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生物科技的发展对于全球经济与人类生活都造成重大的改变。
随着我国科学技术的不断进步,生物科学也在迅猛发展起来,人们对其也越来越重视。生物科学与人类的生存和发展有着密切的联系,它在一定程度上改变了人们的整体生活质量。现如今,我国的科学技术已经达到很高的水平,无论在现代医疗领域还是工业农业领域,生物科学都均有涉及,并且在一定程度上影响着遗传学和物理学的探索。因此,只有重视生物科学,人们的生活质量才会不断提升。

中国科学院生物技术人才优势

中国科学院所属十几个研究所、专业团队上万人(包括:研究员、教授、研究生、博士后),瞄准国内、国际生命科学发展的前沿领域、新型生物制品以及药物研究的重要科学问题,开展新型生物制品及创新药物基础和应用基础研究,发展新型生物制品及药物研究新理论、新方法和新技术。重点围绕化学生物合成及治疗恶性肿瘤、心脑血管系统疾病、神经精神系统疾病、代谢性疾病、自身免疫性疾病及感染性疾病等开展新药研发,取得了一大批新型生物技术和新药成果、专利,创制了一批在国内外具有一定影响的新型生物制品、抗恶性疟疾、重金属解毒药二巯丁二酸、抗肿瘤新药丁氧哌烷、丹参多酚酸盐、抗菌新药盐酸安妥沙星、抗禽流感药物扎那米韦等一批新型生物制品、新药,为中国新型生物技术和新药的发展做出了了突出的贡献。
中国科学院遵循“三个面向、四个率先”的办院方针,深入贯彻党的十八届、十九届全会精神,紧密围绕创新驱动发展战略,积极响应“大众创业、万众创新”号召,以我院知识、技术、人才和科技资源为核心,努力支撑和引领产业转型升级,把促进科技成果转移转化、服务国民经济和社会可持续发展摆在我院发展全局的核心位置,为2020年我国进入创新型国家行列、全面建成小康社会做出应有的贡献。
中国科学院围绕“一带一路”、“京津冀”一体化、“长江经济带”和新一轮“东北振兴”等国家战略布局,结合在北京、上海等优势地区建设具有全球影响力的科技创新中心和全面创新改革试验区等重大举措,准确把握相关区域经济社会发展的科技需求,重点推动一批基础好、见效快、带动性强的重大科技成果转化应用,为产业结构优化升级和转型发展做出有显示度的贡献。
中国科学院持续推进“科技服务(STS)网络计划”,强化STS项目支持科技成果转移转化和推广应用的目标定位,建立研究所及其科研人员劳动、知识、技术转变为社会财富的顺畅通道。“十三五”期间,在农业发展方式转变、能源结构优化、制造业转型升级、城镇化发展、生态文明建设等领域,系统组织部署一批“解决问题”的项目;重点开展先进制造技术、工艺及装备定制研发,信息技术与制造业深度融合应用示范,关键基础材料、核心基础零部件(元器件)研发与应用,工业节能、交通节能、建筑节能等相关技术与可再生能源以及低碳环保生物技术在工业生产中的集成应用等,通过“产-学-研-用”协同创新,加速实用化技术推广,提升相关行业和产业部门技术研发与应用的能力。
北京中科普惠科技发展有限公司(原中国科学院信息咨询中心)为加快新型生物制品、新药产业的发展,依靠中国科学院强大的科技资源和高端技术人才的优势,发挥中心“一库”、“两网”技术成果、高端人才资源优势,为地方及企业快速发展医药产业,提供坚强的技术后盾及高端人才支撑。 

微生物技术应用前景综述

1.在农业中的应用
生物技术在农业中的应用是基于对植物、动物基因学和蛋白质学的认识。通过利用动植物中的特定基因,可以实现用更少的土地种植更多的作物,同时减少农药的使用。利用生物技术,可以在恶劣的气候环境下生产作物。利用生物技术,还可以改善食品的营养和口感等。
