作者：夏太寿
出版社：中国轻工业出版社
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生物技术及其产业发展研究报告2013试读：
序言
当前生命科学呈现出多点突破的态势，生物信息学、生命组学、干细胞和合成生物学等前沿科学的快速发展，迎来了生物技术发展的新浪潮，加速推动了生物技术在农业、医药、能源、工业和环境等领域的应用，成为国际研究开发的热点和产业发展的重点。包括生物医药、生物农业、生物制造、生物能源等在内的全球生物产业的销售额每5 年翻一番，年增长率高达30%，是世界经济增长率的10倍。
目前，全球化学产品的产值中，约有1/5来自生物技术产品；全球近乎所有顶级化工企业都在投资生物技术研究。生物技术即将进入大规模产业化阶段，生产用途也将从以治病为主转向延长人类生命周期、提高人类生活质量和改善生态环境。生物科技有重大突破，市场有巨大需求，企业有巨额投资，政府有重大行动。这些都预示着一个世界性的“生物大时代”已然来临。
我国政府大力推动生物产业发展，促进创新成果产业化，强化生物产业的基础能力建设，提高生物产业的集聚化程度，形成了政府高度重视、技术快速进步、企业快速增长和产业初具规模的良好局面。生物医药、生物农业以及生物制造“三足鼎立”格局基本形成，生物产业已成为增长最快的经济领域，亮点突现。预计到2015年，生物产业总产值将超过3.6万亿元。
由江苏省生物技术协会副理事长夏太寿主编、中国轻工业出版社出版的《生物产业发展系列跟踪研究报告》，从2010 年起已经连续4 年正式出版，旨在为有关政府部门、高等院校、科研院所和有关生产企业的科学决策提供准确及时的决策信息。该书凝聚了江苏省生物技术协会有关专家进行信息跟踪研究的成果，包括生物产业发展动态、生物质能、医药生物技术、工业生物技术、农业生物技术、环境生物技术，以及科技创新联盟与科技创新服务七大类信息；书中还征集了国内外知名专家的专题报告，在这些报告中，专家们对各自研究领域的现状、发展趋势和对策建议均有详尽的论述；另外，还介绍了江苏省部分科技园区的发展现状、方向、目标和任务。
该研究报告的出版，已成为主管部门了解现状、支持发展的最佳报告之一，对制定科研计划、项目立项、技术咨询、合作开发等将起到十分有益的决策参考作用。
在开展生物产业发展信息跟踪研究中，江苏省生物技术协会生物医药、生物工业、生物农业、生物环境、肿瘤生物诊断与治疗5个专业委员会的专家积极参与，完成了这项研究，对于大家付出的辛勤劳动这里一并表示衷心感谢！中国工程院院士、江苏省科协主席江苏省生物技术协会理事长第一章综述、动态撰写 蒋福龙 江苏省生物技术协会荣誉秘书长，研究员吴守海 江苏省科技厅科技成果与技术市场处调研员夏太寿 江苏省科技情报研究所所长，研究员陈宏 江苏省信息中心副处长，高级经济师生物技术：新一轮产业革命的核心
1 新一轮科技革命将推动中国跨越式发展
在新一轮科技革命的前夜，一场抢占未来发展制高点的竞赛已在全球展开。在“重要战略机遇期”再次来到关键节点之时，新华社和《学习时报》记者专访了中国科学院院长白春礼，以下是两次采访白春礼的讲话摘要。
回望10年，中国科技抓住了“四大机遇”：一是我国经济社会发展巨大需求驱动的机遇；二是国家和全社会高度重视科技的机遇；三是全球化背景下我国扩大对外开放的机遇；四是科技交叉融合不断变革突破的机遇。
1.1 当今世界正处于新科技革命的前夜
迄今为止，全球发生了五次科技革命。其中，两次是科学革命，另外三次是技术革命。
科技革命源于两种驱动：第一种是现代化进程强大需求的驱动。20 世纪中后期，电子计算机、信息网络的出现带来了第三次技术革命。时至今日，200多年的工业化进程仅使不到10亿人口实现了现代化，但却已使自然资源和化石能源面临枯竭威胁，使自然环境遭受巨大破坏。面向21世纪中叶，包括中国、印度在内的20亿～30亿人致力于实现现代化，大部分发展中国家大力发展工业化，如果按照传统的发展方式，将给自然资源供给和生态环境承载能力带来更大挑战，显然难以为继。我们迫切需要开发新的资源来源，创新发展模式和途径，创建新的生产和生活方式。世界的现代化进程迫切需要一场新的科技革命和产业革命。
第二种是知识与技术体系内在矛盾的驱动。20世纪初启动的第二次科学革命，标志性成果是量子力学、相对论、宇宙大爆炸理论、DNA双螺旋结构理论、板块构造理论和计算机科学。但20世纪下半叶以来，未能出现可以与上述六大成就相提并论的理论突破或重大发现，“科学的沉寂”已达60余年。同时，科学技术知识体系的内在矛盾凸现。当今世界科学技术发展呈现出多点突破、交叉汇聚的态势，涌现出一批新兴交叉前沿方向和领域，这将推动技术革命和产业变革的来临。所以，我们说世界正处于第六次科技革命的前夜。
1.2 未来新科技革命的突破口
中科院于2012 年组织上百名专家、院士，用了大约1 年的时间研究未来可能发生重大突破的领域。我们认为，六个方面正孕育着新科技革命的重大突破口：一是基本科学问题，包括宇宙演化、物质结构、生命起源与进化、意识本质等；二是能源与资源领域，包括化石能源清洁、高效利用，先进可再生能源开发等；三是信息网络领域，包括宽带、无线、智能网络继续快速发展，超级计算、虚拟现实、网络制造与网络增值服务突飞猛进等；四是先进材料和制造领域，包括先进材料和制造的全球化、绿色化、智能化程度加速发展，制造过程的清洁、高效、环境友好水平不断提升等；五是农业领域，包括生物多样性演化过程及其机制，高效抗逆、生态农业育种科学基础与方法，营养、土壤、水、光、温度与植物相互作用的机制和控制方法等一些基本问题的突破；六是人口健康领域，包括疾病早期预测诊断与干预、干细胞与再生医学等。
以上任何一个领域的突破性原始创新，都会为新科学体系的建立打开空间，引发新的科学革命；任何一个领域的重大技术突破，都可能引发新的产业革命，为世界经济增长注入新的活力，引发新的社会变革，加速现代化和可持续发展进程。
1.3 世界各国迎接这场新科技革命的创新战略
世界主要国家为迎接新科技革命，把科技作为国家发展战略的核心，出台了一系列创新战略和行动计划。加大科技创新投入，在新能源、新材料、信息网络、生物医药、节能环保、低碳技术、绿色经济等重要领域加强布局，更加重视通过科技创新来优化就业结构、驱动可持续发展和提升国家竞争力，力图保持科技前沿领先地位，抢占未来发展制高点。
