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被科技部看好的未来十大前沿生物关键技术
2019-01-10

规划》提出了总体目标的三个指标体系,即提升生物技术原创性水平。重点发展 20-30 项引领性新技术,开发 30-50 个重大战略新产品,突破 50-80 项重大应用关键技术。打造生物技术创新平台。推动建设以绿色生物制造、创新药物研发、生物医学工程为重点的若干生物技术创新中心;建设国家生物信息中心、人类遗传资源库、生物和医学大数据等战略资源平台。强化生物技术产业化。打造 10-20 个产值过 100 亿的生物医药专业园区及 5-10 个产值过 100 亿的生物制造专业园区。


《规划》还指明了重点任务,包括:1)突破若干前沿关键技术、2)支撑重点领域发展、3)推进创新平台建设、4)推动生物技术产业发展。


  一、突破若干前沿关键技术


《规划》将前沿关键技术细分为:颠覆性技术、前沿交叉技术以及共性关键技术三大类。具体涉及的技术包括:1)新一代生物检测技术、2)新一代基因操作技术、3)合成生物技术、4)脑科学和类脑人工智能、5)微生物组技术、6)纳米生物技术、7)生物影像技术、8)生物大数据、9)组学技术以及10)过程工程技术


  二、支撑重点领域发展


《规划》共列举了七大重点领域,分别为:生物医药、生物化工、生物资源、生物能源、生物农业、生物环保以及生物安全。


  三、推进创新平台建设


《规划》规划了三方面内容:1.加强生物技术领域大型综合性研究基地布局;2. 技术创新中心;3.战略资源平台


  四、推动生物技术产业发展


《规划》明确指出,围绕京津冀、长三角、珠三角等高校和科研院所密集的地区,开展体制机制改革和政策先行先试,建立生物技术合同成交额过 100 亿元的生物技术成果转移转化示范区。


  五、未来十大医药生物技术


1)新一代生物检测技术


发展新一代基因测序技术,重视单分子技术在其中的应用和测序数据的分析解读;发展单细胞分离、基因组扩增、转录组扩增和单细胞基因组分析技术;发展生物大分子的单分子检测、荧光原位杂交技术和降噪技术;发展蛋白质测序技术、新型质谱和微流控芯片等技术;发展基因和蛋白质精准测量技术,推动生物检测技术向微量、痕量、单分子、高通量等方向发展。


2)新一代基因操作技术


发展精确或定量化的新型基因操作技术,真核生物细胞的基因(组)编辑技术,在工业生产和环境保护等方面具重要应用价值的新型微生物基因重组技术,促进多种基因(组)编辑手段的融合,重视基因操作的效率和通量,提高易操作性,降低脱靶性,扩大应用范围。


3)合成生物技术


突破人工生命元器件、基因线路和生物计算、人工生命体、人工多细胞体系设计构建调控原理,发展大片段DNA 和人工基因组设计合成技术,设计构建重大疾病诊疗、光能和电能利用、固氮或固碳、或具有重要理论意义的人工合成生命系统,构建DNA 合成与组装、生物计算与设计、元件模块底盘库共享平台,以及可生产化学品、材料、天然产物、药物、生物能源的人工细胞工厂,抢占合成生物学战略制高点,引领以绿色生物制造、现代生物治疗等为代表的新型生物经济发展。


4)脑科学和类脑人工智能


发展脑连接图谱绘制、神经网络活动实时记录和调控、神经元类型及其特异性神经环路结构及功能解析等技术,以研究脑结构与功能、工作原理等方面。同时,发展认知功能障碍性脑疾病的病因筛查和分析技术,研发认知功能障碍性脑疾病的预防、诊断和治疗产品,改变相关脑部疾病的诊断和治疗现状。开发基于脑工作原理的神经网络计算、处理以及存储技术,以及神经网络芯片和神经元传感器等微处理器及设备、脑机交互等新一代智能技术,研制类脑人工智能器件及机器人,促进产业化,进而发展智能化社会服务技术及平台体系。


5)微生物组技术


研究人体微生物组与人群健康的关系,挖掘其中关键微生物组性状和关键基因群,开展人体营养相关的微生物组研究,开发相关产品;开展植物共生、根际和土壤微生物组的研究,研发农用微生物菌剂和环保用微生物菌剂;开展禽畜类和水产经济动物益生菌剂与肠道微生物组研究及产品开发;研究工业、环境、海洋微生物组和功能调控等技术与产品。开发高通量和高精度的处理微生物组数据的计算方法和生物信息学技术,建立相关数据中心和技术平台,进行大规模微生物组数据整合及挖掘。


6)纳米生物技术


开展纳米药物的靶向性和递送系统、纳米效应评估、成药性、纳米材料的生物相容性等研究;开发新型的纳米生物材料,用于生物医学检测诊断、药物治疗、生物安全等领域;开展纳米生物器件研究,如纳米生物传感器和成像技术以及微型智能化医疗器械等。


7)生物影像技术


开展生物分子结构、三维形态与快速变化的超分辨成像,大尺度、跨层次的高分辨生物成像技术,蛋白质、多肽以及脂类等小分子化合物在生物组织中空间分布的高通量成像监控技术,单分子分辨/多分子网络调控的快速、无损、并行高通量成像监测技术,细胞、模式动物及人体整体水平的活体、三维、无损的结构与分子成像监测技术,神经系统高分辨结构与功能的三维、无损成像监测,脑功能及脑疾病的分子成像探针技术,实现结合临床重大疾病诊疗的成像信息监测与表征的突破与应用。


8)生物大数据


开发生物大数据的集成融合技术、生物大数据标准化技术、生物大数据资源描述索引与组织技术、生物大数据搜索与共享技术、分子医学检测仪器设备及相关的信息化配套技术、医疗数据和健康数据实时追踪分析预警技术和特征性区域分析技术,构建以临床应用为导向的标准化的数据分析架构和参考流程,建立共建共享的大数据体系,形成系列疾病防控、精准医学、远程医疗方面的原创产品及服务。


9)组学技术


建立生命组学数据质量控制体系与标准,发展新一代基因组测序技术、定量蛋白质组鉴定分析技术、超灵敏高覆盖代谢组定量分析技术,以及表观遗传组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等组学技术,研发高通量生物医学数据分析与文本挖掘技术,开发一批疾病防控、临床诊治生物靶标和生物标志物,加快组学技术与生物信息技术在疾病防控、临床诊治和生物制造、品种创制、新药开发等领域的应用。


10)过程工程技术


重点研究在线检测、生物过程优化和控制、发酵过程与分离耦合、产物分离、提取和精制等技术,形成精细化、集成化、系统化的生物过程和工程技术体系,实现传统化工催化与合成向绿色生物化工过程的跨越,为建立低能耗、零排放、无污染的生物绿色过程技术产业体系提供支撑。