2.在工业与环境中的应用
微生物被认为是天然的化学工厂。它们正取代工业催化剂而用于化学品的制造。例如,酶制剂能取代洗涤剂中的磷和皮革鞣制过程中的硫化物。在造纸过程中,酶制剂可以减少氯化物在纸浆漂白过程中的用量,玉米秸秆通过生物酶可以转化为可降解的塑料,用于食品包装等。微生物在工业生产过程中的应用,使工业生产变得清洁、高效,具有可持续性。
3.在食品方面的应用
第一,生物技术被用来提高生产效率,从而提高食品产量。
第二,生物技术可以提高食品质量。例如,以淀粉为原料采用固定化酶(或含酶菌体)生产高果糖浆来代替蔗糖,这是食糖工业的一场革命。
第三,生物技术还用于开拓食品种类。利用生物技术生产单细胞蛋白为解决蛋白质缺乏问题提供了一条可行之
4.在材料方面的应用
通过生物技术构建新型生物材料,是现代新材料发展的重要途径之一。
第一,生物技术使一些废弃的生物材料变废为宝。例如,利用生物技术可以从虾、蟹等甲壳类动物的甲壳中获取甲壳素。甲壳素是制造手术缝合线的极好材料,它柔软,可加速伤口愈合,还可被人体吸收而免于拆线。
第二,生物技术为大规模生产一些稀缺生物材料提供了可能。例如,蜘蛛丝是一种特殊的蛋白质,其强度大,可塑性高,可用于生产防弹背心、降落伞等用品。利用生物技术可以生产蛛丝蛋白,得到与蜘蛛丝媲美的纤维。
第三,利用生物技术可开发出新的材料类型。例如,一些微生物能产出可降解的生物塑料,避免了“白色污染”。
5.在能源方面的应用
生物技术一方面能提高不可再生能源的开采率,另一方面能开发更多可再生能源。
第一,生物技术提高了石油开采的效率。
第二,生物技术为新能源的利用开辟了道路。例如:沼气、生物制氢、生物柴油、燃料乙醇、海藻等。
6.在环保领域中的应用
科学家们还在环保领域大量采用生物技术,以遏制环境继续恶化的趋势。目前开发的主要技术有:用生物方法处理污水,用微生物脱硫防治大气污染,用细菌降解清除污染物,用无污染生物农药防治农作物病虫害,培育抗病虫害农作物和开发实用的可生物降解塑料。
7.在农作物和花卉生产中的应用
生物技术应用于农作物和花卉生产的目标,主要是提高产量、改良品质和获得抗逆植物。
首先,生物技术既能提高作物产量,还能快速繁殖。
其次,生物技术既能改良作物品质,还能延缓植物的成熟,从而延长了植物食品的保藏期。
第三,生物技术在培育抗逆作物中发挥了重要作用。例如,用基因工程方法培育出的抗虫害作物,不需施用农药,既提高了种植的经济效益,又保护了我们的环境。
     8.在畜禽生产中的应用
利用生物技术以获得高产优质的畜禽产品和提高畜禽的抗病能力。
第一,生物技术不仅能加快畜禽的繁殖和生长速度,而且能改良畜禽的品质,提供优质的肉、奶、蛋产品。
第二,生物技术可以培育抗病的畜禽品种,减少饲养业的风险。如利用转基因的方法,培育抗病动物,可以大大减少牲畜瘟疫的发生,保证牲畜健康,也保证人类健康。
9.在农业新领域中的应用
基因工程不仅提高了农牧产品的产量和质量。
第一,通过植物表达疫苗,人们食用这些转基因植物就能达到接种疫苗的目的。目前已经在转基因烟草中表达出了乙型肝炎疫苗。
第二,利用转基因动物生产药用蛋白,通过培育多种转基因动物,它们产的奶中能获得所需的蛋白质药物,生产成本低,可以获得巨额的经济效
     10.在医药领域中的应用
医药卫生领域是现代生物技术应用得最广泛、成绩最显著、发展最迅速、潜力也最大的一个领域。
第一,基因制药
