本文为春节特稿第三篇生物篇——《年度科技发展形势总结与展望》。
2019年世界生物领域发展趋势许多国家制定新的战略计划来促进生物技术的发展。美国发布《生物技术农产品监管框架现代化》《美国流感疫苗现代化以促进国家安全和公共卫生》行政令，旨在促进生物技术农产品和新型疫苗的开发。英国发布《生物科技领域实施计划2019》，以发展前沿生物科技、应对战略挑战并夯实技术发展基础。日本发布《生物战略2019——面向国际共鸣的生物社区的形成》，旨在建立生物优先思想、建设生物社区和建成生物数据驱动。俄罗斯发布《2019-2027年俄罗斯联邦基因技术发展规划》，以促进基因技术在农业、医药、工业微生物领域的应用。韩国发布《生物健康产业创新战略》，以推进创新药、医疗器械和医疗技术发展，推动生物健康产业出口增长。中国编制《国家生物技术发展战略纲要》，以加快重点产业技术突破和应用。世界主要经济体加强生物经济布局，推动经济社会绿色可持续发展。美国发布《生物经济倡议：实施框架》，重点部署生物质资源利用技术的研发，以生产生物基产品、生物燃料和生物能源；美国《2021财年政府研发预算重点》将生物经济列为五大研发方向之一；美国白宫举办首届“美国生物经济峰会”，讨论美国生物经济的领导力、挑战和机遇。欧盟发布《面向生物经济的欧洲化学工业路线图》，以期加快生物基产品或可再生原料的发展。欧盟批准葡萄牙3.2亿欧元的生物质能（biomass energy）支持计划，以支持高火灾风险地区的生物质能工厂。意大利发布《意大利生物经济：促进意大利可持续发展的生物经济新战略》，以整合主要生物经济部门，建立系统的生态经济体系。加拿大发布首个国家生物经济战略《加拿大生物经济战略——利用优势实现可持续性未来》，以促进生物质及其残余物的高值化利用，同时减少碳排放。前沿生物技术探索加快，颠覆性成果不断涌现。基因编辑领域，美国博德研究所研发出超精确基因编辑工具“Prime Editor”，不依赖DNA模版即可实现单碱基自由转换和多碱基增删，有望修正89%的已知致病性人类遗传突变；美国斯坦福大学开发出CRISPR多功能成像方法“CRISPR LiveFISH”，可实时观测活细胞中基因组编辑的动态变化。合成生物学领域，美国加州大学旧金山分校构建出首个能放置在活细胞中并调控细胞功能的人工蛋白开关；美国华盛顿大学首次从头设计合成抗癌蛋白，大幅提升抗癌效果并彻底消除天然蛋白毒副作用；以色列魏茨曼科学研究所创制出可固定二氧化碳的大肠杆菌，使其从异养生物变成自养生物。干细胞和再生医学领域，日本大阪大学完成全球首例诱导多功能干细胞（iPS细胞）培养角膜的移植手术；英国伦敦大学通过骨髓干细胞移植，清除患者体内艾滋病病毒；奥地利科学院分子生物技术研究所等机构利用人体iPS细胞培育出“高仿真”人体血管类器官，将大大促进血管疾病研究。生物存储和计算领域，美国微软公司实现全自动DNA信息存储，突破DNA存储技术走向商业数据中心的关键步骤；美国哈佛大学开发出利用蛋白质存储数据的新方法，或比DNA存储更具优势；美国斯坦福大学开发出低能耗类脑“人造突触”，实现运算、存储同步；瑞士苏黎世联邦理工学院开发出以DNA为存储介质、可在几乎任何物体中存储信息的技术“万物DNA”。细胞和基因治疗领域，美国BluebirdBio公司的全球首个β-地中海贫血病基因疗法Zynteglo获欧盟批准上市；美国FDA批准诺华公司的全球首个脊髓性肌萎缩症基因疗法Zolgensma上市；美国Editas Medicine和Allergan公司启动全球首个CRISPR人体内临床试验，以治疗莱伯氏先天性黑蒙症；美国宾夕法尼亚大学启动国内首例治疗癌症的CRISPR基因治疗临床试验。全球生物安全形势复杂，许多国家加强了生物防御体系建设。2019年，以埃博拉病毒、非洲猪瘟、草地贪夜蛾等为代表的重大新发突发传染病、动物疫情和植物病虫害以及生物实验室事故等传统生物威胁不断加剧，而且实验室合成潜在大流行病原体、生物DIY、网络生物安全等非传统生物安全问题也日益凸显。