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科学网—美国国家生物经济蓝图发布

文章作者:科技中心 上传时间:2020-04-09

锁定未来相关领域五大战略使命 美国国家生物经济蓝图发布

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生命科学技术是以分子遗传学为核心的先进科学技术。去年,英国生物技术与生物科学研究理事会发布《英国生物科学前瞻》报告。该报告是英国发展生物科学和应对粮食安全、能源清洁增长和健康老龄化挑战的路线图,为即将在2019年春季发布的《生物技术与生物科学研究理事会战略执行计划》奠定了基础,也为该理事会未来几年的优先事项和行动计划提供了指导。本文就其主要内容进行摘编。

从抗病毒药物能够治疗众多病毒性感染,到可再生能源的生产,生物技术正在深刻地改变着我们的生活。图片来源:AP Photo/Pat Wellenbach

《英国生物科学前瞻》报告主要围绕推进生物科学前沿发展、应对战略挑战和夯实基础三个主题展开,并提出相应的发展目标:①必须通过加强对生命规律的探索和推动技术变革来促进生物科学的不断创新;②积极推动农业、可再生资源、健康三大领域的产业转型,以推动生物经济发展;③促进英国知识经济与社会效益的发展,夯实基础,兼顾人才、设施和合作。

本报讯就像Jonathan Moreno在《国家》(The Body Politic)中所写的那样,人类正在进入生物学时代。生物学越来越多地被应用于解决诸如医疗卫生、制造业、能源、农业和环境等多方面的重大挑战。从抗病毒药物能够治疗众多病毒性感染,到可再生能源,以及可以进行生物分解的塑料等产品的生产,生物技术正引导着人类社会诸多经济部门的转变。近日,美国白宫发布了“国家生物经济”蓝图,该蓝图总结了生物技术发展的紧迫趋势,并提出了未来美国政府在相关领域的5大战略性使命。

威尼斯wns.9778官网活动,图1 《英国生物科学前瞻》发展路线图

生物经济是建立在生物资源可持续利用、生物技术基础之上的经济,以开发生物资源为特征,其发展依赖于生物工程,涉及农业、工业、医学、环境、海洋与空间等领域。有专家预计,今后最重要的创新约有一半将来自于生物技术。

一、推进生物科学前沿发展

在生物经济席卷全球的背景下,上周,奥巴马政府宣布将加大对生物学研究的支持力度,并将生物学作为推动美国科技创新和经济发展的主要驱动者之一。同时发布的“国家生物经济”蓝图还为促进美国政府实现以生物科学研究的进步带动经济发展的目标提出了具体步骤。

为确保英国在21世纪的生物科学革命中始终处于领先地位,必须通过加强对生命规律的探索和推动技术变革来促进生物科学的不断创新。

一篇刊登在美国进步中心所属的《学科进展》上的报道指出,由于生物经济在推动经济增长和增加就业岗位等方面有巨大的潜力,美国政府将给予其行政优先权。“一个更强大的生物经济能够带来一系列好处:使美国国民更健康,活得更长久,也能够帮助国家发展更多的生物能源,减轻环境压力,还能够加快制造业的转化,提高农业部门的生产效率等。”美国科技政策办公室生物学研究专家Mary Maxon指出。

1. 探索生命规律

白宫发布的“国家生物经济”蓝图罗列了5项战略使命,以促进生物经济可能带来的新市场和经济增长的实现:

生物科学研究和创新的核心是理解整个生命体系的结构和功能。英国应延续其对于“生命法则”的开创性贡献,引领整个生物科学领域对当前的全球性问题进行深入理解和研究—— 理解细胞通信机制,预测有机体的基因和环境互作方式;在进行基础前沿研究的同时,英国还应充分重视生物科学的基础性研究成果对社会发展产生的深远影响,重点关注成果转化的资助问题。

1.加大生物学领域研究和开发的资金支持力度,为未来生物经济的发展奠定坚实的基础。

英国在探索生命规律方面的关键目标有:

2.促进生物学相关成果从实验室到市场的转化,包括重点加强科学转移和管理。

鼓励创造性驱动及好奇心驱动的生命规律研究;

3.发展和修改现有条例以减少生物经济发展的障碍,提高管理过程的可预见性,同时缩小保护环境和人类健康的成本。

在资助决策方面注重研究的卓越性和变革性,从而创造有助于生物学前沿研究发展的环境;

4.更新培训机制,促进相关学术研究机构结盟,并激励学生积极参与国家劳动力所需要的各种培训。

保持英国核心学科的优势,加强微生物、动植物的基础研究,研究范围覆盖从分子到种群的范畴;

