基于海藻產業(yè)鏈分析的海洋藥物與生物制品產業(yè)發(fā)展思路

吳黃銘,鄭艷,曹曉榮,湯熙翔

(1.自然資源部第三海洋研究所 廈門 361005;2.國家海洋信息中心 天津 300100)

0 引言

目前,全球海洋生物醫(yī)藥與制品產業(yè)規(guī)模已達400億～500億美元,并保持年均15%～18%的高速增長趨勢。“十三五”期間,我國海洋生物醫(yī)藥與制品產業(yè)實現穩(wěn)步發(fā)展,行業(yè)增加值由2015年的302億元增長至2018年的413億元,年均增速11%,在我國主要海洋產業(yè)中維持增速第一。2019年實現增加值443億元,比上年增長8.0%,產業(yè)平穩(wěn)較快增長。

近些年,我國海洋藥物和生物制品的研發(fā)取得長足進步,已取得高純硫酸氨基葡萄糖、MPT-NAG腎損傷診斷試劑盒、甘露寡糖二酸(GV-971)等多項自主研發(fā)成果,海洋糖類藥物研發(fā)已率先進入國際領先地位。但我國海洋藥物與生物制品的研究、開發(fā)與國際先進國家仍存在一定的差距,國內大多數海洋藥物與生物制品企業(yè)為中小企業(yè),龍頭企業(yè)和領軍企業(yè)缺乏,產品線以生產、銷售生物制品為主,出口則以工業(yè)提取粗成品和原料為主,占據產業(yè)鏈或價值鏈頂端的海洋創(chuàng)新藥物和醫(yī)療器械較少。

1 我國海藻產業(yè)鏈發(fā)展現狀

藻類資源獲取、活性成分提取和結構分析、產品研發(fā)、規(guī)?；a、產品銷售使用等幾個互相銜接的版塊共同組成了海藻產業(yè)鏈。我國具有豐富的海藻資源,為海藻產品的加工和開發(fā)利用提供了充足的原料。海藻中除了含有豐富的蛋白質,還有多種特殊生物活性物質,如藻膠、巖藻多糖、甘露醇等[1-2],這些物質對人類及動植物的生長發(fā)育以及健康起著重要的生理作用。

1.1 我國海藻資源

海藻是生長于海洋的低等生物,是海洋中光合作用的主要生產者之一[3]。海洋海藻資源豐富,據統(tǒng)計,全球范圍內大型海藻約250屬、1 500余種,而我國沿海潮間帶海藻種類近850種,隸屬于紅藻門36科140屬463種、褐藻門25科54屬165種、綠藻門15科45屬207種[4]。

聯(lián)合國糧食及農業(yè)組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)在《2018年世界漁業(yè)和水產養(yǎng)殖狀況》中指出,2016年,世界海藻年養(yǎng)殖產量達3 005萬t(鮮重),我國海藻養(yǎng)殖年總產量達1 438.7萬t(鮮重),占世界海藻年總產量的47.9%,產量位居世界首位。我國現已成為海藻生產、加工與利用的大國,且主要養(yǎng)殖種類的產量均居于世界前列。

1.2 我國海藻膠生產加工工藝

我國海藻膠產業(yè)主要涉及褐藻膠(主要為海藻酸鈉)、瓊膠、卡拉膠三大海藻膠,其中又以海藻酸鈉產量最大、研究最深入、應用最廣。目前我國海藻酸鈉的產量位于世界前列,每年產量約為3.8萬t,占世界總生產能力的60%以上。由于生產技術等原因,我國海藻膠產品絕大部分屬附加值較低的工業(yè)級產品,食品和醫(yī)藥級產品生產能力較低,產量僅為8 000 t,約占總產量的22.8%,而國外海藻膠企業(yè),生產的食品和醫(yī)藥級產品占比可達80%。為進一步提升行業(yè)技術水平,近年來,我國部分海藻生產加工企業(yè)開始使用酶解法與化學法聯(lián)合、二步法提取工藝等技術,用于提取海藻中的活性物質,進一步提升了海藻膠等海藻產品的附加值[5]。

