2021中國生命科學與生物技術發展報告（簡體書）

目錄
前言
第一章 總論 1
一、國際生命科學與生物技術發展態勢 1
（一）重大研究進展 1
（二）技術進步 6
（三）產業發展 11
二、我國生命科學與生物技術發展態勢 18
（一）重大研究進展 19
（二）技術進步 31
（三）產業發展 35
第二章 生命科學 40
一、生命組學與細胞圖譜 40
（一）概述 40
（二）國際重要進展 41
（三）中國重要進展 46
（四）前景與展望 50
二、腦科學與神經科學 51
（一）概述 51
（二）國際重要進展 55
（三）國內重要進展 66
（四）前景與展望 68
三、合成生物學 70
（一）概述 70
（二）國際重要進展 71
（三）國內重要進展 77
（四）前景與展望 82
四、表觀遺傳學 83
（一）概述 83
（二）國際重要進展 85
（三）國內重要進展 91
（四）前景與展望 97
五、結構生物學 98
（一）概述 98
（二）國際重要進展 98
（三）國內重要進展 106
（四）前景與展望 110
六、免疫學 110
（一）概述 110
（二）國際重要進展 111
（三）國內重要進展 116
（四）前景與展望 122
七、幹細胞 122
（一）概述 122
（二）國際重要進展 123
（三）國內重要進展 126
（四）前景與展望 129
八、新興前沿與交叉技術 129
（一）基因治療技術 129
（二）液體活檢 134
（三）器官製造 140
第三章 生物技術 148
一、醫藥生物技術 148
（一）新藥研發 148
（二）診療設備與方法 153
（三）疾病診斷與治療 155
二、工業生物技術 160
（一）生物催化技術 160
（二）生物製造工藝 168
（三）生物技術工業轉化研究 170
三、農業生物技術 171
（一）分子培育與品種創制 171
（二）農業生物制劑創制 182
（三）農產品加工 190
四、環境生物技術 193
（一）環境監測技術 193
（二）污染控制技術 196
（三）環境恢復技術 201
（四）廢棄物處理與資源化技術 205
五、生物安全 210
（一）病原微生物研究 210
（二）兩用生物技術 213
（三）生物安全實驗室和裝備 216
（四）生物入侵 219
第四章 生物產業 225
一、生物醫藥產業 225
（一）生物醫藥產業政策 226
（二）生物醫藥產業市場 229
（三）生物醫藥產品 230
二、生物農業 238
（一）生物種業 239
（二）生物農藥 245
（三）生物肥料 249
（四）生物飼料 251
（五）獸用生物制品 255
三、生物製造業 260
（一）生物質能源 260
（二）生物基產品 266
四、生物服務產業 271
（一）生物服務產業政策 271
（二）生物服務產業細分領域 272
五、產業前瞻 276
（一）基因檢測產業 276
（二）智能醫療產業 285
第五章 投融資 292
一、全球投融資發展態勢 292
（一）全球醫療健康融資額整體規模大幅增長 292
（二）全球融資三次及以上企業數量大幅增加 292
（三）生物醫藥是融資關注的熱點領域 295
（四）OrbiMed是2020年*活躍的投資機構 296
（五）美國是全球醫療健康投資熱點區域 298
二、我國投融資發展態勢 300
（一）我國醫療健康融資總額創歷史新高 300
（二）生物醫藥占據醫療健康領域融資額半壁江山 301
（三）科創板和港交所是IPO 主要登陸地 303
（四）初創企業獲得B 輪融資事件數占比*高 304
（五）併購市場活躍，醫藥領域達井噴趨勢 305
（六）我國企業海外併購保持低位徘徊 306
（七）上海是國內醫療健康投資的首選地 308
第六章 文獻專利 309
一、論文情況 309
（一）年度趨勢 309
（二）國際比較 309
（三）學科布局 312