在迎接这次新科技革命的进程中，各国的创新战略是各具特色的。比如，美国在高水平就业、振兴制造业、促进经济健康发展、发展清洁能源、保持强大繁荣和全球影响力等方面采取了战略行动；日本实施了应对资源匮乏、老龄化社会和经济停滞危机的新增长战略，致力于发展绿色经济；欧盟提出智慧增长、包容增长、可持续增长，力图建立创新型新欧洲，继“地平线2020”之后又发布了“Global European 2050”，以复兴欧洲为目标，提出了中长期研发重点和政策，力图掌握未来发展主动权；俄罗斯实施了促进经济由资源型向创新型转变的战略；印度则提出要在2020年成为知识型社会与全球科技领导者。
我国在2006年的全国科技大会上作出了建设创新型国家的战略决策，发布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020 年）》。2012 年的全国科技创新大会，进一步提出加快建设创新型国家，发布了《关于深化科技体制改革，加快国家创新体系建设的意见》，明确提出到2020年进入创新型国家行列，到21世纪中叶成为世界科技强国。党的十八大首次提出创新驱动发展战略，要求把科技创新摆在国家发展全局的核心位置，大幅提升科技进步对经济增长的贡献率，加快建设创新型国家。这对科技界准确判断科技发展态势、把握发展方向提出了新的更高的要求。
1.4 新一轮科技革命给我们带来的机遇和挑战
中国的发展，机遇大于挑战，对这一点应该有坚定的信心，因为中国已经具备跨越发展的基础和条件。2020年，我国科技投入将占GDP的2.5%，根据我国GDP增速初步估算，将超过20000 亿元。同时，世界政治经济格局深度调整和新一轮科技革命也为我们创造了新的机遇。面对新一轮科技革命，发达国家和后发国家都站在同一起跑线上。作为后发国家，我们可以充分利用全球科技创新资源，有效借鉴发达国家的科技发展道路和经验，少走弯路，在更高起点上实现赶超跨越。
从世界历史来看，能否抓住科技革命的机遇，已成为一个国家兴衰的关键。从根本上说，现代化历程本质上是科技进步和创新的历史。谁抓住了科技革命的机遇，谁就将发展的主动权掌握在了自己手里。
1.5 中国要继续抓住和用好战略机遇期
必须做好应对的充分准备，顶层设计，统筹谋划，把科技摆在优先发展的战略位置，把科技作为经济发展的内生动力。要加快产业结构调整和升级的步伐，大力培育和发展战略性新兴产业，实现从制造大国向制造强国转变。战略机遇的产业基础要突出战略重点，加快关键核心技术的重大突破和集成创新。还要超前部署战略先导研究，加强前沿领域布局。同时要加强重要基础研究和交叉前沿研究布局，在物质科学、生命科学、信息科学、地球科学等可能出现革命性突破的前沿领域方向，在科学原理层面取得原创性突破，厚实发展基础，增强发展后劲。
要做到这些，必须深化科技体制改革，要从体制、机制、政策、文化等方面形成鼓励创新、有利于科技成果转移转化、有利于形成战略性新兴产业的条件和氛围，加快建设中国特色国家创新体系。同样重要的是深入实施人才强国战略，建设一支规模宏大、结构合理、质量优异的科技人才队伍。
2 何传启主任谈第六次科技革命及其带给中国的战略机遇
2011年4月，中科院中国现代化研究中心受中国科学院委托，开展了“第六次科技革命的预测研究”课题。研究中心何传启主任为该课题负责人。
2.1 新科技革命进入“倒计时”，“核心专利争夺战”已悄然展开
研究表明，第六次科技革命的预期时间是2020-2050年前后，距今只有大约10年时间。原因有三：第五次科技革命持续约70年，即将在2020年结束；分子生物学研究已经有约60年的积累，到2020年将达到爆发期；根据经济长波理论，2020 年可能是经济长波周期的一个拐点。
过去10年里，国际媒体报道了大量的科技突破，有些突破与第六次科技革命有直接或间接的关系，可以视作第六次科技革命的前兆。
目前全球数百个顶尖实验室在进行第六次科技革命关键技术的研究，公开的报道已让人眼花缭乱，没有公开和正在进行的，就更加深不可测。据此可以判断：第六次科技革命已经进入不宣而战的“核心专利争夺战”阶段，之后进行的将是爆发式的大规模市场应用。
2.2 第六次科技革命可能发生的三大转变
科技革命是科学革命和技术革命的统称。相对于前五次科技革命，第六次科技革命有可能发生三大转变。
其一，方向的转变。在前五次科技革命中，两次科学革命主要发生在物理学领域，三次技术革命主要发生在技术科学和信息科学领域，属于物质科技革命或信息科技革命。第六次科技革命有可能主要发生在生命科学领域，或者以生命科学为基础。
从目前的国际科技环境看，许多科学家认为21世纪是生物学的世纪，许多国家对生命科学的投入比较大。以上这些信息预示，第六次科技革命很可能发生在生物学领域，是一次新生物学革命。
通俗地说，前五次科技革命处理人与环境的关系问题，第六次科技革命将主要处理人类自身的问题，“革”到人类自身了。这是科技革命的一种方向转变。
其二，结构的转变。前五次科技革命主要发生在某一个学科，或在几个学科领域分别发生。第六次科技革命将可能发生在几个学科的交叉结合部。它将具有一种新的复合结构。
从人类文明和世界现代化的前沿角度看，第六次科技革命将可能以生命科学为基础，融合信息科技和纳米科技，提供提高生活质量和满足人类精神生活需要的最新科技。它将可能是三大学科（生命科技、信息科技和纳米科技）的交叉融合，并主要发生在三大学科的交叉结合部，而不是仅仅发生在单一的生命科学领域，也不是分别发生在几个学科领域。
其三，性质的转变。第六次科技革命将是第一次完整意义上的科技革命，因为它将是三大革命（科学革命、技术革命和产业革命）的交叉融合，是一次多维复合的综合型科技革命，它的影响将超越前五次科技革命。
2.3 第六次科技革命的影响将超过前五次
第六次科技革命的影响，将比前五次科技革命更深刻和宽广。主要理由有三个：其一，第六次科技革命不但是生命科技、信息科技、纳米科技等三大科技的交叉融合，更将是科学革命、技术革命和产业革命三大革命的交叉融合。这是一次“完整意义”的复合型科技革命，明显区别于前五次科技革命。其二，第六次科技革命是一次新生物学和再生革命，涉及人类自身的发展和进化，它对民族的影响超越以前的物质和信息科技革命。其三，第六次科技革命蕴涵着更巨大的经济利益和社会利益，其影响将超过前五次科技革命。例如，掌握第六次科技革命核心技术的国家，在国际信息市场、人才市场和国际军事冲突中，将具有难以动摇的战略优势。
2.4 未来人类生存的四种形式
第一种，与自然人相关的创新。对于健康人而言，科技可以拓展人的能力，改变人的生活方式，提高生活质量，满足甚至创造新的合理需求。例如：信息转换器的发明，实现人脑与电脑之间的直接信息转换，人脑可以直接“知识充电”；高仿真的两性智能人的发明，将把人从繁重的家务劳动中解放出来。