1.3 我國海藻產品線

在農業(yè)應用方面,海藻被廣泛用于農業(yè)生物肥料、飼料添加劑、土壤調理劑等。在食品加工方面,海藻可制成各具特色的海藻食品(即食海苔和海帶食品等)[6],或開發(fā)為海藻功能性食品(如海藻茶、海藻膠囊等),此外海藻酸及海藻酸鹽作為凝膠劑、增稠劑等廣泛用于食品領域。在印紡工業(yè)方面,由于海藻細胞壁中富含纖維素及海藻酸鈣纖維等,可開發(fā)相關產品應用于經紗上漿材料、無紡布、織物、印花糊料等領域[7]。在化妝品應用方面,根據海藻活性物質特性,現已開發(fā)了保濕爽膚水、海藻面膜、去油洗發(fā)水等一系列的海藻化妝品。在生物醫(yī)藥方面,海藻酸已經廣泛應用于醫(yī)藥敷料、藥用制劑等領域,并已研發(fā)生產多種海洋藥物,如甘糖酯、海力特、降糖寧、海藻碘片、腎?？礔PS、抗艾滋病毒新藥911、阿爾茨海默病新藥甘露寡糖二酸(GV-971)等,我國在海洋糖類藥物研制上處于國際領先水平。

2 我國海藻產業(yè)發(fā)展歷程

2018年全球海藻產業(yè)年產值約800億元,我國海藻產業(yè)年總產值為580億元,但其中約80%屬于直接的食品類,精深加工的制品與醫(yī)藥類僅占約20%。我國海藻養(yǎng)殖面積達14萬hm2,產量達217萬t干重,在全球處于支配地位。中國的海藻產業(yè)隨著社會經濟和科技水平的發(fā)展,逐步從海藻養(yǎng)殖向食品-農業(yè)-工業(yè)-生物醫(yī)藥提升產業(yè)水平。

2.1 我國海藻產業(yè)發(fā)展過程

海帶是中國人工養(yǎng)殖海藻的第一個品種,自20世紀50年代起,中國科學院海洋研究所開始了海帶生物學研究,并著手人工養(yǎng)殖試驗,解決了生產中出現的一系列關鍵技術問題,并開展海帶種植南移研究。20世紀80年代至今,海藻養(yǎng)殖面積和產量呈現逐年平穩(wěn)遞增的狀態(tài),海藻肥料、海藻食品、海藻化工等產業(yè)發(fā)展迅速,褐藻膠、瓊膠、卡拉膠的出口數量也在不斷遞增,此時期我國成為世界上最大的海藻種植以及工業(yè)原料出口國家[8]。

海藻藥物作為海藻產業(yè)鏈的最高端產品,具有最高的產品附加值,但海藻藥物的研制周期長、投入高、風險大,往往需要產、學、研的緊密結合才能獲得成功產業(yè)化。藻酸雙酯鈉(PSS)對于治療腦血栓、降低血糖、降血脂、降低膽固醇等心血管疾病都有較好的療效[9],該產品由管華詩院士研制,1985年由青島第三制藥廠生產上市。甘露醇煙酸酯是海帶組分甘露醇改造合成制得,由中國科學院海洋研究所、解放軍54831部隊和青島制藥廠共同研制的新藥,適用于治療高脂血癥并有較好的降血壓作用[10],于1985投入生產。海昆腎喜膠囊的有效成分是褐藻多糖硫酸酯(FPS),是基于中國科學院海洋研究所的專利,后于2003年5月獲國家新藥證書,對慢性腎衰具有良好療效[11]。由中國海洋大學、中國科學院上海藥物所以及上海綠谷制藥聯(lián)合研制的海洋新藥甘露特納膠囊(GV-971)有效成分為褐藻寡糖[12],于2019年被國家藥品監(jiān)督管理局有條件批準上市注冊申請,填補了17年來抗阿爾茨海默病領域無新藥上市的空白。

