细胞质量检测技术公共服务平台

刘沐芸

中国（深圳）综合开发研究院 特约研究员

深圳市决策咨询委员会 委员

个体化细胞治疗技术国家地方联合工程实验室 主任

2020年5月，世界通行的规则、人们习惯的生活和工作方式等因Covid-19的肆虐而改变。麦肯锡发布了一份“The Bio Revolution”的研究报告，为我们展示了一个这样的未来世界：我们吃肉不需要牧养动物，可以用基因编辑的方法轻而易举地解决现在的难治性疾病，用一个小的酶工厂即可生产出工业量级的化学制品等。这就是生物科技进步为我们带来的革命。

快速、简便易行的基因测序能简化我们对生物运行机制和通路的理解，也让我们可以掌握更多的生物工具如基因编辑，这些工具的掌握可以通过重新编码治疗疾病，或增加农作物对极端天气的抵抗能力等。

尤其是，生物科技与不断提升的计算能力、数据分析和人工智能这些通用型的技术结合后，对我们现在的经济、社会和生活带来了方方面面的影响。此次我们应对Covid-19的大流行，生物科技就为我们高效防控提供了科技工具。例如，不到一个月的时间就完成病毒测序，而SARS流行时，病毒测序花了2个月时间。快速的病毒测序结果，为我们应对疫情所需的检测试剂、疫苗、药物等的研发以及疫情的追溯等提供了基础性的关键信息。

该研究报告预测，生物创新（Bio Innovation）带来的应用将在接下来的10-20年期间，为人类减少1%-3%的医疗负担，相当于在全球范围内消灭了肺癌、乳腺癌和前列腺癌合计的医疗负担。如果预期实现，未来人类45%的疾病可以用科技手段应对。

今天，全球经济的实物投入大约60%是生物来源。生物来源的如建筑需要的木材，或食物需要的动物饲养。随着时间的推移，现在一些非生物来源的如水泥或塑料等未来可能也会被生物来源替代。比如，过去石化来源的尼龙已经通过基因工程酶实现了量产，一些皮革也可从蘑菇根茎来源生产，并且已经找到了用细菌获得水泥的技术。

如同数字革命（Digital Revolution）一样，生物革命也具有对我们的经济社会产生颠覆性影响的能力。当生物革命与数字革命结合时，将对我们的方方面面带来影响，破坏旧的价值链，形成新的价值链并带来新的商业机遇。从2018年的生物科技投资增长来看，生物革命已经引发关注，2018年生物科技投资额超过200亿美金。

许多应用正在商业化的过程中。其中一些具有科学可行性的技术商业化将在接下来的10-20年间产生2万亿-4万亿的直接经济效益。并且，大部分的经济效益是产生自医疗领域之外的如农业、纺织等行业。

生物与计算的融合已经形成了新的发展动能。计算能力加速了生物领域的创新和通量。廉价测序获得的海量生物学数据正在被生物科技公司和研究机构用作“原材料”进一步加速实验室中的机器人自动化和传感器能力。目前，先进分析，更强算力和AI工具也推动着生物实验室中的研究路径的变革。

新的基于生物学的制造业会在大幅降低成本的同时提高效率，并减少对环境和自然世界的污染和破坏。比如，化妆品行业常用的角鲨烷必须要从深海鲨鱼的肝油中获得，而捕获深海鲨鱼不仅成本昂贵，还有可能导致鲨鱼种系灭绝，破坏自然物种多样性。但现在通过生物发酵就可获得大量的角鲨烷，不再需要捕获深海鲨鱼了。纺织业也是，通过对墨鱼基因的解析合成了一种可以自我修补、生物降解并循环利用的纤维成分。

生物革命也将极大地改变食品行业，植物蛋白和实验室培养的肉制品等普遍应用后，将会大幅度减少采伐森林和畜牧业导致的温室排放。一项研究显示，相较于传统的畜牧业，如果所有的肉类生产环节都是无碳的培养肉来源，可以减少温室排放80%。

通过获取动物细胞，在实验室应用组织培养技术就可以获得需要的培养肉和海鲜食品。目前量产的瓶颈卡在了寻找更具有成本优势的细胞培养方法。现在已经有一些初创企业应用新方法获得培养肉，比如利用合成分子和IPS技术替代昂贵的生长因子。相信在不到10年的时间，培养肉和海鲜会比传统的饲养更经济、高效。

农业领域，对农作物微生物组更深的理解可以极大提高运营效率和农业产出。通过分析土壤的细菌和真菌，可以更有针对性地开展育种工作，选择与土壤相适应的种子和养分，并预测土壤疾病。在消费者领域，这些技术可以用于发现肠道菌群和肤质的关系，帮助消费者选择个性化的皮肤护理。目前也有初创公司开展类似的服务，基于皮肤DNA测试发现是否存在皮肤胶原蛋白过早分解的情形。

这些具体的应用场景举例说明，生物创新的未来应用非常广泛。正因为如此，我们也需要保持高度的警惕，这就是生物风险（Bio Risk）。通过对个人的基因组和微生物组进行分析，我们可以形成个性化的治疗方案拯救生命。但同时，这些个人特征的分析数据，如果用于生物武器的研究或制造特异性的病毒将会危及生命，甚至是破坏人类社会或人类生态。CRISPR这个基因编辑工具用于药物研发，或者农业育种将会非常高效。但现在，CRISPR工具箱在网上花100美金就可以买到，可以在家里操作。这些都是极大的潜在风险。

如同数字革命一样，生物革命的风险与收益并存。但生物革命的风险与数字革命的风险却不是一个数量级的。如果我们现在为“购物习惯被收集分析”而忧心，那如果我们的基因信息可以被轻易收集用于临床诊疗或祖先溯源的话，我们是否会为此更加忧心呢？这些都表明，过去那些只属于个人的信息不再是个人的了，可以被收集分析甚至被利用。

另一个风险是，生物这个有机体在未来会形成自我支持和自我复制的能力。基因工程获得的微生物、植物和动物将实现自我繁殖和支持，是否会影响我们当前赖以生存的生态系统呢？这个潘多拉盒子被打开时，我们将盒子破坏，但我们拥有多大的能力？是否能够控制盒子打开后发生一切呢？

除非能有效地管控这些潜在的风险，生物风险有可能是一种非物质的存在形式。该报告预测，生物革命伴随的70%的风险发生与社会对生物风险的认知有关。如果管理得当，这些风险会成为重塑世界的推动力，这一点，我们正在经历的Covid-19大流行已经展示出其重塑世界的能力，只是现在我们还无法评价这个重塑是好还是不好。

科学家和具有远见的企业家正在努力寻找可有效驾驭生物革命伴随风险的路径和能力，期望利用自然力量应对人类社会发展面临的挑战，疾病、农业、疫情大流行和极端的气候变化！