而对于非健康人来说，相关的创新包括安全高效、无损伤和无痛苦的身体检测和治疗技术；重大疾病的诊疗技术，包括肿瘤、心血管和神经系统疾病等；重大传染病的预防技术；人体主要器官和组织的移植技术，人体组织、器官和肢体的再生技术等。
第二种，与网络人相关的创新。网络人，是指生活在网络空间的虚拟人或数字人。他是自然人的一个“网络镜像”，相对独立地生存在“虚拟世界”里。网络存在一天，他就存在一天；除非人为“删除”。这是未来人类个体生存的一种形式。当自然人体离开了世界，如果没被删除，自然人体的“网络镜像”还会存在，会继续生活，这是一种“网络化永生”。
第三种，与仿生人相关的创新。仿生人，是指具有自然人体的外观形体、肌体特性、性别功能和“人格信息”的高仿真智能人。届时，仿生人就是一个活生生的“人”，不再是通常意义的机器人。他是和本体分离的、独立存在的、独立思考的“人”，是本体生命持续延续的一种表现形式。在一定程度上，仿生物质体可以无限转换，仿生信息体可以无限传递。从这个意义上说，人就可以获得“永生”。这种永生不是虚拟空间的永生，而是真正存在于现实世界之中。
第四种，与再生人相关的创新。再生人，指具有自然人的全部生物学信息、社会学信息和人格特征的“复制人”。再生人的身体来源于自然人体的体细胞培养，具有自然人的全部遗传信息，他的知识和人格来源于自然人体的“人格信息包”，具有自然人的全部或绝大部分社会学信息和人格特征，他是自然人的一个“复制体”或“新生体”，就像是自然人获得的“第二次生命”。当自然人离开这个世界的时候，再生人的“新生体”会继续生存；一代又一代传递，下代继承上代的知识，并继续前进。
2.5 中国现代化的新机遇
科学无国界，技术有专利。一般而言，科学革命是普惠的，技术革命是利益不均的。抓住科学革命机遇的国家，可以获得一些社会利益，如促进思想解放和技术进步等。抓住技术革命机遇的国家，可以获得核心专利和巨大经济利益。第六次科技革命是科学革命和技术革命的融合，蕴涵巨大的经济利益和社会利益，将在一定程度上影响国家兴衰。
前四次科技革命中，中国错失机遇；第五次科技革命中，中国反应很迅速，采取以跟踪模仿为主的战略，但没有获得理想成绩，我们在信息技术上取得的重大突破和核心专利少而又少，有世界影响的信息产品、信息品牌屈指可数。中国现行科技体制在应对第五次科技革命时绩效并不理想，同样很难保证抓住第六次科技革命的机遇。
因此，应及早改革现行的科技体制，解决科技体制的“计划性”和行政化问题；解决事业单位科技人员的医疗和养老保险问题，为他们自由流动解除后顾之忧；建立产学研协同创新的有效机制。另外，还应建立快速有效的响应机制。只有在短暂的过渡期内科学布局、有效应对，才可能抓住第六次科技革命的机遇，在新一轮的科技竞争中占据一席之地，进而获得主导权。
3 生物大时代已然来临
比尔·盖茨曾预言，下一个世界首富必将出自生物技术领域。
当今时代，生物技术的影响力远超人们想象。目前全球化学产品的产值中，约有1/5来自生物技术产品；全球近乎所有顶级化工企业都在投资生物技术研究。
生物技术即将进入大规模产业化阶段，生产用途也将从以治病为主转向延长人类生命周期、提高人类生活质量、改善生态环境等。
全球生物技术的重大进展不断，各国争先对此进行战略部署，业内对生物科技类股票的市场预期良好，这些都预示着一个世界性的“生物大时代”已然来临。
中国也不例外。产业规模的急速递增，产业大军的厉兵秣马，国家对生物产业的大力扶持，也都预示着生物产业春天的脚步更近了。
4 中国科学技术发展战略研究院王宏广副院长谈新科技革命
4.1 生物技术将引领新科技革命
我在2001年研究提出，信息技术方兴未艾，生物技术引领的新科技革命正在孕育之中，2005年提出生物经济十大趋势，2008年提出我国生物产业市场潜力在6万亿元以上，2012年提出若加上医疗、保健品等内容，大生物产业潜力将达10 万亿元左右。我始终认为这些预测是有科学依据的，科技有重大突破、市场有巨大需求、企业有巨额投资、政府有重大行动。
生物技术自从DNA双螺旋结构发现以来，已经有70年的科技积累，美国2010年科技论文的60%、科技经费的50%、专利的40%都来自生物与医药领域，医疗卫生支出已经占美国GDP的17.4%。英法德等5 个发达国家生物与医药领域科技论文都占40%以上，近10个国家医疗支出占本国GDP比例均超过了10%。
4.2 新科技革命呈现以下五大特征
以人为本——为人创造健康与幸福，不能只认GDP；绿色发展——不能以牺牲人的健康、牺牲资源环境为代价；生物主导——新能源、材料等技术共同驱动；利益共享——科技强国主导，利益多国共享；市场主导——危机激发创新，创新改变产业。
4.3 抓住新科技革命机遇需要采取一系列重大举措
要落实“新兴产业战略”，把信息、生物、新能源等作为争取并保持世界经济规模第一位的战略产业来抓；实施“新产品战略”，把开发新产品作为新时期科技工作、经济工作的一个突破口，开发一些具有国际竞争力的新产品；实施“新人才战略”，重金吸引10万名以上全球最顶尖人才到中国来。要建立新机制，深化科技体制改革，果断停止应用研究以论文为主导的评价方式，要以新产品为主导。要确立新主体，以企业为主体、市场为主导、创新为动力，迎接新科技革命的挑战。要充分发挥社会主义集中力量办大事的制度优势，发挥市场潜力大、生物资源丰富、专业人才数量多等优势，我国有望形成10万亿元的大生物产业。
5 改变人类生活的十大生物技术
生物技术全球议程委员会发布了能够帮助人类满足快速增长的能源、食物、营养，以及健康需求的“十大最重要生物技术”。这十项生物技术分别如下。
5.1 化合物、能源、燃料和原料的可持续生物生产
世界碳氢化合物化石储备花费了6亿年的积累。在20世纪，人类活动将其开采、精炼以及使用消耗近半，从而对人类温室气体的释放以及地球气候变暖起到了主要的推动作用。为了保持人类社会持续向前发展，必须使用碳中性（carbon neutral）的替代资源。实现这一目标的关键技术就是生物合成，即利用可再生的植物为原料生产化工、燃料等生物基产品。
5.2 实现食物可持续生产的生物技术
农作物的遗传改良支持了农业产量的增长。2011年，全球29个国家大约种植了4亿英亩通过生物技术开发的作物，其中19个国家是发展中国家。只要管理得当，这些作物可减少农药使用以及耕作。
5.3 利用海水的生物工艺
地球70%的表面被海水覆盖。海水是地球上最丰富的水资源，为发掘出海水的全部潜力，科学家将对在海水中生长的嗜盐细菌进行遗传改造，使其生长更快，用于生产有用的产品——化合物、燃料以及聚合材料。海洋农业也是非常有前景的技术，它的基础是来自海洋的光合作用产生的生物质，如大型藻类和微型藻。