2.2 國家扶持對海藻產業(yè)發(fā)展發(fā)揮引領作用

20世紀七八十年代以來,國家從政策上、資金上對海藻產業(yè)發(fā)展給予了大力支持與引導,科研人員大量投入到解決海藻工業(yè)問題的研究和推廣應用上,推動海藻產業(yè)快速發(fā)展。

2.2.1 政策引導

20世紀50年代起,《1956年至1967年國家重要科學技術任務規(guī)劃及基礎科學規(guī)劃》《1956年-1967年海洋科學技術發(fā)展遠景規(guī)劃》《1963年至1972年海洋發(fā)展規(guī)劃》等戰(zhàn)略規(guī)劃相繼出臺,提出了“向科學進軍”的口號,并將海洋科學技術列入國家科學技術發(fā)展規(guī)劃中,在此期間,全國海洋科學研究工作穩(wěn)步推進,并逐漸取得顯著成果。1978年國家制定了《全國自然科學發(fā)展規(guī)劃》,其中有兩項重點任務涉及海洋科學技術發(fā)展;1991年全國海洋工作會議通過了《九十年代中國海洋政策和工作綱要》;1993年2月國家科學技術委員會、國家計劃委員會、國家海洋局等聯(lián)合制定了《海洋技術政策要點》,1997年6月制定了《海洋應用基礎研究計劃》[13]。

21世紀以來,《全國科技興海規(guī)劃綱要(2008—2015年)》《全國科技興海規(guī)劃(2016—2020年)》《“十三五”海洋領域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》《全國海洋經濟發(fā)展“十三五”規(guī)劃》等規(guī)劃的發(fā)布,明確了“十二五”“十三五”期間海洋領域科技創(chuàng)新的發(fā)展思路、發(fā)展目標、重點技術發(fā)展方向、重點任務和保障措施。至此,我國形成了“十三五”海洋科技創(chuàng)新的頂層設計和政策制定,有力地指導和促進了我國海藻產業(yè)的技術創(chuàng)新和快速發(fā)展。此外,工業(yè)和信息化部于2017年頒布實施了《海藻酸類肥料》《含海藻酸尿素》等行業(yè)標準,這些標準的制定及實施,推動了海藻肥行業(yè)進入標準化、正規(guī)化的發(fā)展軌道。

2.2.2 項目資金支持

近年來,公益性行業(yè)(海洋)科研專項、公益性行業(yè)(農業(yè))科研專項、“十二五”海洋經濟創(chuàng)新發(fā)展區(qū)域示范工作、“十三五”海洋經濟創(chuàng)新發(fā)展示范城市工作,以及“863”計劃、“973”計劃、國家重大專項及重點科學基金涉海項目等國家級重大專項的組織實施,為海藻產業(yè)發(fā)展提供了良好的技術突破和資金上的支持。

2.2.3 交易平臺推廣應用

各級政府通過中國海洋經濟博覽會、廈門國際海洋周、中國·海峽項目成果交易會等平臺加大海藻產業(yè)產品的宣傳,支持海藻養(yǎng)殖及精深加工企業(yè)開展品牌推廣、品牌新聞發(fā)布,廣告投放和贊助以及渠道建設宣傳等品牌推廣活動。逐步培育形成一些具有國際競爭力的創(chuàng)新型產品或原材料,打造了國內知名品牌產品,加快提升海藻產業(yè)創(chuàng)新產品整體層次和國際化水平。

從我國海藻產業(yè)發(fā)展歷程來看,國家需求引導下的產業(yè)扶持、海藻資源的可持續(xù)供給、產業(yè)關鍵技術的發(fā)展、產、學、研高效結合對于我國海藻產業(yè)從低端到高端的發(fā)展,進而占據國際產業(yè)鏈的領先地位具有重要意義。

