2018年上半年世界前沿科技态势——生物篇

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生物篇

多国发布生物科技战略规划，推动重点技术领域发展。美国发布《微生物组研究机构间战略计划》，促进微生物组学跨学科合作研究；美国国立卫生研究院启动《体细胞基因组编辑》计划，将在未来6年内投入1.9亿美元优化基因编辑技术，推动临床进程。俄罗斯出台《2018-2020年生物技术和基因工程发展措施计划》，推动生物医药、工业和农业生物技术、生物能源、基因工程等9个领域的发展。新加坡启动《国家合成生物学研究》计划，希望通过合成生物学的突破促进新加坡生物基经济的发展。中国科学院启动微生物组计划，推动微生物组学研究。

生物基产品、生物农业、生物能源等生物经济发展受到广泛重视。美国能源部宣布投入7800万美元资助早期阶段的生物能源研发项目；美国农业部、能源部等联合发起机构间合作计划，促进对乙醇等生物能源的生物质原料的基因组研究。欧盟投资银行启动了10亿欧元的生物经济融资计划。英国提出在未来5年持续投入1000万美元支持生物制造、生物修复和生物能源领域研究，并启动项目招标。

前沿生物技术领域频现颠覆性突破。在脑与神经科学领域，美国艾伦脑科学研究所成功绘制出1立方毫米小鼠大脑中数亿个微小的突触连接；加州大学洛杉矶分校借助RNA实现了海兔之间的记忆转移。在基因编辑领域，美国博德研究所开发出升级版Cas9酶“xCas9”，大大拓展编辑范围并提高准确性；美国萨克研究所开发出RNA基因编辑工具“CRISPR/CasRx”；日本神户大学利用CRISPR/Cas9成功灭活HIV-1病毒。在合成生物学领域，美国普林斯顿大学首次从头合成了具有体内生命特征和体外催化活性人工酶，打破了自然局限；凯斯西储大学首次人工合成了对人传染具有高度破坏性的人类朊病毒。在干细胞领域，美国加州大学戴维斯分校将人类干细胞融合至绵羊胚胎，培育出“人羊胚胎”；萨克研究所使用干细胞技术培养出具有血管和复杂神经的人脑类组织；中国成功研制首台“全自动干细胞诱导培养设备”，实现诱导多能干细胞(iPSC)自动化诱导培养、克隆、分化等功能。在生物计算领域，微软与华盛顿大学采用“随机存取”技术提高了DNA存储、解码的容错能力；IARPA启动“分子内信息存储”项目，开发针对EB级数据的DNA存储技术；爱尔兰沃特福德理工学院开发出新方法，可在1克DNA中存储1ZB数据。在人体增强领域， DARPA完成“RAM”项目验证，通过调控特定脑区神经元活动增强人体记忆力；启动“PREPARE”项目，调整基因表达增强人体抵抗生物、化学及辐射威胁的能力；启动“Biostasis”项目，通过调节人体蛋白水平减缓伤员生命进程，延长救治时间。

生物防御能力建设引起广泛重视。DARPA先后启动“SIGMA+”和 “PREEMPT”，为化学、爆炸、放射、核和爆炸提供早期预警，以及防范病毒的跨物种传播。IARPA先后启动“Fun GCAT”和“SILMARILS”项目，以加强对病毒、细菌等生物威胁的探测、评估和鉴定能力。美国防威胁降低局与国土安全部、海军陆战队等多家机构合作开发病毒监测、预警等新技术，以应对化学与生物战威胁。此外，美国还积极开展海外生物监测活动，分别与澳大利亚合作开展东南亚军事传染病菌株研究；与新加坡合作开展东南亚病媒分析和病毒研究；发起“全球病毒组”计划对中国及东南亚野生动物进行样本分析和病毒检测等。

作者丨肖尧