（四）機構分析 315
二、專利情況 319
（一）年度趨勢 319
（二）國際比較 321
（三）專利布局 323
（四）競爭格局 326
三、知識產權案例分析——冠狀病毒疫苗相關專利分析 327
（一）冠狀病毒疫苗相關專利分析 327
（二）新型冠狀病毒疫苗重點產品專利布局情況 335
（三）新型冠狀病毒疫苗專利豁免“風波”分析 341
附錄 345
2020年度國家重點研發計劃生物和醫藥相關重點專項立項項目清單 345
2020年中國新藥藥證批準情況 353
2020年中國生物技術企業上市情況 357
2020年國家科學技術獎勵 360

第一章 總論
一、國際生命科學與生物技術發展態勢
科技創新離不開科技體制機制的保障，2020年，隨著各國陸續進入新一輪規劃期，科技體制機制改革成為各國著力推動的重要工作，尤其是新冠肺炎疫情對經濟社會發展帶來的諸多不確定性，進一步加速了這一進程。在這一背景下，人口健康和醫藥領域也將迎來更加廣闊的發展機遇。與此同時，隨著生物技術的快速革新，以及學科交叉融合的日趨深入，人口健康和醫藥領域朝著數字化、智能化、工程化的方向不斷加快發展，這一全新的發展模式也將進一步促進該領域的知識發現，推進診療體系創新，提高健康護理水平，助力《健康中國2030》目標的實現。
（一）重大研究進展
1．智能化成為疾病幹預的重要發展方向
隨著對大腦的結構、分子和發育機理的認識日趨深刻，以及成像技術等工具的優化，腦科學與類腦研究持續深入。新型分子探針 FLiCRE1、核糖體標記神經胞體成像技術 2等新技術提高了研究人員對大腦的觀察和控制能力；對運動可推動運動技能學習 3、提高認知記憶能力 4的解析為相關神經退行性疾病的研究提供了思路。在類腦計算方面，基於多陣列的憶阻器存算一體系統 5、億級神經元類腦操作系統 DarwinOS的推出標志著類腦計算向高效、便攜、低功耗發展；腦機接口技術逐步成熟，研究人員利用多巴胺實現了人工神經元和生物神經元 6的異構融合，利用腦機接口技術也實現了在恢復脊髓損傷患者手部運動功能的同時獲得觸覺反饋 7；另外，美國 Neuralink的 LINK V0.9 系統獲美國食品藥品管理局（FDA）“突破性設備認定”，通過將電極植入人腦讀取腦電波信號，以期治療神經系統疾病及顱腦外傷患者，該系統的成功研發加速了腦機接口技術的臨床應用。
人工智能技術已逐步應用於醫學研究與醫療實踐，如對蛋白質結構預測、為腫瘤匹配*佳藥物組合 8，用於乳腺癌篩查、預測 COVID-19病例 9等，均獲得了良好的效果。此外，人工智能醫療產品應用加速，2020年，又有多款產品相繼獲批上市，主要應用於心臟 10、椎骨壓縮性骨折 11、腦血管閉塞 12以及新冠肺炎等疾病的篩查與預測。
2．精準醫學應用日趨深入，新療法持續突破
精準醫學研究持續推進，其研究範式已在醫學研究和臨床中實踐和推廣。 2020年，更多疾病如肺腺癌、乳腺癌等的精準分型研究取得突破，納米孔測序、無細胞甲基化 DNA免疫沉澱、復合成像等技術的應用提高了腎癌 14、乳腺癌 15等疾病檢測的精準性，助推疾病精準診斷的實現。目前，已有多款精準醫學產品落地，首款結合下一代基因測序技術（NGS）和液體活檢技術的實體瘤基因組分析產品 Guardant 360 CDx16，以及首個泛腫瘤類型的液體活檢產品 FoundationOne. Liquid CDx17相繼獲美國 FDA批準上市。
免疫細胞治療在血液腫瘤治療研發方面持續穩步推進，2020年，全球第三款 CAR-T療法 Tecartus獲美國 FDA批準用於治療套細胞淋巴瘤 18。免疫細胞治療實體瘤仍未攻克，研發主要圍繞免疫逃逸、開發新的免疫治療細胞類型等。美國賓夕法尼亞大學發現 CD8＋殺傷性 T細胞通常不會從血液移動到器官和組織中 19，解釋了免疫細胞治療實體瘤療效不足的可能原因；美國賓夕法尼亞大學開發了一種可直接作用於腫瘤的嵌合抗原受體巨噬細胞（CAR-M）20，利用該細胞開發的療法已獲美國 FDA批準開展臨床。