3 我國海藻產業(yè)成功發(fā)展的關鍵點分析

3.1 國家對產業(yè)發(fā)展的引導與支持

從海藻產業(yè)發(fā)展歷程可以看出,在國家需求的引導下,從最初為滿足制碘工業(yè),形成海藻養(yǎng)殖技術突破,并在海藻資源供給劇增的基礎上,海藻產業(yè)在農業(yè)、工業(yè)應用上得以快速發(fā)展。為突破高端海洋生物醫(yī)藥材料的技術“瓶頸”,自然資源部通過海洋經濟創(chuàng)新示范項目、科技部通過國家重點研發(fā)計劃項目等支持明月海藻集團進行產業(yè)化攻關,超純度海藻酸鈉生產線于2019年建設完成,實現了集團高端產品的突破,可帶動高端海洋生物醫(yī)藥器械產值100億元。

國家專項的大力支持促進了我國海藻產業(yè)的快速發(fā)展。“十三五”期間,海洋經濟創(chuàng)新發(fā)展示范工作共支持海藻產業(yè)項目近30個,通過創(chuàng)新示范項目的組織實施,海藻產業(yè)共新增產品近150個,其中1個產品申報美國食品藥品監(jiān)督管理局的食品添加劑安全性認證,1個新藥進入臨床前階段,1個新藥已經提報中國及美國新藥臨床試驗申請。

3.2 海藻資源的可持續(xù)獲取

作為海藻來源的海洋藥物和醫(yī)藥材料等相關產品,處于海洋藥物與生物制品產業(yè)整個產業(yè)鏈的高端,附加值高,社會效益和經濟效益顯著。目前高端的醫(yī)用海藻酸鈉組織工程材料主要利用來自俄羅斯、智利等區(qū)域的巨藻,用于藥物的巖藻多糖等活性成分主要來源于裙帶菜。我國海藻養(yǎng)殖業(yè)主要的養(yǎng)殖品種是海帶,針對我國海帶養(yǎng)殖海域無法進一步擴展的問題,可通過政策引導的方式增加裙帶菜等的養(yǎng)殖規(guī)模,調整海藻資源養(yǎng)殖結構,同時增加對遠東、南美、東南亞地區(qū)藻類資源的獲取,從而保障海藻資源的可持續(xù)利用。

3.3 產學研用高效結合

產學研用高效結合,對于促進海洋生物醫(yī)藥與制品產業(yè)技術成果轉化,打造我國的龍頭領軍企業(yè)具有重要意義,企業(yè)通過對科技成果的轉化與產業(yè)化,可以極大促進整個產業(yè)的快速發(fā)展。近年來,青島明月海藻集團在海洋功能食品產業(yè)、海洋生物肥料、海洋藥物產業(yè)方面,先后引進中國海洋大學、大連工業(yè)大學、山東農業(yè)大學等高校8個專家團隊,通過研究突破制約行業(yè)發(fā)展的關鍵、共性技術,實現海藻生物產業(yè)鏈集聚發(fā)展。自然資源部第三海洋研究所的曾潤穎團隊利用深海來源菌株實現“一步法”制備海藻寡糖,通過該項技術制備的海藻寡糖生物肥,已在重慶、成都、福建的政和與安溪等地實現規(guī)模化應用示范,能使水稻平均畝產提高超過5.7%。同時團隊專利技術于2017年授權于廈門藍腦科技有限公司,目前已開發(fā)了近10款以海藻寡糖為核心成分的非特殊用途化妝品,并實現銷售。目前該公司已在廈門火炬高新區(qū)建成年產噸級的海藻寡糖生產線,正在形成基于海藻寡糖的系列產品。