基因制药主要是以基因的分离、合成、切断、重组、转移和表达等方法。近20年来,DNA重组技术与基因治疗技术发展十分迅速,已进入实用化阶段。DNA重组技术的进展,大大增进了人们对生命本质的认识,包括对疾病遗传基础的了解。今后对癌症的发生机制,疾病的遗传特性,免疫系统的功能,代谢衰竭性疾病的病因和大脑功能的物化机理获得进一步的了解,从而诞生对遗传性疾病和重大疑难疾病治疗的新途径。基因药物就是基因工程技术发展的产物。它的出现将使现有的医疗实践发生革命性的改变,使一切疾病变得可为人们征服。人们渴望的远离疾病,而拥有健康体魄的时代正向我们走来。
  第二,生物导弹
生物导弹也叫导弹药物,是科学家研制的救患者生命的药物。这种药物能够自动寻找目标,对治疗疾病起到积极的作用。
第一代“生物导弹”,名叫克隆抗体。科学家发现,每种入侵人体的细菌都有相应的抗体对付它,若用癌细胞产生的抗体与某种毒素结合起来,能消灭百分之百的在培养中的癌细胞,而不伤害任何正常细胞,于是“克隆”出单一的专攻癌细胞的抗体,然后把放射性极强的“弹头”附在抗体上,以致命的放射性攻击癌细胞。
科学家利用该技术将一大批已知高毒性活性药物用作“生物导弹”的弹头,如抗癌药、抗生素类药、抗真菌类药、抗寄生虫类药、蛋白质或多肽类药物等,安全有效地应用于临床治疗,减轻了患者的病痛,极大地提高了治疗效果。
第三,疾病预防
利用疫苗对人体进行主动免疫是预防传染性疾病的最有效手段之一。注射或口服疫苗可以激活体内的免疫系统,产生专门针对病原体的特异性抗体。
20世纪70年代以后,人们开始利用基因工程技术来生产疫苗。基因工程疫苗是将病原体的某种蛋白基因重组到细菌或真核细胞内,利用细菌或真核细胞来大量生产病原体的蛋白,把这种蛋白作为疫苗。例如用基因工程制造乙肝疫苗、用于乙型肝炎的预防。我国生产的基因工程乙肝疫苗,主要采用酵母表达系统产生疫苗。
第四,疾病诊断
生物技术的开发应用,提供了新的诊断技术,特别是单克隆抗体诊断试剂和DNA诊断技术的应用,使许多疾病特别是肿瘤、传染病在早期就能得到准确诊断。
克隆抗体的制备。单克隆抗体以它明显的优越性得到迅速的发展,全世界研制成功的单克隆抗体有上万种,主要用于临床诊断、治疗试剂、特异性杀伤肿瘤细胞等。有的单克隆抗体能与放射性同位素、毒素和化学药品联结在一起,用于癌症治疗,它准确地找到癌变部位,杀死癌细胞,有 “生物导弹”、“肿瘤克星”之称。
DNA诊断技术是利用重组DNA技术,直接从DNA水平作出人类遗传性疾病、肿瘤、传染性疾病等多种疾病的诊断。它具有专一性强、灵敏度高、操作简便等优点。
第四,疾病治疗
生物技术在疾病治疗方面主要包括提供药物、基因治疗和器官移植等方面。
利用基因工程能大量生产一些来源稀少价格昂贵的药物,减轻患者的负担。这些珍贵药物包括生长抑素、胰岛素、干扰素等等。
基因治疗是一种应用基因工程技术和分子遗传学原理对人类疾病进行治疗的新疗法。
11.生物识别技术
生物识别是一种识别技术,它是依照人们自身所拥有的生活或者是生理的特性来对其进行识别的。从当前来看,被人们经常使用的技术有四种:一是根据声音进行识别;二是根据人脸进行识别;三是根据指纹进行识别;四是根据手掌几何学进行识别。容易带走、不易丢失、?单易懂、防护措施好是生物识别技术的主要特点。在使用过程中,可以与电脑一起配合使用,这对于自动化管理来说有着很好的促进作用,在银行和军队等各个行业都有适用,由于很多的生物识别技术都很先进,所以在难度系数上相对来说会比较大,因此依然在试用阶段。
12.个体识别技术
