戰(zhàn)略性新興產業(yè)二：生物技術

瑞鵬資產 米黔林

生物技術領域是一個廣泛而多樣的領域，涵蓋了多個子領域和研究方向。主要包括以下幾類：

01.基因工程

基因工程是生物技術的核心領域之一，涉及基因或DNA分子的直接操作，以及創(chuàng)建或修改生物體的遺傳特性，包括基因克隆、基因編輯（如CRISPR-Cas9技術）、基因療法等?；蚬こ坍a業(yè)鏈是一個高度技術化、專業(yè)化的產業(yè)鏈，涵蓋了從核心物料生產到測序分析再到商業(yè)化應用的全過程。

基因工程產業(yè)鏈可以分為上游、中游和下游三個環(huán)節(jié)。

（1）上游環(huán)節(jié)是核心物料的生產，主要包括基因測序儀、特殊試劑和專利技術。這些核心物料是基因工程產業(yè)鏈的基礎，具有高度的技術含量和市場價值。

（2）中游環(huán)節(jié)是測序分析，即利用基因測序儀、特殊試劑等分析采集的基因，獲得最終數(shù)據(jù)。這一環(huán)節(jié)需要高度的技術水平和專業(yè)的分析能力，是基因工程產業(yè)鏈的關鍵環(huán)節(jié)。

（3）下游環(huán)節(jié)則是醫(yī)院、第三方機構等渠道，它們負責提供用戶的基因樣本，是基因工程產業(yè)鏈的終端環(huán)節(jié)。這些機構通過與上游和中游環(huán)節(jié)的合作，將基因工程技術應用于醫(yī)學診斷、藥物研發(fā)等領域，實現(xiàn)基因工程技術的商業(yè)化應用。

02.蛋白質工程

蛋白質工程是指通過改變生物體的蛋白質結構或功能來創(chuàng)建新的或改良的生物制品。這包括設計具有特定功能的蛋白質，以及優(yōu)化現(xiàn)有蛋白質的性能。其產業(yè)鏈主要包括以下環(huán)節(jié)：

（1）蛋白質的發(fā)現(xiàn)和研究：科學家們通過不斷的實驗和觀察，發(fā)現(xiàn)大量的蛋白質，并逐漸揭示其結構和功能。這些研究成果為進一步的研究和應用奠定了基礎。

（2）蛋白質的生產：科學家們利用生物工程技術，通過基因重組和發(fā)酵等方法，大規(guī)模生產各種蛋白質。這些蛋白質可以用于醫(yī)藥領域的藥物研發(fā)，也可以用于農業(yè)領域的作物改良。

（3） 蛋白質的應用：蛋白質在醫(yī)藥領域有著廣泛的應用，可以用于治療各種疾病，如癌癥、心血管疾病和神經系統(tǒng)疾病等。此外，蛋白質還可以用于食品工業(yè)和化妝品工業(yè)，以提高產品的質量和功能。

03.細胞工程

細胞工程涉及對細胞進行操作，以改變其生長、分化或代謝等特性。包括細胞培養(yǎng)、細胞融合、細胞療法等。細胞工程產業(yè)鏈主要包括三部分：

一是底層的能力層，包括人才、過程溯源、認證檢測等。二是細胞產品制備的智造層。三是具有顯示度的醫(yī)療技術和產品治療的應用服務的產品層，如醫(yī)院的細胞存儲和細胞回輸。

以細胞治療領域為例，細胞治療是指采（備）取人自體或異體來源具有特定功能的活細胞，經體外制備后輸入（或植入）人體，達到治療疾病效果的一種治療技術。體外制備包括分離、純化、培養(yǎng)、擴增、活化、細胞系的建立、凍存復蘇等步驟，制備的細胞系具有增強免疫、殺滅病原體和腫瘤癌變細胞、修復和重建組織等療效。

04.發(fā)酵工程

發(fā)酵工程是利用微生物進行大規(guī)模生產的過程，如生產酒精、抗生素、酶等。這包括優(yōu)化發(fā)酵過程、提高生產效率等。發(fā)酵工程產業(yè)鏈主要包括以下幾個環(huán)節(jié)：

（1）上游原料獲取：包括農作物（如玉米、小麥等）、糖類物質（如葡萄糖、蔗糖等）以及其他有機物質。這些原料為發(fā)酵過程提供必要的碳源、氮源、無機鹽等營養(yǎng)成分。

（2）菌種選育與培育：通過現(xiàn)代生物技術手段，篩選和培育具有優(yōu)良發(fā)酵性能的微生物菌種。這些菌種在發(fā)酵過程中起著關鍵作用，決定了發(fā)酵產物的種類和產量。