基因療法治療單基因遺傳病再迎新藥上市，並在遺傳病、神經系統疾病和癌症等適應證上取得多項重要進展。 2020年 12月，英國 Orchard Therapeutics公司的 Libmeldy獲歐盟批準上市，用於治療早發型異染性腦白質營養不良 21。美國哈佛大學等通過重編程視神經節細胞（RGC）成功逆轉因衰老和青光眼引起的視力損失 22。CRISPR等基因編輯技術推動了基因療法快速發展和突破，通過改造自體 CD34＋細胞、T細胞等實現了β-地中海貧血和鐮狀細胞貧血 23、晚期癌症 24等疾病的治療。此外，美國 Editas Medicine公司還對萊伯氏先天性黑矇 10型（LCA10）患者實施了首次體內 CRISPR-Cas9基因編輯治療 25。
RNA療法逐漸進入產業收獲期，尤其是反義寡核苷酸（antisense oligonuc-leotide，ASO）療法和小干擾 RNA（small interfering RNA，siRNA）療法的上市進程加速。 2020年，日本新藥株式會社的 ASO藥物 Viltepso獲美國 FDA批準，用於治療 53號外顯子跳躍杜氏肌營養不良症 26；全球第 3款和第 4款 siRNA藥物 Oxlumo27和 Leqvio28相繼獲批上市，分別用於治療Ⅰ型原發性高草酸尿症（PH1）和成人高膽固醇血症及混合性血脂異常。此外，預防性 mRNA疫苗上市也實現零的突破，德國 BioNTech公司的 BNT162b2和美國 Moderna公司的 mRNA-1273分別獲得美國 FDA的緊急使用授權，用於 SARS-CoV-2病毒的預防 29，30。
用於細胞修復的幹細胞治療技術日趨成熟，逐漸形成了從基礎研究、臨床研究、臨床轉化，到產業發展的全鏈條體系。幹細胞治療技術的有效性和安全性不斷提升，適應證不斷增加，治癒潛力不斷提高。 2020年，科研人員進一步攻克了糖尿病幹細胞療法的免疫排斥問題 31，利用皮膚細胞重編程獲得的光敏細胞成功使失明小鼠獲得了光感 32。同時，幹細胞治療技術的臨床轉化和產業進程也不斷加快。2020年啟動的相關臨床試驗數量接近 600例 33。Bluebird公司開發的幹細胞療法進入了歐洲藥品管理局（EMA）的加速審評通道，該療法利用基因修飾的自體造血幹細胞治療腎上腺腦白質營養不良。
3．人類微生物組與健康關係研究快速發展，技術進步推動其向系統化邁進
人類微生物組是人體不可或缺的重要組成部分，“解碼微生物組”被 Nature雜志選為 2020年*值得關注的技術之一。 2020年，微生物組參考序列解析研究持續推進 34，其中，特定人群微生物組特徵解析進一步為疾病的診斷 35和精準治療 36提供了新的思路。與此同時，越來越多的人類微生物組功能的因果機制被不斷解析，為證實微生物組影響全生命周期健康，包括生長發育 37，38、疾病發生發展、營養 39和藥物作用提供了依據。多項臨床試驗結果相繼證實糞菌移植在疾病治療中發揮關鍵作用 40，41，多款微生態藥物臨床試驗迎來新進展，為批準上市鋪平道路 42，43，基於人類微生物組重構的幹預方式逐漸成為疾病治療的另一重要手段。
（二）技術進步
1．生命組學技術的持續進步促進基線研究全面展開
生命組學技術仍然是生命科學發展的重要技術驅動力，隨著生命組學技術的持續優化，基線研究越來越廣泛地開展起來，已經逐漸成為人口健康和醫藥領域知識發現的重要模式。
首先，基因組、蛋白質組、代謝組技術不斷升級，新一代串聯質譜標簽系統 TMTpro44、空間代謝組分析技術 metaFISH45等一系列技術的優化和開發，進一步提升了組學技術的效率、通量、靈敏性和原位分析能力。在此支撐下，人類蛋白質組測序草圖 46、人類蛋白質組互作組圖譜 47、完整的人類 X染色體序列 48等