施一公：未来生物医药产业需重点关注这 10 大领域！|免疫|化学家|医药产业|国防部门|抗体|施一公|生物学家|科学家|细胞治疗|高通量

未来生物医药产业主要指当前尚处于孕育和研发阶段的前沿生物医药技术推动的、未来在疾病预防、诊断和治疗方面具有广泛应用场景的产业。

西湖大学的未来产业研究中心重点聚焦生命原理及未来医药、分子智造与功能、未来材料设计及创造等领域，开展了《未来产业发展趋势研究 2023：未来生物医药》研究。

该研究立足于以大数据分析手段挖掘国际生物医药领域未来产业发展的热点技术，运用德尔菲法向生物医药领域专业人士开展问卷调查，并结合当前至 2035 年我国未来生物医药产业发展所面临的形势，探索性提出我国未来生物医药产业重点关注和大力支持的十大领域。

注：在盖德视界后台回复「西湖大学」即可获取《未来产业发展趋势研究 2023:未来生物医药》完整报告。

领域一：人工智能等信息化技术在生物医药的应用

人工智能等信息化技术在生物医药领域的深度应用，即「人工智能+生物医药」(Artificial Intelligence+Biomedicine)，是指企业和研究机构通过将人工智能与生物医药结合以实现生物医药领域的创新突破。

2017 年，《自然》杂志报道了一种的具有专家级皮肤癌诊断能力的 AI 系统 14，是人工智能赋能生物医药领域的开创性里程碑式事件。

2020 年， DeepMind 公司发布了 AI 算法AlphaFold2，其能够基于氨基酸序列准确地预测蛋白质的 3D 结构，其预测的精准程度可与实验技术解析的 3D 结构相媲美。

图源：nature

2022 年，Meta 公司基于最新的几何深度学习模型「EquiBind」开发的ESMFold，以比 AlphaFold 2 快 60 倍速度成功预测 6 亿多种蛋白质的结构。

未来，我们将看到更多人工智能应用于生物医药产业链中各环节的案例，通过人工智能的应用来进一步增强生物医药相关单位的产业竞争优势。

领域二：重组抗体技术

重组抗体（Recombinant antibody）是指利用重组 DNA 等分子生物学技术产生的抗体。重组抗体的最大特点是编码其抗体蛋白质的氨基酸或 DNA 序列是已知的。

重组抗体表达图源：网络

与传统的多克隆抗体/杂交瘤技术产生的单克隆抗体相比，其具有无动物源生产、高批次间一致性等优点，能够满足抗体大规模生产的需求，并以标准化的生产流程控制抗体生产质量稳定性。

此外，其还易于工程化改造。通过分子生物学、合成生物学等手段，人们可以对重组抗体进行人源化以降低免疫原性；或将重组抗体的重链、轻链或部分片段区域进行重排或替换，以设计出具有新抗体特性的重组抗体。

目前，基于重组抗体的药物研发已成为生物制药的主流之一。未来，重组蛋白类药物将在癌症、传染病、免疫、内分泌代谢和神经系统等疾病防治领域发挥巨大作用。

领域三：小分子抑制剂技术

小分子药物一直在医学进步中发挥着重要作用，并解决人们未满足的需求，其也是每年新批准药物中占比最大的药物类型（2022年 FDA 批准的新药中，小分子药物占比超过五成），未来，小分子类药物预计仍然将持续在新药研发中占有较大比重。

得益于分子量较小的特点，小分子抑制剂在口服吸收性好、易于透细胞、透屏障（如血脑屏障）给药、成药性能好、药物代谢动力学性质佳等方面相比于其他类型药物有优势。这些特点使得小分子抑制剂获得市场和新药研发的青睐。

未来，小分子抑制剂将更广泛地应用于癌症治疗及其他治疗领域，更多类型的小分子抑制剂将问世。

领域四：高通量测序技术

高通量测序（High-throughput sequencing）是指以高通量、快速、高效、且经济的方式对各种生物序列（例如 DNA、RNA、蛋白质等序列）进行测序。

