近期，西湖大学未来产业研究中心发布了《未来产业发展趋势研究2023：未来生物医药》。报告采用人工智能文本分析技术对全球生物医药技术进行数据挖掘和分析，识别出我国未来生物医药产业发展的重点方向，并有针对性地提出一系列政策建议。本文是该研究系列报告之四，后续内容公众号“细胞基因疗法”也将陆续连载，敬请关注。
未来生物医药产业的发展方向受技术突破难度和产业发展前景等因素影响，具有巨大的不确定性。我们挖掘出对全球生物医药产业发展方向将可能产生重大影响的30项关键技术，通过专家问卷等方式遴选出在我国具有较好技术突破前景和较大产业培育价值的技术领域。了解把握全球生物医药研发热点技术对于我国科学布局生物医药关键技术研发方向、制定更有针对性的创新扶持政策具有重要现实意义。考虑到对已有专利等科研和产业化成果进行分析的传统研究范式无法突破“专利墙”制约，为了更好地分析研判全球主要国家正在开展且尚未形成“专利墙”的生物医药技术科研布局方向，我们创造性地从处于创新早期的全球科研项目立项入手，对目前全球主要国家的主要科研资助机构近5年（2018年1月1日至2022年8月31日）所支持的27911个生物医药技术研究项目进行大数据挖掘和分析，综合运用无监督短语抽取、文本核心内容筛选、短语挖掘和扩充等AI技术并结合领域专家验证，梳理出当前全球主要国家生物医药技术前沿重点布局的30个热点技术方向（见表1和图1）。这30个热点技术既涵盖基因编辑（Gene editing）、药物递送（Drug delivery）、诱导型人工多能干细胞（Induced pluripotent stem cell）等主流热点，也包含空间转录组学（Spatial transcriptomics）、异种移植（Xenotransplantation）、相分离（Phase separation）等潜在研究热点，代表了发达国家未来生物医药产业的布局。
上述30个热点技术领域覆盖11658个在研科研项目，占全部样本的41.8%，共计得到99.59亿美元的科研经费资助。其中，关于基因编辑工具CRISPR-Cas技术的研究项目最多，达1478项；关于蛋白质组学技术的项目资助金额最多，达12.66亿美元，占全部资助金额的12.7%。显然，这些关键技术点或是当前生物医药的重点研究方向，或是涉及未来生物医药的关键共性技术，或是未来生物医药创新技术相关的基础原理研究。可以预见，这30个得到主要发达国家生物医学科研机构重点支持布局的技术领域将在未来5年左右产生重大技术突破并在未来8—10年具备产业化条件，从而创造出全球生物医药产业发展的新机遇。不同技术研究热度不同。每类技术的项目数量与总资助金额高度正相关（见图2），每类技术的研究项目数量和累计总资助金额基本可以反映该技术当前研究热度（见图3）。其中，CRISPR-Cas和蛋白质组学无论是资助项目数量还是总资助金额，都远超其它技术点，在癌症、艾滋病等研究领域有着极为基础性的应用。例如，天普大学2021年承接的，名为“CRISPR for Cure”的NIH资助研究项目（项目号：UM1AI164568），致力于开发基于CRISPR的HIV治愈方法。斯克利普斯研究所（Scripps Research）连续5年（2018—2022年）承接名为“Chemical Proteomic Platforms for Radically Expanding Cancer Druggability”的NIH资助研究项目（项目号：R35CA231991），致力于持续建设可用于研究癌症成药性的化学蛋白质组学平台。
图1 关键技术点词云图（技术点单词大小与资助总金额成正比）
不同技术资助强度不同。在全部30项关键技术中，疫苗设计（233.75万美元）、空间转录组学（139.31万美元）、mRNA疫苗（123.04万美元）、代谢组学（119.94万美元）、抗逆转录病毒疗法（115.67万美元）的项目平均资助金额较高；CRISPR-Cas（56.54万美元）、靶向蛋白质降解（49.10万美元）、免疫检查点抑制剂（48.31万美元）技术的项目平均资助金额相对偏低。其中，疫苗设计研究项目的平均资助金额达233.75万美元，是所有技术点中平均资助金额最高的，既表明新冠疫情背景下疫苗研究的重要性，也说明疫苗研究耗资较大，需要较强的资金投入力度。而技术点之间投入强度的差异性表明，不同技术点对于资金投入的需求存在客观差异，需要根据技术点本身的科研特性确定资助强度。
图3 关键技术点研究热度图（图形大小与资助总金额正相关）
资助和承接主体呈现多样化。为了进一步了解挖掘出来的30项关键技术的主要资助机构和对应的被资助研究单位分布情况，有利于研究人员进一步追踪相关进展，课题组对重点资助机构和被资助机构排名前3的单位进行了分析（详见附件）。从资助方来看，美国国立卫生研究院（NIH）在大部分领域都是最大的资助方，各出资机构在基因编辑和药物递送等主流关键技术点上都有涉及，但在具体的关键技术点布局上存在差异。例如，日本科学技术振兴机构（JST）在CRISPR-Cas、免疫检查点抑制剂（Immune checkpoint inhibitor）、类器官（Organoid）、异种移植（Xenotransplantation）、药物递送（Drug delivery）技术点上的资助项目领先于其它研究出资机构，德国科学基金会（DFG）则在表观遗传疗法（Epigenetic therapy）、全转录组测序（Whole transcriptome）、单细胞测序（Single-cell sequencing）、高通量测序（High-throughput sequencing）、代谢组学（Metabolomics）等技术点上的投入领先[1]。