（3）發(fā)酵過程控制：在發(fā)酵罐中進行，通過調節(jié)溫度、pH值、氧氣供應等條件，控制微生物的生長和代謝過程，以獲得所需的發(fā)酵產物。

（4）產物提取與精制：發(fā)酵結束后，通過離心、過濾、萃取等手段，將發(fā)酵產物從發(fā)酵液中分離出來，并進行精制處理，得到符合要求的最終產品。

（5）下游產品應用：發(fā)酵工程產品廣泛應用于食品、醫(yī)藥、化工、農業(yè)等領域。例如，食品工業(yè)中的面包、啤酒、醬油等產品，醫(yī)藥工業(yè)中的抗生素、維生素等藥物，以及化工工業(yè)中的生物塑料、生物燃料等產品，都是發(fā)酵工程產業(yè)鏈的重要組成部分。

05.生物信息學

生物信息學是利用計算機科學和數(shù)學方法處理生物數(shù)據(jù)的科學。這包括基因組測序、基因表達分析、蛋白質結構預測等。生物信息學產業(yè)鏈是一個涵蓋了多個環(huán)節(jié)的綜合性產業(yè)鏈，主要包括以下幾個環(huán)節(jié)：

（1）數(shù)據(jù)采集：這是生物信息學產業(yè)鏈的起始環(huán)節(jié)，主要包括從各種生物樣本（如基因組、轉錄組、蛋白質組等）中獲取原始數(shù)據(jù)。這個環(huán)節(jié)通常涉及到實驗室技術和儀器設備的使用。

（2）數(shù)據(jù)存儲和管理：采集到的原始數(shù)據(jù)需要進行有效的存儲和管理，以便后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和挖掘。這個環(huán)節(jié)需要用到高性能計算機和數(shù)據(jù)庫技術。

（3）數(shù)據(jù)分析：這是生物信息學產業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，主要包括對原始數(shù)據(jù)進行處理、分析和挖掘，以揭示生物信息的內在規(guī)律和特征。這個環(huán)節(jié)需要用到各種生物信息學算法和軟件工具。

（4）數(shù)據(jù)解釋和應用：通過對數(shù)據(jù)的分析和挖掘，可以得到一些有意義的生物學信息，如基因的功能、疾病的發(fā)病機制等。這些信息可以為生物醫(yī)學研究提供重要的參考和依據(jù)，也可以為藥物研發(fā)、疾病診斷和治療等提供支持。

在生物信息學產業(yè)鏈中，各個環(huán)節(jié)之間是相互聯(lián)系、相互支持的。同時，隨著生物信息學技術的不斷發(fā)展，生物信息學產業(yè)鏈也在不斷延伸和完善，如新的數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)分析方法和數(shù)據(jù)應用領域的出現(xiàn)等。

06.組織工程

組織工程是利用生物材料、細胞和生長因子等構建具有特定功能的生物組織或器官。這包括皮膚、骨骼、肌肉等組織的再生和修復。組織工程產業(yè)鏈是一個涉及多個領域和技術的綜合性產業(yè)鏈，主要包括上游原材料和設備供應、中游細胞和組織培養(yǎng)、以及下游產品應用和市場銷售等環(huán)節(jié)。以下是組織工程產業(yè)鏈的主要環(huán)節(jié)和關鍵要素：