5.4 零排放的生物处理工艺
依靠生物技术，零废弃物的可持续发展目标有可能成为现实。废弃物经过生物法再炼重新变为有用的化合物、燃料，从而实现没有净浪费的完美循环。生物技术的进步使得废弃物变得简单化，从而有利于减少有毒物质，并且有助于这些废弃物在其他过程中的利用，推动社会逐步接近零废弃物的可持续发展目标。
5.5 利用二氧化碳生产原材料
生物技术有望为解决持续上升的二氧化碳水平提供解决方案。通过利用自然生物系统的力量，科学家们正在开发一大批新的技术，将含二氧化碳以及一碳分子的废弃物转变为能源、燃料、化合物以及新的材料。
5.6 再生医学
由于人类寿命的延长以及对人体损伤的修复，再生医学已经变得越来越重要。基于各种生物材料的组织工程的发展也推动了再生医学的发展。最近，干细胞，尤其是诱导多能干细胞已经证明了再生医学的发展前景。组织工程和干细胞（包括诱导多能干细胞）技术的联合，将在不久的未来实现对受损或衰老的人类器官的替换。
5.7 药物和疫苗的快速、准确的研发与生产
全球性的流行病依然是人类面临的最真实、最严重的威胁之一。生物技术在快速确定生物威胁、研发并生产潜在疗法等方面具有巨大的潜力。前沿的生物技术已经具有了针对任何病毒目标快速生产治疗药物和疫苗的潜力。这些技术（包括信使疗法、免疫疗法、结合的纳米颗粒、基于结构的改造等）已经为改善全球健康带来了实质性的候选药物或疗法。
5.8 准确、快速、便宜、个体化的诊断与预后
寻找更好的药物靶标，并结合纳米技术和信息技术，有可能开发快速、准确、具有个性化且价格便宜的诊断与预后系统。
5.9 改善土壤与水资源的生物技术
耕地和淡水是地球上最为重要的有限资源。滥用和不恰当使用给这些资源带来了威胁，同时对这些资源的需求量也在增长。生物技术的发展已经带来了一些技术，可以恢复这些资源的可用性。生物修复、生物再生、生物放大等新一代技术不仅可以进一步恢复这些资源，也可以提高这些资源的利用潜力。
5.10 基因组测序推动医疗健康发展
对人类30亿碱基对的分析让我们知道，人与人之间存在数百万碱基对的差异。在多数情况下，这些差异不会造成任何问题，但在少数情况下，它们会引发疾病或者是疾病易感性。我们对这些遗传变异以及它们表型结果的理解，将持续不断地对医学研究和实践产生推动作用。
6 个人基因组时代或将到来，它向人们展示了诱人的前景
2003年4月14日，中、美、日、德、法、英6国科学家宣布，被称为人类“生命天书”的人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。
2013年2月，美国总统奥巴马在其第二任期的首个国情咨文中指出：“我们在人类基因组计划中每投入1美元，就会给我们的经济带来140美元的回报。”目前基因组学时代虽然才刚刚拉开帷幕，但它已向人们展示了诱人前景。过去十年中，科学家在人类基因组序列图的基础上，取得了一些里程碑式的成就。
6.1 基因组测序技术的飞速发展导致其成本直线下降，医学应用继而成为现实
人类基因组序列图绘制历时13年，花费27亿美元。到人类基因组序列图绘制完成的2003年，个人基因组测序成本仍然介于1000万至5000万美元之间，测序时间需要3～4个月。而今天，成本不到5000美元，且只需要1～2天的时间。
美国国家人类基因组研究所提供的数据显示，目前全球已有数千人绘制了个人基因组图。而随着基因组测序成本进一步下降，这一数字预计将迅速增加。有人乐观地预测，到2020 年，每个新生儿都能被绘制基因组图。还有人预测，届时我们或许可以为个人的精子、卵子、早期胚胎和干细胞等绘制一份基因组图，以发现疾病风险。
6.2 随着对基因组图研究的日益深入，找到的致病突变基因数量迅速增加
据美国国家人类基因组研究所统计，1990年人类基因组计划开始时，已知的致病突变基因数量是53个，而今天则超过2900个。对疾病基因根源的认识将有助于对症下药。比如说，药物曲妥珠单抗（赫赛汀）只对HER2 基因阳性乳腺癌患者有效，吉非替尼（易瑞沙）和厄洛替尼（特罗凯）只对EGFR突变基因的肺癌患者有效，而西妥昔单抗（爱比妥）和帕尼单抗（维克替比）则对KRAS基因突变的结肠癌患者无效。
6.3 基因测序会给患者带来前所未有的福音
首先，这一技术可以帮助提前筛查特定个人可能容易患上哪些类型的疾病；其次，一旦出现疾病征兆，基因测序技术可以马上进行检查以确认病情；第三，在确诊后，基因测序技术可用于找到最合适的对症药方；最后，在治疗期间，测序技术可以全程监测。临床上，基因测序已开始应用于癌症、遗传性疾病等领域。
6.4 基因组测序和个性化医疗即将迈入爆发式增长阶段
据花旗集团预测，基因测序及治疗市场的规模，将由2005 年的7 亿美元增长至2015 年的21 亿美元。查明不同人的基因组成与潜在疾病的关系并开发个性化的医药，成为生命科学新的研究方向。基因测序和个性化医疗的潜在受益者可能包括基因测序仪器和试剂盒的生产企业、生物医药和诊疗企业，以及医生、患者等终端用户等。在美国股市，生产基因测序仪的 Life技术公司的股价近期达到历史新高，从2009 年的不到25 美元，涨到目前的75 美元左右，涨幅高达200%。而从事基因测序技术研究和开发的 Illumina公司的股价，目前也接近历史最高水平，自2012 年以来的涨幅超过130%。
7 美英科学家预言未来十大科学突破，生命科学和生物技术占5 席
一些全球最著名的科学家最近接受了英国广播公司的采访，对未来可能出现的“十大科学突破”进行了大胆的预测，其中生命科学和生物技术占以下5席。
7.1 能制造氢气的高效人造“光合”树叶
大多数植物光合作用吸收的光能只有大约1%转变成糖分。科学家希望能造出一种“人造树叶”，可以使吸收的太阳能有高达20%能转化为氢气。2011年，美国麻省理工学院的科学家丹尼尔·诺赛拉发明了一个“人造树叶”设备，它上面覆有硅光电管，当将它插入水中并暴露于阳光下，一侧就会产生氢气，另一侧则会产生氧气。可是，该人造树叶的“光合”效率仍然太低。未来几年科学家将能制造出一种高效率的“光合”设备，可以用阳光和水来直接制造大量的燃料。
7.2 用3D 生物打印机打印DNA
据美国生物学家克雷格·万特预测，在不久的将来，人类可以用3D打印机直接打印DNA和流感疫苗。美国科学家正在研究将DNA转化成计算机二进制编码信息，这一数字信息可以通过电子邮件在不到一秒钟内传到世界各地；科学家同时也正在研制一种被称作“数字生物学转换器”的设备，它可以将通过电子邮件收到的DNA数字编码信息重新转换成有效的生物DNA，可以打印制造出胰岛素或流感疫苗，有效的疫苗将会在几秒钟内传遍世界各地。
