链；人工智能技术与生物技术加速融合，赋能生物产业高质量发展；气候变化愈演愈烈，粮食危机持续恶化，凸显使用气候智能型农业和农业生物技术变革传统粮农体系的必要性和重要性。生命科学和生物科技领域涌现出诸多技术突破和创新应用，合成生物学改变医疗健康、农业、工业等领域的传统生产方式，为未来生物经济发展提供新动能；脑科学和人工智能等技术的交叉融合推动脑机接口、类脑智能产业化；基因编辑在疾病治疗、药物研发和生物育种领域的应用前景持续扩大，有望助力实现全球可持续发展目标；干细胞在抗衰老、再生医学和疾病建模方面取得一系列重要进展，相关研究成果的应用转化进一步提速。人工智能技术等前沿技术在为生物技术注入颠覆性力量的同时也放大了生物技术的两用性风险，导致生物安全风险呈现出诸多新特点。未来，极具破坏性的生物事件或将更频繁地发生，甚至将叠加出现，凸显应对日趋严峻的生物安全挑战的紧迫性。

一　世界生物技术及产业发展重要动向

2023年，基于mRNA（信使核糖核酸）技术的疫苗、药物和疗法不断进步、适应证不断扩大，全球mRNA治疗领域呈多元化发展格局。世界主要经济体将生物制造作为战略性新兴产业，加快研发布局、推动技术创新，以打造更具韧性的供应链产业链。人工智能生物技术的快速发展，颠覆传统医疗保健、生物医学和生物制造，成为全球科技融合创新的新兴核心领域和大国博弈的战略制高点，但也给生物安全和生物安保带来了新风险。就中国而言，生物医药作为关系国计民生和国家安全的战略性新兴产业，已成为“健康中国”国家战略的重要基石。同时，与气候变化相关的极端天气加剧全球粮食不安全现状，农业粮食系统亟须转型。

（一）多国及疫苗制造商加大技术投入，推动mRNA疫苗进入临床

mRNA由DNA模板转录而来，携带遗传信息，指导细胞生产胞内蛋白、膜蛋白及胞外蛋白。mRNA疫苗是一种革命性的疫苗技术，其核心原理是将编码抗原的mRNA通过不同方式递送到人体细胞内，在细胞内翻译后产生相应的抗原蛋白，从而有效激起细胞免疫和体液免疫。与传统疫苗相比，mRNA疫苗具有更强免疫原性、高效持久性、快速开发性等优势，为未来的疫苗研发和治疗提供了新的路径和可能性。

mRNA疫苗在应对全球新冠大流行中起到了关键作用，在美国、法国、德国、意大利、西班牙、英国和日本7个主要医药市场批准的13种新冠疫苗及加强剂中，有6种是mRNA疫苗。当前，全球范围内的科学家加速探索mRNA疫苗在治疗其他传染病和非传染疾病等方面的应用，如流感和呼吸道合胞病毒等疾病，尤其是在肿瘤个体治疗与预防等领域展现出巨大潜力。彭博新闻社(Bloomberg)预测，到2030年，mRNA疫苗和治疗市场规模将达到681亿美元。

1.mRNA技术斩获诺贝尔奖，未来将在生命科学领域持续发力

2023年10月，诺贝尔奖委员会将本年度诺贝尔生理学或医学奖授予卡塔林·卡里科(Katalin Karikó)和德鲁·魏斯曼(Drew Weissman)，以表彰其在核苷碱基修饰方面的突破性发现推动了新冠mRNA疫苗发展。复旦大学附属华山医院感染科主任张文宏教授点评称，mRNA疫苗技术的落地，是人类文明史上的又一次“盗火”，预示可能会带来生物医药领域的巨变。卡里科在接受《欧洲分子生物学汇报告》(European Molecular Biology Organization reports，EMBO reports)的采访中表示，目前全球有150多项临床试验围绕mRNA技术开展，主要对抗呼吸道合胞病毒、寨卡病毒、艾滋病毒、单纯疱疹病毒、疟疾、爱泼斯坦-巴尔病毒和结核分枝杆菌等。

mRNA疫苗是在第一代灭活疫苗和第二代亚单位基因工程疫苗基础上开发的第三代核酸疫苗。相比传统疫苗，mRNA疫苗具备生产工艺简单、合成速度快、有效性高、生产成本低等优势，且更加安全、高效，可快速制备，适用于个体化治疗。2023年，该技术进一步优化、升级。8月，日本名古屋大学(Nagoya University)与东京医科齿科大学(Tokyo Medical and Dental University)合作推出生产高纯度mRNA疫苗的方法Purecap，并用其提取了纯度高达100%的Cap2型mRNA，蛋白质产量提高3～4倍，开辟生产更纯净疫苗的可能性，且引发炎症的风险更低。9月，美国麻省理工学院通过优化mRNA的递送，开发出以较低剂量产生更强免疫反应的mRNA疫苗。12月，英国剑桥大学与肯特大学(University of Kent)、牛津大学和利物浦大学(University of Liverpool)合作，通过纠正合成mRNA中容易出错的基因序列避免“脱靶”效应，并在患者体内产生预期蛋白质。

现阶段mRNA技术研究和应用主要分布在三大领域：第一，预防性疫苗，针对流感病毒、呼吸道合胞病毒、艾滋病毒等引发的传染病。2023年4月，中国科学院微生物研究所开发出含多个抗原的猴痘mRNA疫苗，同时优化了多抗原mRNA疫苗制备流程；7月，澳大利亚墨尔本大学(University of Melbourne，UniMelb)开发出mRNA疟疾疫苗，在临床前动物模型中有效靶向和刺激针对引起疟疾的疟原虫的保护性免疫细胞反应，可阻止肝脏中的疟疾感染，从而完全阻止感染传播；9月，美国宾夕法尼亚大学开发出有望减少莱姆病的实验性mRNA疫苗，填补目前尚无获批用于人类莱姆病预防疫苗的空白。第二，治疗性疫苗，主要集中于肿瘤疫苗领域。GlobalData估计，到2028年，mRNA肿瘤疫苗及疗法的全球市场价值或超过20亿美元。2023年3月，巴西圣保罗大学(University of São Paulo)和美国宾夕法尼亚大学研制出三种mRNA疫苗，可增强免疫系统能力，使其攻击由人乳头瘤病毒感染产生的癌细胞。8月，美国西奈山伊坎医学院(Icahn School of Medicine at Mount Sinai)开发出避免肿瘤细胞免疫逃逸的mRNA癌症治疗方法，实现对肿瘤的高效清除和防复发，并对已扩散到身体其他部位的肿瘤和不同类型的癌症有效。第三，治疗性药物，包括通过mRNA技术替代抗体及细胞因子等药物。随着技术的日益成熟和经验的积累，mRNA疫苗将向更安全、保护效率更高的方向发展，并在肿瘤个体治疗、蛋白替代等领域展现出巨大潜力，有望保持其在疫苗市场中的领先地位。

此外，mRNA技术还发展出抗衰老、抗细菌感染等创新应用。2023年1月，美国得克萨斯大学安德森癌症中心(UT MD Anderson Cancer Center)开发出新的mRNA递送技术，成功使衰老小鼠褶皱的皮肤表达胶原蛋白，从而维持光滑。3月，以色列特拉维夫大学(Tel Aviv University，TAU)开发出针对致命鼠疫菌的mRNA-LNP疫苗，单针接种后可提供100%保护。这是世界首个针对人类致命细菌的mRNA候选疫苗，对快速开发细菌mRNA疫苗、应对抗生素耐药性危机和预防未来可能的细菌大流行病具有重大意义。