5.抓住机遇,促进公私部门的伙伴关系和竞争关系的良性发展,从以往的成功或失败案例中吸取资源、知识和人才等方面的经验。

保障成果知识共享;

虽然生物经济的进步是由多方面原因促成的,但是该蓝图要求美国联邦政府机构加大对生物科学的管理和规划的力度,使其能够为美国国家需求提供更好的服务。随着人口的增长,美国社会对于健康服务,以及食品、饲料、衣物纤维、能源、化学品等物质资源的需求不断增长,Maxon提到,生物科学一旦更多关注这些国家需求的层面,将能够帮助企业生产出更多不以消耗石油和其他不可再生资源为基础的产品,满足国内需求。

推动基础研究发展,将其作为英国生物科学发展的基本原则,保障基础研究的重要性得到充分重视。

另外,Maxon还指出,生物学与工程学、物理学、化学、计算机科学等其他学科结合后,能够具有更强大的力量,产生更多新的科学发现、产品,以及市场。

2. 推动技术变革

而评估上述5项策略产生的影响,以及利用新指标衡量其带来的生物学领域的投入、基础设施、成果等方面的变化将是美国相关部门未来工作的另一个重点,以确保“国家生物经济”蓝图的顺利实现。

近年来,生物科学的研究创新越来越多的涉及多学科领域的新工具、新技术和新方法,以解决其在学科交叉领域研究中遇到的各种问题,如多维参数的测定环境、海量生物科学数据的处理、基因编辑对生物性能的改造等。英国必须充分重视推动技术变革,以促进研究人员不断突破边界限制,激发创新潜力。

《中国科学报》 (2012-05-02 A2 国际)

英国在推动技术变革方面的关键目标有:

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加强学科融合,特别是物理和生物学科的融合,推动新技术在生物科学上的发展和应用;

利用数学、计算机领域的创新方法从海量的生物学数据中发掘新知识,整合跨尺度的数据并研发预测动态模型;

增强学术界和产业界对创新性生物科学技术的了解,提高各方利用其颠覆性技术的能力;

提高非入侵性分析测量方法的灵敏度、速度和分辨率,同时积极开发生物系统的创新研究技术;

实现新模型和方法的研发,为动物和人体生物学研究提供更有效的工具以减少动物实验;

确保生物科学研究从最新的技术应用中受益。

二、应对战略挑战

生物科学的发展为解决21世纪面临的重大问题带来了机遇,英国应抓住机遇,积极进行传统产业转型,推动生物经济发展。生物技术和生物科学研究理事会此前已经确定了三个与生物科学的技术进步息息相关的领域,并将这三大领域列为战略发展重点:①农业和食品可持续发展;②可再生资源发展和清洁增长;③全面理解人类和动物健康。

1. 农业和食品可持续发展

人口的不断增长将导致粮食需求的大幅增加,这意味着农业生产率必须快速提升并持续增长,在保证最大化提高土地等资源利用率的同时,加强食品供应链在面对气候变化、病虫害、极端天气、土壤降解等环境威胁时的恢复能力。目前,组学技术、动植物育种等研究与传感器技术、机器人、自动化系统、大数据和人工智能的融合,为食物供应链的革新提供了前所未有的机会。同时,生物科学的相关技术在加强粮食安全、推动农产品行业净增长方面,也起到了重要作用。

英国在农业和可持续发展领域的关键目标有:

建立基于跨学科、跨尺度的农业生态系统建模方法,以提高农业的可持续性和复原力;

研发关于预测、检验和管理动植物健康威胁的新型策略,提高动植物抗性,改善动物福利;

通过整合新作物与营养研究,改善食品安全和营养现状;基于微生物学的研究创新,降低食物中的病原体和毒素含量;

研究如何管控作物的成熟与采后腐败等基本生理过程,减少食物系统中的浪费;

利用基因组学和遗传学的多样性,发展下一代改良作物和养殖动物;

将生物科学和新型工程技术结合,研发数字化和预测工具,支持精准农业和智能技术发展,支持农业决策。

2. 可再生资源发展和清洁增长

可再生资源的发展依赖于利用生物技术对工业供应链进行变革,以减少工业对化学过程和化石燃料的依赖;而实现清洁增长则需要通过发展生物工程来升级生化和能源行业,使其降低运营成本、减少碳排放,在一个更循环的生物经济体中进行可持续的清洁生产。目前,英国增加了工业生物部门的投资,旨在促进工程、物理、化学和生物科学的融合创新,以期通过生物科学的变革使英国达到世界级工业生产规模。

英国在可再生资源发展和清洁增长领域的关键目标有:

深入理解酶通路等系列生物过程的作用机制;

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