为应对国家生物安全挑战，美国发布《全球卫生安全战略》《2019-2022国家卫生安全战略》等，以应对传染病爆发、医疗器械的网络漏洞和新兴生物技术滥用等威胁；美国国会多次召开生物防御听证会，研讨生物恐怖主义、农业防御、流感疫苗、抗生素耐药性等议题；美国卫生与公众服务部（HHS）、DARPA、IARPA、生物医学高级研发局（BARDA）和NIH等多个部门大力开展病原体检测和疫苗防护研究，启动“预防新兴致病威胁”“寻找工程相关指标（FELIX）”“基因编辑用于检测”等项目，并积极部署流感、天花、炭疽、埃博拉、马尔堡等病毒的疫苗研发和储备工作。英国发布《传染病战略2020-2025》，以加强传染病防控能力，应对抗生素耐药性的上升、疫苗可预防疾病的重现及新型病原体的全球传播等问题。中国《生物安全法（草案）》首次提请全国人大常委会审议，以期保护生物资源安全，促进和保障生物技术发展。生活地图绘制范围日益扩大，精度不断提高。生命图谱绘制正逐渐从分子图谱扩展到细胞图谱，为多层次理解生命系统、认识和治疗疾病提供基础，有望推动精准医疗、类脑智能等领域的发展。美国启动“人类生物分子图谱计划”，拟在细胞分辨率水平上绘制人体图谱；中国和欧洲多国科学家拟构建全球最大人体微生物组数据库，以绘制多个群体的微生物图谱；德、法、英、美科学家分别绘制出更加完整的人类肝细胞图谱、肾细胞图谱及秀丽隐杆线虫神经图谱；美国科学家对果蝇完整大脑进行了纳米级成像，其后谷歌自动重建了高达40万亿像素的果蝇完整大脑图像；德国科学家重建了小鼠大脑皮层神经网络，揭示了哺乳动物迄今最大的神经连接组。2020年世界生物领域的趋势
将介绍人类基因组编辑的国际治理框架。由于2018年底全球首个“基因编辑婴儿”诞生及2019年俄罗斯科学家公开宣布将开展人类生殖系基因编辑临床试验，人类基因组编辑的国际治理迫在眉睫。世界卫生组织已成立人类基因组编辑监管标准咨询委员会，并将进一步推进人类基因组编辑临床试验的全球性注册计划。英美已牵头建立旨在制定人类生殖系基因组编辑临床应用标准的国际委员会，并拟于2020年春发布报告。美国将加大对人类体细胞基因编辑研究的政策、资金支持，加快细胞和基因疗法的研发及上市。国际社会或将于2020年推出人类基因组编辑准则规范。动植物基因编辑育种研究和推广的监管政策将不断调整和放宽。为推动农业领域基因编辑技术的研发及产业化发展，美国、日本、俄罗斯、澳大利亚、智利和阿根廷等国家已将大多数基因编辑动植物品种排除到转基因监管框架之外，并将继续调整配套政策措施。欧盟或将在2020年出台新的食品法案，使基因编辑作物不再受转基因生物法规的严格监管。美国生物领域华裔人才考试形势可能会更加严峻，这将进一步恶化全球人才交流环境。生物领域是美对华人才审查的“重灾区”，目前已公开的案件至少13起。美国联邦调查局（FBI）和NIH等多个部门正加紧追查NIH 71所科研机构的180起案件，其审查内容将不断扩大，检查、逮捕手段将越发多样。2019年11月，美国参议院又发布《对美国研究界的威胁：中国的人才招聘计划》报告，建议美国政府出台法律或政策，并联合多方力量，打击中国的人才计划。可以预见，中美联络紧密、交流频繁的生命科学与生物医药领域必将成为美对华人才战的“主战场”，这将给全球尤其是中美生物科技人才交流和科研合作带来长远、深层次的负面影响。农业中的生物威胁越来越突出，世界主要经济体可能将农业防御上升到战略层面。2019年，非洲猪瘟疫情、草地贪夜蛾虫害等密集爆发，气候变化不断加剧农业系统的脆弱性。世界主要经济体尤其是美国高度关注农业防御。美国国会和一些智库等已多次召开会议或讨论法案，聚焦农业生物威胁、气候变化与粮食安全等问题。农业生物威胁态势日益严峻，已成为影响粮食安全、经济发展和社会稳定的重要因素。可以预见，世界主要经济体将持续强化农业防御体系建设。作者简介高月，itei第二研究室研究助理
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