（1）上游原材料和設備供應：

- 細胞來源：包括自體細胞、異體細胞、干細胞等，這些細胞用于后續(xù)的組織培養(yǎng)。

- 生物材料：如生物相容性材料、生物活性材料、生物降解材料等，用于構建細胞生長的支架和載體。

- 培養(yǎng)基和試劑：包括細胞培養(yǎng)基、生長因子、細胞因子等，用于支持細胞的生長和分化。

- 設備：如生物反應器、細胞培養(yǎng)箱、離心機等，用于細胞和組織培養(yǎng)過程中的操作和控制。

（2）中游細胞和組織培養(yǎng)：

- 細胞培養(yǎng)和擴增：通過細胞培養(yǎng)技術，將原材料中的細胞進行擴增和分化，以獲得足夠的細胞數(shù)量。

- 組織構建：將細胞與生物材料結合，形成具有特定結構和功能的組織。這包括使用細胞打印技術、生物3D打印技術等，將細胞精確地放置和生長在三維結構中。

- 質量控制和檢測：對培養(yǎng)過程中的細胞和組織進行質量檢測和評估，以確保其質量和安全性。

（3）下游產品應用和市場銷售：

- 醫(yī)療器械：將組織工程產品應用于醫(yī)療器械中，如人工關節(jié)、人工牙齒、皮膚替代品等。

- 藥物研發(fā)：組織工程產品可用于藥物研發(fā)過程中的疾病模型構建和藥物篩選。

- 再生醫(yī)學：組織工程產品可用于治療各種疾病，如心臟病、糖尿病、神經退行性疾病等。

- 市場銷售：將組織工程產品推向市場，通過銷售和推廣，實現(xiàn)產業(yè)鏈的商業(yè)化運作。

07.農業(yè)生物技術

農業(yè)生物技術涉及利用生物技術改良農作物、家畜和漁業(yè)資源，以提高產量、抗病性、適應性等。這包括轉基因作物、基因編輯動物等。農業(yè)生物技術產業(yè)鏈是一個涵蓋了多個環(huán)節(jié)的復雜系統(tǒng)，主要包括以下幾個環(huán)節(jié)：

（1）研發(fā)環(huán)節(jié)：這是農業(yè)生物技術產業(yè)鏈的起點，包括基礎研究和應用研究。在這一環(huán)節(jié)中，科研機構和高校等研究機構通過基因工程、細胞工程、發(fā)酵工程、酶工程、蛋白質工程等技術手段，研發(fā)出具有優(yōu)良性狀的新品種、新肥料、新農藥等農業(yè)生物技術產品。

（2）生產環(huán)節(jié)：研發(fā)出的農業(yè)生物技術產品需要經過生產環(huán)節(jié)才能轉化為實際的產品。這一環(huán)節(jié)包括種子繁育、肥料生產、農藥生產等。生產過程中的設備、技術、管理等因素都會影響到產品的質量和產量。

（3）推廣環(huán)節(jié)：生產出的農業(yè)生物技術產品需要通過推廣環(huán)節(jié)才能被廣大農民所接受和應用。這一環(huán)節(jié)包括產品宣傳、示范推廣、技術培訓等。推廣的效果將直接影響到農業(yè)生物技術產品的應用范圍和普及程度。

（4）銷售環(huán)節(jié)：經過推廣環(huán)節(jié)后，農業(yè)生物技術產品將進入銷售環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)包括產品銷售、市場營銷等。銷售環(huán)節(jié)的成功與否將直接影響到農業(yè)生物技術產品的經濟效益和社會效益。

（5）服務環(huán)節(jié)：在服務環(huán)節(jié)中，企業(yè)和相關機構提供技術支持、售后服務等，確保農民在使用農業(yè)生物技術產品過程中得到及時、有效的幫助和支持。

08.生物傳感器技術

生物傳感器技術是一種將生物活性物質與物理或化學傳感器結合，通過分子識別來檢測并轉換生物信號的技術。生物傳感器可以廣泛應用于醫(yī)療診斷、環(huán)境監(jiān)測、食品安全等領域，為人類的健康和生活質量提供有力支持。生物傳感器技術產業(yè)鏈主要包括上游原材料供應、中游傳感器制造和封裝，以及下游應用市場。

（1）上游領域，生物傳感器制造所需的原材料主要包括生物活性物質、敏感元件、信號轉換器等。這些原材料的質量和性能直接影響到中游傳感器制造環(huán)節(jié)的質量和性能。

（2）中游環(huán)節(jié)是生物傳感器的制造和封裝。這個環(huán)節(jié)涉及到傳感器的設計、制造、封裝和測試等多個環(huán)節(jié)。傳感器的性能和穩(wěn)定性在這個階段得到保障。

（3）下游應用市場，生物傳感器被廣泛應用于醫(yī)療、環(huán)保、食品安全、農業(yè)等領域。例如，在醫(yī)療領域，生物傳感器可以用于檢測血糖、心率等生理參數(shù)，幫助醫(yī)生進行診斷和治療。在環(huán)保領域，生物傳感器可以用于監(jiān)測水質、空氣質量等環(huán)境參數(shù)，為環(huán)境保護提供數(shù)據(jù)支持。

09.生物制藥技術

生物制藥技術主要利用基因變異或DNA重組等生物技術，借助微生物、動植物細胞等來生產大分子藥物。這包括從微生物、人體、動物、植物和海洋生物等天然生物材料中提取出原物質，如蛋白質、酶、核酸、激素等，然后進行合成加工，最終制成生物藥品。