7.3 用量子工具研究和攻克癌症
英国萨里大学物理学教授杰姆·艾尔-哈利利预测，在接下来的一年中，科学家将有望利用量子工具来研究癌症病因，从而力求战胜癌症病魔对人类的肆虐。量子力学是原子和分子层面的奇怪力学，可能在DNA的基因突变中扮演着某种重要的角色。所以许多科学家都希望能解开量子力学在癌症中扮演的角色，以发展出新的科技来帮助人们防治和战胜癌症病魔。
7.4 解开大脑密码，修补大脑损伤
大脑拥有它自己独特的信息传递密码，在大脑中传递各种信息。如果科学家能够解开大脑的信息传递密码，就可以修补大脑的任何损伤，包括避开死去的听觉细胞或因为中风而受伤的大脑区域，使大脑能够重新接收到各种信号，将会产生划时代的意义。目前，科学家已经破解出视网膜发向大脑的信息代码，通过这一“解密”，科学家已经可以借助高科技设备让视网膜受损的盲人重见光明。
7.5 人类微生物组计划：微生物生态环境使你更健康
研究发现，一个生态环境中拥有更多种类的微生物，那么在该环境中的人就会更少得病。看不见的微生物世界时时刻刻影响和决定着人们的身体健康，已经发起的“人类微生物组计划”正在鉴别和确认那些生活在我们身体中和生活环境中的各种微生物群体。我们90%的时间都生活在户内，那些看不见的微生物生态环境如何影响着居住者的健康，有望在未来几年获得一个确切的答案。
8 基因大数据将改变人类的未来
由中美创新协会、北京市科学技术协会和动点科技三方联合举办的大数据创新峰会上，华大基因首席运营官尹烨的演讲赢得了观众的“满堂彩”。
8.1 生命科学会成为世界的主角
在古罗马时，人类还无法计算10000 以上的数据；在阿波罗登月的时候，当时导航的芯片只有4 K大小；10年前，我们还认为20 G的数据永远填不满；但是在曼哈顿原子弹计划的时候，其裂变的数量级已经达到了ZB。其实人类肯定不是第一次遇到大数据的问题，只不过“大”的定义在不断地变化。
从最早的亚里士多德、牛顿，到爱因斯坦，这中间产生了一个又一个大数据。今天走到了生命科学大数据。
尹烨在演讲中表示，生命科学会成为世界的主角，整个生物组学的大数据已经达到10的60次方的数量级，而人类现在只完成了10的21次方。现在华大基因一年的数据产生量就高达20PB，这是该领域内最大的数据。
8.2 没有大数据，我们将寸步难行
尹烨说，今天生物科学最大的挑战是什么？如果把地球51 亿年的经历算成一年：那么1月1日地球诞生；9月20日才诞生了真核细胞；最后一个月第一天终于出现了恐龙；12月25日出现了灵长目动物；12月30 日猿类出现；12 月31 日才出现了会说话的人类。我们的一生跟地球相比，还不到一秒钟。而我们要用不到一秒钟的时间，去理解过去23小时59分钟所有发生的事情。没有大数据，我们今天将寸步难行。
他说，为什么讲基因组学会是人类大数据的先锋？因为把每个人的单体拿出来，一个人就需要100 GB的数据，中国有10亿人，全世界有70亿人，这是多么大的一个数据量。所以基因组测序必然是大数据的先锋。
8.3 不要随机样本，而要全体数据《连线》的主编克里斯·安德森认为，数据爆炸使科学的研究方法都落伍了。统计学盛行不过百年，但是现在已经过时了，最好的统计方法就是穷举，这就是统计学的革命。全数据模式：样本＝总体。
第一个人的基因组，全世界做了13年，花费了近30亿美金；第一个黄种人的基因组，华大基因做了大半年，花费数千万；而今天，个人的基因组测序成本已经逼近了1000美金大关。这说明，人人基因组的时代即将到来。从实验科学，到理论科学，到计算科学，最后到密集数据分析，这是一个自然科学研究方式的发展过程。
8.4 亩产过吨的水稻，群体研究
亩产水稻过1 t是一个梦吗？华大基因在全世界找到了25种栽培稻和24种野生稻，并对所有的水稻做基因分析。1988年以来，只有37个被克隆。用华大基因的方式，直接扫描了这49种水稻，一共找到162个基因，这些基因决定了可以培养出亩产上吨的水稻。
华大在和比尔·盖茨合作的过程中，不是在地里种粮食，而是通过计算机算出来。一珠玉米的基因组是250G，测完5000珠，R的2次方是0.78，需要30T的计算能力。这就是全新的挑战，我们会发现在电脑上算一下，要比在地里种一下快很多。
8.5 大数据是未来整个生物产业的全新方向
医疗产业和健康产业是两个根本不同的产业。虽然全世界都在搞医改，其实现在的医疗模式根本不适合人类现有的生产和生活方式。而大数据就是未来整个生物产业的全新方向。吃药不可能让一个民族富强！
基因决定每个人生命的表情。人类和猩猩的差距其实只有千分之一的分别。通过一滴血就可以很轻松地得到我们的基因信息。
9 生物学技术的发展为人类社会带来质的飞跃
在“2045全球未来会议”上获得的信息，将会彻底改变我们的观念。
9.1 分子计算机
未来的计算机或许不是硅元素而是由DNA 制造的。哈佛医学院的一位遗传学家George Church在“2045全球未来会议”上提出：在某些指标上，DNA计算机已经超过传统的计算机。计算机芯片都是由运行指定数学函数的逻辑门构成的。同样，这些逻辑门是可以使用DNA建造的。
9.2 光遗传学
光遗传学是一项用于控制个体神经元的新兴技术。科学家们应用基因治疗领域的方法，将一些藻类和其他生物的光敏基因注入到动物神经元中，使这些细胞对光做出“打开”或者“关闭”的反应。借助光遗传学技术，研究人员能够从被动观察转变到主动控制。比如说，科学家们可以打开嗅觉神经元让动物“嗅到”光线。
9.3 仿生学肢体
今天的假肢技术都是非常先进的。在“2045 全球未来会议”上，英国人 Nigel Ackland展示了他的人造手臂，它可以通过上部手臂肌肉的信号直接进行控制。随着脑机接口技术的发展，一些仿生学手臂能够直接由大脑控制。科学家称，接下来面临的挑战将是假肢的感觉反馈技术。
9.4 脑机接口
最近几年脑机接口技术已获得巨大进步。一些脑机接口技术的目标是让因脊椎受伤、中风或者脑部疾病瘫痪的人恢复移动性，或者恢复视力、听力等感觉，恢复记忆的脑机接口也正在开发。植入大脑运动区域的脑机接口能记录代表特定运动的脑电信号，然后计算机破译这些信号并使用它们来控制计算机光标或者假肢。
9.5 令人吃惊的人形机器人
日本机器人专家Hiroshi Ishiguro在“2045全球未来会议”上展示了一种克隆他自己的先进机器人。有人推测，未来的人形机器人可能与人类毫无区别，可以作为孩子的玩伴，甚至作为婚姻对象或者性伴侣。参考文献
［1］李玉梅.白春礼：把握新科技革命机遇助力美丽中国梦.学习时报，2013-05-27.
