2018年上半年世界前沿科技態勢——生物篇

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生物篇

多國發布生物科技戰略規劃，推動重點技術領域發展。美國發布《微生物組研究機構間戰略計劃》，促進微生物組學跨學科合作研究；美國國立衛生研究院啟動《體細胞基因組編輯》計劃，將在未來6年內投入1.9億美元優化基因編輯技術，推動臨床進程。俄羅斯出台《2018-2020年生物技術和基因工程發展措施計劃》，推動生物醫藥、工業和農業生物技術、生物能源、基因工程等9個領域的發展。新加坡啟動《國家合成生物學研究》計劃，希望通過合成生物學的突破促進新加坡生物基經濟的發展。中國科學院啟動微生物組計劃，推動微生物組學研究。

生物基產品、生物農業、生物能源等生物經濟發展受到廣泛重視。美國能源部宣布投入7800萬美元資助早期階段的生物能源研發項目；美國農業部、能源部等聯合發起機構間合作計劃，促進對乙醇等生物能源的生物質原料的基因組研究。歐盟投資銀行啟動了10億歐元的生物經濟融資計劃。英國提出在未來5年持續投入1000萬美元支持生物製造、生物修復和生物能源領域研究，並啟動項目招標。

前沿生物技術領域頻現顛覆性突破。在腦與神經科學領域，美國艾倫腦科學研究所成功繪製出1立方毫米小鼠大腦中數億個微小的突觸連接；加州大學洛杉磯分校藉助RNA實現了海兔之間的記憶轉移。在基因編輯領域，美國博德研究所開發出升級版Cas9酶「xCas9」，大大拓展編輯範圍並提高準確性；美國薩克研究所開發出RNA基因編輯工具「CRISPR/CasRx」；日本神戶大學利用CRISPR/Cas9成功滅活HIV-1病毒。在合成生物學領域，美國普林斯頓大學首次從頭合成了具有體內生命特徵和體外催化活性人工酶，打破了自然局限；凱斯西儲大學首次人工合成了對人傳染具有高度破壞性的人類朊病毒。在幹細胞領域，美國加州大學戴維斯分校將人類幹細胞融合至綿羊胚胎，培育出「人羊胚胎」；薩克研究所使用幹細胞技術培養出具有血管和複雜神經的人腦類組織；中國成功研製首台「全自動幹細胞誘導培養設備」，實現誘導多能幹細胞(iPSC)自動化誘導培養、克隆、分化等功能。在生物計算領域，微軟與華盛頓大學採用「隨機存取」技術提高了DNA存儲、解碼的容錯能力；IARPA啟動「分子內信息存儲」項目，開發針對EB級數據的DNA存儲技術；愛爾蘭沃特福德理工學院開發出新方法，可在1克DNA中存儲1ZB數據。在人體增強領域，DARPA完成「RAM」項目驗證，通過調控特定腦區神經元活動增強人體記憶力；啟動「PREPARE」項目，調整基因表達增強人體抵抗生物、化學及輻射威脅的能力；啟動「Biostasis」項目，通過調節人體蛋白水平減緩傷員生命進程，延長救治時間。

生物防禦能力建設引起廣泛重視。DARPA先後啟動「SIGMA+」和 「PREEMPT」，為化學、爆炸、放射、核和爆炸提供早期預警，以及防範病毒的跨物種傳播。IARPA先後啟動「Fun GCAT」和「SILMARILS」項目，以加強對病毒、細菌等生物威脅的探測、評估和鑒定能力。美國防威脅降低局與國土安全部、海軍陸戰隊等多家機構合作開發病毒監測、預警等新技術，以應對化學與生物戰威脅。此外，美國還積極開展海外生物監測活動，分別與澳大利亞合作開展東南亞軍事傳染病菌株研究；與新加坡合作開展東南亞病媒分析和病毒研究；發起「全球病毒組」計劃對中國及東南亞野生動物進行樣本分析和病毒檢測等。

作者丨肖堯

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