高通量基因测序技术是许多研究（例如基因组学）的基石性技术，其出现对生命科学和医学的发展起到了革命性的作用。例如，得益于高通量基因测序，被誉为人类二十世纪三大科学工程之一的人类基因组计划得以在 2003 年完成。

图源：网络

随着人类基因组测序工作的完成，生命科学的研究重心或将从基因组学拓展至蛋白质组学。

未来，高通量测序技术将被更广泛地应用于生物医药领域，成为精准医疗等现代医学领域的重要基石；高通量蛋白质测序或将成为继高通量基因测序之后的新的产业化增长点。

领域五：药物偶联物技术

药物偶联物（Drug conjugate）是指一类运用特定的连接子（通常是化学链）将具有靶向定位性的配体和效应分子连接起来而产生的药物，其核心理念是定位配体发挥靶向投递作用，效应分子发挥治疗作用。

以近年来发展较好的、具有代表性的抗体药物偶联物（ADC）为例，通过将抗体用作定位配体，ADC 的构成即可表示为「抗体-连接子-效应分子」。

随着Brentuximab vedotin（商品名 Adcetris）、Trastuzumab emtansine（商品名 Kadcyla）等新型 ADC 被 FDA 批准用于治疗霍奇金淋巴瘤和 HER2 阳性乳腺癌，ADC 药物再次广泛进入人们的研究视野。

图源：网络

目前， ADC 依然存在巨大的发展空间。未来，我们将看到更多类型的药物偶联物被批准应用于临床，新一代的药物偶联物将持续为患者带来福音。

领域六：治疗性基因编辑技术

治疗性基因编辑（Therapeutic gene editing）是指一类通过对基因进行靶向编辑（敲除、插入、替换、修饰等）进而获得治疗效果的疗法。

2020 年，诺贝尔化学奖授予法国科学家埃玛纽埃尔·沙尔庞捷（Emmanuelle Charpentier）和美国科学家珍妮弗·道德纳（Jennifer Doudna），以表彰她们「研发了一种基因编辑方法」，即基于 CRISPR-Cas 的基因编辑，该突破再次引爆了基因编辑相关研究的热潮。

2023 年 12 月 8 日，美国食品和药物管理局（FDA）批准了该国首个基因编辑治疗药物Casgevy，这是基因编辑治疗历史上的里程碑事件。

图源：FDA

Casgevy 由制药公司 Vertex Pharmaceuticals 和生物技术公司 CRISPR Therapeutics 共同开发，用于治疗 12 岁及以上成人镰状细胞病。

未来，我们将看到更多治疗性基因编辑相关新技术的诞生，人类将以前所未有的方式治愈一些目前尚无良好疗法的疾病（如基因缺陷型疾病）。

领域七：细胞治疗技术

细胞治疗（Cell therapy）是指一类将活细胞移植入患者体内以实现治疗效果的疗法。在细胞免疫疗法方面，嵌合抗原受体 T 细胞（Chimeric antigen receptor T cell，CAR-T）疗法近年来突破迅速。

其主要原理是通过将工程化的 CAR（一种合成跨膜受体）基因引入 T 细胞，进而使 T 细胞对表达有特定肿瘤特异性抗原的肿瘤细胞进行特异性杀伤。

2017 年，首个 CAR-T 疗法（由 Kymriah 公司开发）被 FDA 批准以用于治疗急性淋巴细胞白血病。截止 2022 年 4 月，其他 5 种 CAR-T 疗法又陆续获得 FDA 批准。

图源：Kymriah

未来，更多类型的细胞将被开发用于细胞治疗；从患者出发的个性化、定制化细胞治疗有望为更多的不治之症提供新的治疗方案。

领域八：新型药物递送技术

药物递送系统（Drug delivery system）是指在空间、时间及剂量上全面调控药物在生物体内分布的技术体系，通过增强治疗药物对其目标部位的递送，最大限度地减少目标外积累，从而改善患者的健康。