［2］白春礼：新一轮科技革命将推动中国跨越式发展.新华社，2012-10-30.
［3］专家预测：第六次科技革命进入倒计时.人民日报，2012-05-16.
［4］何传启.第六次科技革命带给中国战略机遇.中国生物技术信息网，2012-03-26.
［5］生物大时代.科学时报，2013-01-05.
［6］王宏广：我国大生物产业有10万亿元的潜力.科技日报，2013-01-27.
［7］改变人类生活的十大生物技术.中国教育装备采购网，2013-03-01.
［8］人类“生命天书”走过十年个人基因组时代或将到来.中华网，2013-06-04.
［9］盘点10大颠覆性创新叱咤全球市场.中国证券网，2013-06-04.
［10］美英科学家预言未来十大科学突破.长江网，2013-05-28.
［11］基因大数据将改变人类的未来.中国IDC圈，2013-06-24.
［12］生物学技术的发展为人类社会带来质的飞跃.腾讯科学，2013-08-12.2012年世界生物技术、生命科学成就集锦
1《科学》杂志公布2012 年度十大科学突破，生物技术、生命科学占六席
1.1 丹尼索瓦人基因组
一种将特定分子绑定在脱氧核糖核酸（DNA）单链上的新技术帮助研究人员仅用一块远古人的小指骨碎片，就完成丹尼索瓦人完整的基因组测序。该基因组序列让研究人员能够将丹尼索瓦人——与尼安德特人密切相关的古老人类——与现代人进行比较。研究显示，该指骨属于生活在7.4万年至8.2万年之间的一个眼睛、毛发和皮肤均为棕色的女孩，她死于西伯利亚。
1.2 让干细胞形成卵子
日本研究人员证实，小鼠的胚胎干细胞可被诱导成为具有生育能力的卵细胞。在研究中，他们让实验室中受精的细胞在代孕母体发育并产下小鼠幼仔。这种方法要求发育中的卵子在雌性小鼠体内存留一段时间。
1.3 X 射线激光解开蛋白质的结构
研究人员用一种比传统的同步加速辐射源亮10亿倍的X射线激光确认了布氏锥虫所需的一种酶的结构，这种寄生虫是引起非洲昏睡病的原因。新的研究进展证明了X射线激光解密蛋白质的潜力，而这是传统的X射线源无法做到的。
1.4 基因组的精密工程
通常，人们无法确定对高级生物的DNA进行修改和删除的最终结果。然而，在2012年，名为“转录激活子样效应因子核酸酶”（TALENs）的工具赋予了研究人员改变或关闭斑马鱼、蟾蜍、牲畜及其他动物甚至患者的细胞中特定基因的能力。这种技术以及其他新兴的技术与已有的基因靶向技术一样廉价和有效，同时它能让研究人员在健康人和患者中确认基因及变异的特定作用。
1.5“DNA 元素百科全书”（ENCODE）项目
今年，超过30篇文章报道的一项长达10年的研究显示，人类基因组比研究人员曾经认为的更具“功能”。尽管只有2%的基因组会为实际蛋白编码，但ENCODE研究项目表明，基因组的大约80%是有活性的，可帮助开启或关闭基因。这些新的细节有望帮助研究人员理解基因受到控制的途径，以及澄清某些疾病的遗传学风险因子。
1.6 大脑/机器界面
曾经用大脑神经记录移动电脑荧幕上光标的同一个研究团队在2012 年向人们展示，瘫痪的患者能够用他们的思想来移动一个机械臂并从事复杂的三维运动。该技术虽然仍处于试验阶段且极端昂贵，但科学家希望更先进的计算程序可改善这种神经性假体，以帮助因中风、脊髓损伤及其他疾病导致瘫痪的患者。
2 美《发现》杂志评出2012 年十大科学新闻，生物技术、生命科学占四席
2.1 普查人体内部世界
2012年，两个大型项目的科学家对人体的内部世界进行了迄今为止最全面的普查，发现人体内有100万亿个细菌、病毒和其他微生物。
总部设在美国的“人类微生物组项目”利用基因组分析法，对200 多名美国人的鼻子、牙龈、扁桃体、生殖道和内脏中的微生物进行了身份鉴别。同时，欧洲“人体肠道微生物基因组研究计划”发现，每个人的身体可支持多种不同的微生物生态系统，而且人类微生物组因人而异，差别甚大。
2.2 老爸爸产生新突变
虽然大量研究突出了通过大龄母亲传递基因突变的风险，但2012年研究表明，对大龄父亲来说也存在类似的风险。一项以患有自闭症或精神分裂症个体为对象的研究发现，他们收到的来自父亲的新基因突变是来自母亲的4 倍。西方国家父亲年龄的上升或许导致了近年来自闭症的增加。
2.3 意念控制机器人初次登台
在中风瘫痪14年后，今年58岁的凯蒂·哈钦森拿起了一杯咖啡，把它送到嘴边，并喝了一口。她通过意念控制机器手臂完成了这一壮举。
该技术由美国布朗大学脑研所开发。研究人员在哈钦森大脑中植入硅芯片，可对其神经元电信号进行高清晰度的观察。他们要求凯蒂想像自己正在用其手臂执行一项基本任务，然后观察其大脑是如何反应的。通过将她的运动与相应的神经信号进行匹配，研究人员能够编写计算机代码，将她的想法翻译成机器手臂的动作。
这种大脑植入技术未来或会给那些失去四肢控制力的患者带来治愈希望。通过鉴别大脑功能与健康人有何不同及何处不同，该技术的应用范围还可扩展到如精神分裂症和抑郁症等精神疾病患者。
2.4 社交时差反应
今年的部分研究强调了8h睡眠和有规律作息的重要性。睡眠不足会阻碍身体分解糖的能力，以及你的大脑告诉你什么时候已饱了的能力。如果你在1 周内睡眠不足，并尝试在周末弥补回来，那么你得抑郁症和肥胖症的几率就会升高。如果你的睡眠时间越来越少，而且还失眠，那么你得高血压的风险也会升高。研究人员还发现，睡眠障碍和阿尔茨海默症、癌症死亡率、高血糖（2型糖尿病前兆）之间存在关联。
3 英国《新科学家》周刊评选出2012 年生命科学十大新发现
英国《新科学家》周刊网站报道称，2012 年，人们对生命的极限有了更多了解；2012年同样告诉人们以下生命科学十大新发现，包括：
古人类食谱是树皮、水果和树叶。南方古猿源泉种是生活在200 万年前的人类家族成员，他们的饮食与其他已知人科物种都不一样。