3.4 創(chuàng)新鏈對產業(yè)發(fā)展的支撐與促進

2020年4月23日,習近平總書記在陜西考察時指出“要圍繞產業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈、圍繞創(chuàng)新鏈布局產業(yè)鏈,推動經濟高質量發(fā)展邁出更大步伐”。圍繞海洋藥物與生物制品產業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新鏈發(fā)展,通過“十二五”“十三五”期間的海洋經濟創(chuàng)新示范工作,設立一批產業(yè)創(chuàng)新技術平臺項目及關鍵技術引導的產品研發(fā)項目,大力促進了我國海藻產業(yè)創(chuàng)新鏈的發(fā)展。

4 基于海藻產業(yè)分析的我國海洋生物醫(yī)藥與制品產業(yè)發(fā)展思路

從上述對海藻產業(yè)鏈的分析可以發(fā)現,國家對產業(yè)的統(tǒng)籌引領和支持、生物資源的高效獲取、產學研用的高效結合、創(chuàng)新鏈在產業(yè)鏈中的部署、龍頭企業(yè)和明星產品的培育等是高質量提升產業(yè)整體發(fā)展的幾個關鍵因素。作為新興產業(yè),目前我國海洋生物醫(yī)藥與制品產業(yè)相對成熟產業(yè)來說產業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)還是不成熟、不完善的,亟須進一步提升產業(yè)整體的發(fā)展能力。

4.1 我國海洋生物醫(yī)藥與制品產業(yè)的短板

4.1.1 國家級產業(yè)創(chuàng)新載體缺乏

與電子信息等成熟產業(yè)相比,我國目前缺乏針對海洋藥物與生物制品產業(yè)發(fā)展的國家級平臺,產業(yè)發(fā)展缺少專門的智庫、技術、成果轉化的系統(tǒng)性國家級創(chuàng)新載體的支撐,產業(yè)發(fā)展的頂層設計、統(tǒng)籌發(fā)展保障能力欠缺。

4.1.2 創(chuàng)新人才團隊儲備不足

我國海洋藥物與生物制品產業(yè)科研機構數及從業(yè)科技人才嚴重不足,參與研發(fā)的人數較少。根據《中國海洋統(tǒng)計年鑒》數據,從2012年開始,海洋領域的R&D人員、經費支出及課題項目、海洋生物學碩士點和博士點均有所下降,創(chuàng)新人才的不足將導致海洋藥物及生物制品產業(yè)創(chuàng)新技術的不足。

4.1.3 研發(fā)與產業(yè)融合度不足

我國目前研發(fā)機構與生產企業(yè)“兩張皮”的現象明顯,與美國、日本等產業(yè)發(fā)達的國家相比,具有自主研發(fā)能力的海洋藥物與生物制品產業(yè)里大型垂直一體化的龍頭企業(yè)較少,研發(fā)還是以科研機構為主,研究人員的研究成果轉化到企業(yè)的轉化率低,科技成果轉化機制、成果轉化專業(yè)中介機構都存在短板。

4.1.4 產業(yè)鏈聚集效應不明顯

與傳統(tǒng)的食品、服裝、電子信息等產業(yè)具有成熟產業(yè)鏈集聚效應不同,我國的海洋生物醫(yī)藥與制品產業(yè)以中小企業(yè)為主,分散在全國各沿海地區(qū),圍繞產業(yè)細分領域進行產業(yè)聚集發(fā)展的產學研高效融合發(fā)展不足,產業(yè)不能形成規(guī)?；?、集團化發(fā)展。

4.1.5 產業(yè)發(fā)展制度環(huán)境缺乏統(tǒng)一協(xié)調機制

目前我國海洋生物醫(yī)藥與制品產業(yè)發(fā)展涉及自然資源部、工業(yè)和信息化部、國家衛(wèi)生健康委員會、國家市場監(jiān)督管理總局、商務部、科學技術部、國家發(fā)展和改革委員會等多個部委,產業(yè)標準、政策與監(jiān)管體系往往需要多個部門之間協(xié)調,缺乏相對統(tǒng)一的協(xié)調機制。