生物制藥的產業(yè)鏈包括上游、中游和下游。上游是產品研發(fā)和原材料的生產，主要包括天然的生物材料以及制藥設備，如生物反應器、培養(yǎng)基、滅菌設備、冷凍機等，其中生物反應器是生物制藥最核心且最關鍵的設備。中游是生物藥產品及生物藥生產商的研發(fā)生產環(huán)節(jié)，產品主要包括抗體、疫苗、重組蛋白、血液制品、診斷試劑等。下游則是各醫(yī)療商業(yè)以及通過線上線下渠道服務終端消費者，包括醫(yī)藥的銷售和消費，以及生物醫(yī)藥外包服務CRO、CMO、CDMO及CSO等。

10.生物能源技術

生物能源技術主要包括燃料乙醇、生物柴油、生物燃氣等，它們都是以可再生資源為原料，通過一系列化學反應或生物過程轉化而成的能源。這些技術具有環(huán)保、可再生的特點，是未來能源發(fā)展的重要方向之一。

在生物能源產業(yè)鏈中，上游主要是生物質原料的收集、運輸和預處理，包括農作物秸稈、林業(yè)廢棄物、畜禽糞便等。中游則是生物能源的生產和轉化，包括發(fā)酵、化學轉化等過程，生產出燃料乙醇、生物柴油等生物能源產品。下游則是生物能源的應用和銷售，包括生物能源在交通、電力、化工等領域的應用，以及生物能源產品的銷售和市場推廣。

在生物能源產業(yè)鏈中，每個環(huán)節(jié)都有其特定的技術和市場要求。例如，上游原料的收集和處理需要高效、環(huán)保的技術和設備，以保證原料的質量和數(shù)量；中游生物能源的生產和轉化需要先進的生物技術和化學技術，以提高生產效率和產品質量；下游生物能源的應用和銷售則需要完善的市場體系和銷售渠道，以推廣生物能源的應用和提高市場份額。

11.生物環(huán)保技術

生物環(huán)保技術及其產業(yè)鏈是一個涉及多個領域的綜合性系統(tǒng)，主要包括生物技術的研發(fā)和應用，以及相關的環(huán)保產業(yè)鏈的構建和發(fā)展。這些技術和產業(yè)鏈以保護環(huán)境、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展為目標，涵蓋了從污染源治理到廢棄物資源化利用等各個方面。

首先，生物環(huán)保技術主要依托生物制造技術，實現(xiàn)化工原料和過程的生物技術替代。這包括利用功能型微生物、酶制劑等生物技術，推動實現(xiàn)水體脫氮除磷、重金屬土壤修復、固體廢物利用處置等。這些技術的應用，有助于減少污染物的排放，提高資源的利用效率，從而實現(xiàn)環(huán)境保護的目標。

其次，生物環(huán)保產業(yè)鏈的發(fā)展也是實現(xiàn)環(huán)境保護的重要手段。這包括發(fā)展高性能生物環(huán)保材料和生物制劑，推動化工、醫(yī)藥、材料、輕工等重要工業(yè)產品制造與生物技術深度融合，向綠色低碳、無毒低毒、可持續(xù)發(fā)展模式轉型。同時，通過發(fā)展污染物生物環(huán)境響應監(jiān)測、生物降解和生物修復、生物資源回收利用等生物環(huán)保產業(yè)鏈，可以進一步提高廢棄物的資源化利用率，減少環(huán)境污染。

此外，生物能源的發(fā)展也是生物環(huán)保技術和產業(yè)鏈的重要組成部分。通過優(yōu)選和改良中高溫厭氧發(fā)酵菌種，提高生物質厭氧處理工藝及厭氧發(fā)酵成套裝備研制水平，可以加快生物天然氣、纖維素乙醇、藻類生物燃料等關鍵技術研發(fā)和設備制造。這些生物能源的應用，不僅可以替代傳統(tǒng)的化石能源，減少碳排放，而且還可以通過市政、交通等重點領域的推廣應用，推動化石能源向綠色低碳可再生能源轉型。

最后，產業(yè)園區(qū)作為生物環(huán)保技術和產業(yè)鏈的重要載體，也發(fā)揮著重要的作用。通過建設以生物質熱電聯(lián)產、生物質成型燃料及其他可再生能源為主要能源的產業(yè)園區(qū)，可以進一步推動生物環(huán)保技術和產業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置和環(huán)境的協(xié)同治理。

生物環(huán)保技術涵蓋了生物技術的研發(fā)和應用、環(huán)保產業(yè)鏈的構建和發(fā)展、生物能源的開發(fā)和應用以及產業(yè)園區(qū)的建設等多個方面。這些技術和產業(yè)鏈的發(fā)展，將有助于實現(xiàn)環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的目標，推動經濟社會的綠色轉型。