被掩埋的微生物存在于生死之间。太平洋海床下30米处的沉积物中仅仅含有极少量的营养物质，所以那里的微生物几乎不能为自身细胞功能提供能量，但它们或许已经活了数千年。
朊病毒指向新的进化方式。科学家在研究酵母时发现，有一种生物进化方式与DNA的基因变异或外部变化状况无关。
人类是否诞生于所有瘟疫之祖的怀抱？人类的祖先在人类进化的早期阶段关闭了两个重要的基因。这种做法或许有助于人们抵御某种细菌性流行病。
首批陆地植物把地球带入冰河时代。首批简单的苔藓植物在陆地上开辟疆土时导致地球上出现大面积冰盖，由此引发了物种大灭绝。
生物钟早在25亿年前就开始走动了。存在于几乎所有生命形式中的一种酶会一天24小时发挥作用，而它的出现正值生物进化的关键时刻。
中国的人类化石不同于任何已知物种。新发现的中国云南“马鹿洞人”表现出现代与原始人类特征的奇特混搭。他们究竟来自何方？
长鳞龙比恐龙更早发育出羽毛状身体结构。比首批身披羽毛的恐龙早8000万年左右，长鳞龙（虽然在名称中带有“龙”字，但它不属于恐龙，而是类似于今天的蜥蜴）就已经借助相同的基因发育出令人惊叹的类似结构了。
DNA很可能在生命诞生以前的很长一段时间里就已经存在了。科学家原以为生命起源于比DNA结构简单的核糖核酸（RNA），但这种说法现在显得不那么牢靠了，因为有人利用基本化学物质直接创造出一个类似DNA的分子。
抓住光合作用改变世界的瞬间。地质学家首次发现现代光合作用在24亿年前发生进化的证据。
4 两院院士评选出2012 年世界十大科技进展，生物技术、生命科学占四席
4.1 加拿大科学家开发出人造大脑
加拿大滑铁卢大学一个科学家小组已经开发出迄今为止最接近真实大脑的功能大脑模型。这个名为Spaun的大脑由250万个模拟神经元组成，能执行8种不同类型的任务，从描摹、计算、问题回答到流体推理，机械臂会描绘出任务输出。它拥有的一个数码眼睛，可以用来进行视觉输入。它甚至能通过智商（IQ）的基本测试。该研究成果发表在《科学》杂志上。
4.2 癌症干细胞研究获新证据《自然》、《科学》杂志网络版发表的3篇论文提供了新的证据，表明在某些脑、皮肤和肠道肿瘤中，癌症干细胞确实是肿瘤生长的源头。研究人员相信，搞清哪些癌症可能源于癌症干细胞是今后更有效治疗的关键。
4.3 日本科学家首次用“人造”卵子产下小鼠
研究人员从ES和iPS细胞入手，培育形成了与原生殖细胞类似的细胞。随后将这些原始细胞与小鼠胎儿的卵巢细胞相混合，从而形成了再造的卵巢，并最终将其移植到活体小鼠的正常卵巢中。4周零4天后，那些与原生殖细胞类似的细胞发育成为卵母细胞。进行体外授精后再将得到的胚胎移植进代孕母体内。大约3 周后，正常的小鼠崽诞生了。《科学》杂志上报告了这一研究成果。
4.4 德国首次从皮肤细胞中培养出成体干细胞
马普协会的研究人员将实验鼠皮肤细胞放在特定培养环境中，皮肤细胞在特殊生长因子的诱导下，成功“变身”成体神经干细胞。这种方法为全球首创，可更有针对性、更安全地实现特定组织再生，具有巨大的医学应用前景。
5 隆力奇杯2012 年国际十大科技新闻，生物技术、生命科学占五席
5.1 人工合成的XNA 可实现DNA 功能
英国医学研究委员会分子生物学实验室等机构的研究人员人工合成了一种名为XNA的物质，在许多关键功能上可替代DNA。它也能存储遗传信息，准确度高达95%以上。它具有抗生物降解特性，比天然DNA更坚固，将来应用在核苷酸（DNA的基本组成单位）治疗方面更具优势。
XNA的合成仍然遵循天然DNA的结构规律，所不同的是，其每一个部分都可用结构原理类似的物质来取代——这可以改变原来DNA的某些固有性能，达到不同的应用目的。也正是二者之间的不尽相同，说明 DNA 不一定是携带生命遗传密码的唯一载体。
5.2 人类首次可用意念控制机械手臂取物
美国匹兹堡大学的研究人员报告说，在一位高位截瘫的53岁女性脑部植入两块电极后，经过数周的练习，她已能轻松操控机械臂把物体移送到目标位置，包括喂自己吃巧克力，其动作更加流畅和自然，成功率达到91.6%。这也是目前所有瘫痪患者用脑机接口技术所完成的最棒的一次展示。
5.3 第一种艾滋病预防药物在美上市
美国食品与药物管理局（FDA）批准“特鲁瓦达”（Truvada）上市，以帮助高危人群预防艾滋病病毒（HIV）感染。结果显示，一方感染艾滋病病毒，一方健康的异性恋伴侣服用“特鲁瓦达”后，感染病毒的几率能降低75%。这是“抗艾”30年以来的里程碑事件。
5.4 DNA 成为已知存储密度最高的介质
哈佛大学研究人员进行了迄今为止使用DNA遗传物质储存数据量最大的一次实验。利用DNA的4个碱基进行编码，他们成功将一本遗传学课本的全部内容写进了一小段DNA序列，确切来说，是将53400个单词、11张图片和1个Java程序共计527万比特的数据存储在了不到1pg（1pg＝1万亿分之一克）的DNA中。利用测序仪对DNA测序，就是将数据读取出来的过程。结果显示，这个存储系统的底层读取错误率为每百万比特只有两个错误。这项最新突破有可能彻底革新我们存储数据的能力。
5.5 加拿大开发出具备简单认知能力的虚拟大脑
加拿大滑铁卢大学的神经学家团队利用超级计算机技术，创造了一个具备简单认知能力、有250万个模拟“神经元”的虚拟大脑，命名为“Spaun”。
它可执行多项简单的认知任务，对别人提出的问题或自己“观察”到的事物作出回应；也有一定的记忆力，可依次将之前看过的一连串数字写出来；它甚至通过了最基本的智商测试；并能展示这些功能如何作用于各种行为，帮助人类更清晰化地了解我们大脑的结构与运行。参考文献
［1］《科学》杂志公布2012年度十大科学突破.科技日报，2012-12-21.