4.2 我國海洋生物醫(yī)藥與制品產業(yè)思路建議

為進一步保障我國海洋生物醫(yī)藥與制品產業(yè)的高質量發(fā)展,為海洋強國戰(zhàn)略提供支撐,圍繞產業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié),建議“十四五”期間我國海洋藥物與生物制品產業(yè)發(fā)展思路如下:圍繞海洋經濟高質量發(fā)展的主旨,以產業(yè)重大工程為抓手,以核心關鍵技術為突破口,以產業(yè)融合和新業(yè)態(tài)為路徑,以體制機制創(chuàng)新為保障,統(tǒng)籌產業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈和資本鏈,發(fā)展海洋藥物與生物制品產業(yè),促進海洋經濟高質量發(fā)展。

4.2.1 建立國家級產業(yè)創(chuàng)新體系和支撐體系

加大產業(yè)重大工程、創(chuàng)新載體建設,加快補齊創(chuàng)新發(fā)展短板。支持青島的國家海洋藥物工程技術研究中心創(chuàng)建“國家海洋藥物工程技術創(chuàng)新中心”,為產業(yè)發(fā)展提供高端海洋藥物創(chuàng)制的關鍵技術;支持“中國大洋樣品館(生物)”的建設,提升我國深海生物樣品庫、深海菌株庫、深海基因庫、深海化合物庫的保有量和共享服務能力,以保障我國深海生物資源的可持續(xù)利用。打通智力支撐、資源獲取、基礎研究、技術研發(fā)、成果轉化的創(chuàng)新鏈條,促進國家在海洋生物醫(yī)藥與生物制品產業(yè)發(fā)展布局上形成區(qū)域統(tǒng)籌、差異化發(fā)展的良好發(fā)展布局。

4.2.2 突破卡脖子的核心關鍵技術

加大產品創(chuàng)新升級支持力度,籌劃國家層面的海洋藥物和生物制品專項,加快突破重點領域技術“瓶頸”。重點在海洋創(chuàng)新藥物、現代海洋中藥、海洋生物醫(yī)療器械、海洋保健品、海洋化妝品、海洋基因工程制品等技術密集領域突破一批核心關鍵技術,如深海生物資源的規(guī)模化培養(yǎng)、高通量分子靶標活性篩選、海洋生物活性物質的高效制備、活性分子組合生物合成等,培育形成一批具有國際競爭力的創(chuàng)新型產品,打造國有知名品牌產品,加快提升創(chuàng)新產品整體層次和水平。

4.2.3 促進產業(yè)融合,發(fā)展新業(yè)態(tài)、新增長點

大力提升企業(yè)創(chuàng)新主體地位,加快構建“企業(yè)+科研機構+中試平臺+成果轉化平臺+產業(yè)基地”協(xié)同創(chuàng)新體系,促進產業(yè)發(fā)展中產學研用的高效融合,加速科技成果轉化。鼓勵扶持企業(yè)利用“互聯(lián)網+”和區(qū)塊鏈、人工智能、云計算、5G物聯(lián)網等新興技術,發(fā)展新業(yè)態(tài),形成新增長點。培育并打造一批領軍型、龍頭型高新技術企業(yè)。

4.2.4 完善產業(yè)標準體系、知識產權體系、投融資體系建設

國家行政主管部門需進一步加強頂層設計,進行統(tǒng)籌管理。加快建設產業(yè)標準體系,對標國際標準,建立健全適合我國產業(yè)發(fā)展的行標、團標、企標。扶持加快我國自主知識產權的申請及保護,加大對產業(yè)的監(jiān)管力度,嚴格按照相關產業(yè)標準,確保安全合格的產品進入市場流通。同時,進一步加大政策扶持力度,并完善產業(yè)投融資體系,適度加大對我國海洋藥物與生物制品領域龍頭企業(yè)的財政扶持。