从被资助方来看，高校是主要的项目承接方，斯坦福大学、哈佛大学、耶鲁大学、杜克大学、宾夕法尼亚大学、剑桥大学、约翰霍普金斯大学等传统名校综合研究能力较强，在诸多技术点上都有较强的技术储备。西奈山伊坎医学院（Icahn School of Medicine at Mount Sinai）、贝勒医学院（Baylor College of Medicine）、麻省总医院（Massachusetts General Hospital）、波士顿儿童医院（Boston Children’s Hospital）、斯克利普斯研究所、索尔克生物研究所（Salk Institute for Biological Studies）等独立医学院、医院和非盈利研究机构在个别技术点上承接研究项目较多，布局较为深入。
在上文中，我们梳理挖掘出了全球主要国家重点资助的30个关键生物医药技术。可以预判，这些重点投入的在研的关键技术中将会产生重大技术突破，从而创造未来生物医药产业的众多发展机遇。当前，我国正在迎来生物医药产业的黄金发展期，生物医药创新能力已从全球第三梯队进入到第二梯队。在这一阶段，我们不但要密切跟踪全球生物医药关键技术走势，更要基于我国科研基础特点和潜在需求规模，有所侧重地重点支持若干生物医药关键技术创新和产业化，以便在“健康中国”建设进程中进一步提升我国生物医药产业国际竞争力，进一步增进我国人民健康水平和福祉。综上，我们基于上一节梳理挖掘的全球主要国家重点资助的生物医药关键技术，从未来生物医药产业的技术属性和产业属性两个维度出发，构建技术性（包括对我国人民普遍生命健康安全的重要程度、在我国的研发基础、我国通过自主研发或联合开发实现该技术突破的难度）和产业化（包括对拉动经济增长的重要程度、预期实现产业化或投入商业应用所需的时间、产业化综合成本）的二维指标体系（见表2）。基于这一指标体系，我们运用德尔菲专家咨询法面向来自西湖大学、北京大学、中国生物医学工程学会、国家信息中心、部分跨国生物医药企业和国内生物医药创业企业等单位的专家开展问卷调查，从而识别在我国具有较高技术突破可能性和较大产业化经济价值的关键技术，为制定更有针对性的未来生物医药产业扶持政策提供科学客观的依据。此次生物医药未来重点方向和领域评价通过问卷星编辑问卷并在线上进行发放，累计发放问卷50份，实际返回有效问卷44份，问卷回收率88%。在专家机构方面，高校生物医药领域专家占59.1%，科研院所生物医药领域专家占13.6%，企业生物医药领域专家占20.5%，政府部门生物医药领域专家占2.3%，其他生物医药领域专家占4.6%。通过对问卷进行赋值分析，我们对技术池中30个关键技术从技术性得分（该技术的社会价值以及在我国实现突破的难易程度）和产业化得分（该技术的经济价值和在我国实现产业化的难易程度）两个维度进行刻画赋值，给出最终的生物医药领域关键技术的在我国实现突破可能性大小和产业化难度高低的总和排序结果。其中，技术性得分越高代表其社会价值越高且在我国实现突破的难度越小；产业化得分越高代表其经济价值越高且实现产业化的综合成本较低。表3 未来生物医药领域关键技术的技术性和产业化得分排名
从图5可知，在技术性方面，高通量测序、重组抗体、抗体药物偶联物、诱导型人工多能干细胞、人工智能+生物医药、蛋白质组学、小分子抑制剂、3D打印、CRISPR-Cas、免疫检查点抑制剂、嵌合抗原受体、基因编辑、mRNA疫苗等技术性综合得分排名相对靠前，反映了这些关键技术社会价值较高且在我国实现突破的难度较小。在产业化方面，人工智能+生物医药、免疫检查点抑制剂、小分子抑制剂、药物递送、3D打印、重组抗体、抗体药物偶联物、mRNA疫苗、CRISPR-Cas、嵌合抗原受体、高通量测序、靶向蛋白质降解、蛋白质组学等技术产业化综合得分排名相对靠前，反映了这些技术经济价值较高且实现产业化的综合成本较低。在图5上可以发现，未来生物医药产业关键技术的技术性综合得分排名和产业化综合得分排名具有一定的正相关性，即技术性综合得分排名靠前的关键技术，其产业化综合得分排名也相对靠前。基于这一特征，我们可以大致将图5划分为两个部分，即总体处于右上角的技术，包括人工智能+生物医药、重组抗体、高通量测序、抗体药物偶联物、小分子抑制剂、3D打印、CRISPR-Cas、免疫检查点抑制剂、药物递送、蛋白质组学、mRNA疫苗、嵌合抗原受体等。这些关键技术的经济价值和社会价值均较高，产业化综合成本较低，预期实现时间也较短，同时这些技术具备良好的研发基础，实现突破的难度不大。可以认为这些技术是我国未来生物医药产业中具有较好发展前景的领域，需要从产业发展方面予以特别关注和有力支持。除上述关键技术以外的其他技术，如表观遗传疗法、相分离、细胞重编程、基因替代疗法、空间转录组学、异种移植、抗逆转录病毒疗法、蛋白质设计、代谢组学等总体处于图4-4的左下区域。这些技术尽管得到全球主要国家的高度关注和大力支持，但受其在我国经济价值和社会价值总体相对较低、预期实现时间较长、技术研发基础薄弱、自主创新实现突破难度较大等因素影响，可以认为这些技术是我国未来生物医药产业中发展动能尚不足的领域。但必须看到，尽管这些技术仍然是全球主要国家高度关注并大力支持的领域，国内生物医药研发机构需要持续关注、密切跟踪这些关键技术发展情况，避免出现错失“赛道”的不利局面（见表4）。为此，需要在科研层面进一步加大对这些关键技术投入和支持。
来源：西湖大学未来产业研究中心