［2］美《发现》杂志评出2012年十大科学新闻.科技日报，2012-12-25.
［3］英《新科学家》周刊评选出2012年生命科学十大新发现.参考消息，2013-01-05.
［4］两院院士评选出2012年中国和世界十大科技进展新闻.新华社，2013-01-20.
［5］隆力奇杯2012年国际十大科技新闻解读.科技日报，2012-12-28.2012年国内生物技术、生命科学成就集锦
1 2012 年度“中国科学十大进展”发布，生物技术、生命科学占六席
这六大进展是：阐明二叠-三叠纪之交生物大灭绝及其复苏模式和原因；揭示两种天然产物靶向特异蛋白治疗白血病的机制；证实单倍体孤雄干细胞具有可替代精子和快速传递基因修饰的能力；生态学试验证实Bt转基因棉花种植可促进对害虫的生物控制；解析出TAL效应蛋白特异性识别DNA的结构基础；揭示营养匮乏引发细胞自噬的分子机制。
该评选活动由科技部基础研究管理中心会同《科技导报》编辑部、《中国科学院院刊》编辑部、《中国科学基金》编辑部和《中国基础科学》编辑部共同举办。评选程序分为推荐、初评、函评和发布4个环节。最终结果由中国科学院院士、中国工程院院士、973计划顾问组和咨询组专家、973计划项目首席科学家、国家重点实验室主任等专家投票选出。
2 2012 年度中国高校十大科技进展揭晓，生物技术、生命科学占七席
2.1 全基因组外显子分析发现汗孔角化症、掌跖角化症和遗传性少毛症致病基因
由张学军教授领衔的安徽医科大学皮肤病学教育部重点实验室联合深圳华大基因研究院、中南大学等，通过全基因组外显子测序分析，在既往定位的连锁区域，揭示甲羟戊酸激酶（MVK）基因是汗孔角化症、掌跖角化症和遗传性少毛症的特异性致病基因，阐明了发病机制，为其基因诊断、产前诊断和遗传咨询提供了特异性分子标志，为药物研发提供了新思路。
2.2 牦牛基因组及对高海拔的生命适应
兰州大学刘建全教授带领的研究团队，与合作单位一起，完成了牦牛的基因组测序，进而系统阐述了牦牛适应高原的遗传学机制，如鉴定了牦牛基因组中通过基因家族扩张等方式产生的、与能量代谢和低氧应答密切相关的新基因，鉴定了这些通路上发生特异位点变异的关键基因。该研究不仅能加速牦牛农艺重要性状的遗传分析，还能帮助人类理解和治疗高原反应和低氧导致的有关疾病。
该成果发表在2012年8 月的Nature Genetics杂志上，并被选为该期的封面标题论文；Science杂志新闻部也以“What gets yaks high”为题进行了在线评论，The Scientist等上百家网站和杂志也对该研究进行了报道。
2.3 脑起搏器研究
植入人体的脑深部刺激器俗称“脑起搏器”。清华大学李路明教授领导的团队从2000年开始脑起搏器研究，经过不懈努力，攻克集成制造、测试、可靠性等技术难关，建立了由26项发明专利组成的知识产权网络，研制成功脑起搏器；进而突破了对植入体内的脑起搏器进行无线充电的技术，研制成功可充电脑起搏器。迄今为止，已经完成40例脑起搏器临床试验，完成53例可充电脑起搏器临床试验，均取得了显著疗效。
脑起搏器的研制成功标志着我国成为继美国之后全球第二个有能力研发、生产脑起搏器的国家，对我国自主高端医疗器械的研发和产业化具有极重要的示范意义。
2.4 基于生物质大分子的新材料和生化品
武汉大学天然高分子及高分子物理课题组在张俐娜院士带领下，开创了纤维素、甲壳素、聚苯胺等难溶大分子在水溶剂体系低温溶解的崭新技术，并提出低温溶解新机制。他们通过大量实验证据提出了大分子和溶剂小分子自组装形成低温下较稳定的水溶性氢键配体从而引起大分子溶解的新机制。该溶解过程清洁无污染，成本低廉，是真正的“绿色”工艺，被国际上评价为纤维素加工技术上的一大里程碑。基于该低温溶解体系，他们开发了一系列新材料和生化品，还系统研究了香菇多糖、茯苓多糖等80多种多糖分子链构象及其构效关系。这些创新成果不仅具有较高学术水平，而且能满足国民经济发展的需求，符合国家可持续发展的战略。
2012年张俐娜院士获得国际纤维素和再生资源材料领域最高奖——美国化学会Anselme Payen奖，成为半个世纪以来获得该奖的第一位中国人，也是第一位女性科学家。
2.5 重组戊型肝炎疫苗的研制
由厦门大学、养生堂万泰公司联合研制的重组戊型肝炎疫苗（大肠埃希菌）已获得国家一类新药证书和生产文号，成为世界上第一个用于预防戊型肝炎的疫苗。这是全世界戊肝预防与控制领域的一个重大突破。厦门大学的戊肝疫苗项目课题组取得了保护性抗原识别及结构表征、病毒颗粒组装机制等多项核心原创发现，并逐步构建起了独特的原核表达类病毒颗粒疫苗的核心技术体系。
2.6 古-中生代之交海水温度变化与生物演化
发生于2.52亿年前古-中生代之交的生物大灭绝，是地球历史上比恐龙灭绝还严重的一次最大灭绝事件，造成了当时世界上绝大多数物种的消失。中国地质大学（武汉）研究小组与英国利兹大学、德国爱尔兰根大学等单位合作，通过对华南地区大量海相微体化石牙形石的氧同位素分析，首次定量地构建了该时期赤道低纬度地区高精度的古海水温度变化曲线。研究表明，古-中生代之交，从冰室气候到温室气候转变，极端高温气候一直延续了近500 万年。该研究揭示了在极端温室条件下环境变化与生物演化的关系，证实了气候极度暖化可以是物种灭绝的一个直接原因，并抑制生态系的发展。
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