近几年来,人类基因组研究的进展日新月异,而分子生物学技术也不断完善,随着基因组研究向各学科的不断渗透,这些学科的进展达到了前所未有的高度。在法医学上,STR位点和单核苷酸(SNP)位点检测分别是第二代、第三代DNA分析技术的核心,是继RFLPs(限制性片段长度多态性)VNTRs(可变数量串联重复序列多态性)研究而发展起来的检测技术。作为最前沿的刑事生物技术,DNA分析为法医物证检验提供了科学、可靠和快捷的手段,使物证鉴定从个体排除过渡到了可以作同一认定的水平,DNA检验能直接认定犯罪、为凶杀案、强奸杀人案、碎尸案、强奸致孕案等重大疑难案件的侦破提供准确可靠的依据。随着DNA技术的发展和应用,DNA标志系统的检测将成为破案的重要手段和途径。此方法作为亲子鉴定已经是非常成熟的,也是国际上公认的最好的一种方法。
13.人类将全面进入克隆时代
隆技术是生物技术领域一个具有划时代意义的重大科技突破,随着在英国克隆的“多利”羊的出生,引起世界范围人们的高度重视,科学家认为它预示着“21世纪人类将全面进入克隆时代”。多莉已在1998年4月顺利产下它的第一只羊羔,这表明,由一只成熟细胞克隆出的羊可以受孕并足月怀胎,产出一只健康羊羔。
克隆出“多莉”的科学家说,克隆体有生产健康的后代对于核转移技术的商业化很重要。采用克隆技术的好处是:可以加快良种家畜的繁殖,从而有可能使畜牧业发生一场革命;可以培养出一批批优质的牛羊品种,以满足人们的需要;可以拯救濒危野生物,保持生态平衡;可在医学领域大量生产人们所急需的许多名贵药品。此外,采用克隆技术,可以对植物的细胞、组织或器官进行克隆,改变过去“靠天吃饭”的传统农业。总之,克隆技术的发展将会改变人类的生存环境,大大造福于人类。
克隆技术还可以带来医学突破。克隆出“多莉”羊的科学家说,如果伦理及法律许可,为不育夫妇克隆婴儿的事最终会出现。克隆羊多莉的培育者伊恩.维尔穆特说:“生活中的许多事情都有两面性。现在,我毫不怀疑,这种技术的潜在益处要远远大于其潜在坏处。就人类克隆来说,这项研究将大大延长人类生命。”
14. 生物反恐
美国911恐怖事件和随后的炭疽菌案件,使大部分美国人感到,今后的生物恐怖事件可能发生,对生物恐怖事件的防卫必须予以重视。
过去,几家美国生物技术公司曾与官方合作,提出生物武器的防卫战略,但大多数试验仅是模拟。在911事件以前,美国卫生部用于生物防恐的研究经费为5000万美元。但911事件以后,该预算大大增加。美国通过的一项生物反恐法案,拨款45亿美元用于美国本土安全部的生物反恐。专家们预测,生物反恐将成为国防的新领域,美国将利用生物技术防卫各种可能的生物恐怖袭击。生物反恐将与公共健康系统、传统国防工业、生物技术和制药业紧密关联。911事件后,美国迅速开发了针对炭疽和天花的疫苗。大约有24家美国生物技术公司正参与其它疫苗和药品研究与开发,美国政府拟支付6.4亿美元用于存积有关的疾病疫苗,以防止各种可能的生物恐怖事件。
15.生物技术将与计算机技术相结合
生物技术与计算机技术相结合,也逐渐成为生物技术领域的新趋势。生物芯片计算机正在研制之中,美国艾菲梅特里克斯公司宣布用DNA成功地制成生物芯片,可用于读取活组织基因随进化而来的涌动信息流,这是生物技术与计算机技术融合的结晶。摩托罗拉公司、柏德仪器公司以及美国政府的阿尔贡国家实验所已宣布,它们已经结成合作关系,以便批量生产生物芯片。
生物芯片对于医学和农业具有广泛的意义,它在几秒钟的时间里可以进行数以千计的生物反应。生物芯片采用“微凝胶”技术,其中,在一块面积相当于显微镜载物片的玻璃上的微型结构--其数目多达1万个以上??起着微型试管的作用。这些芯片工作的速度比常规方法更快。生物芯片计划可能会导致一个市场规模达数十亿美元的新兴产业。


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