中美生命科學(xué)科研現(xiàn)狀對比研究

羅梓超 李榮 董曉晴

摘? 要：中美博弈及后疫情時代背景下，分析美國生命科學(xué)研究轉(zhuǎn)變有利于促進我國相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展。文章從國家戰(zhàn)略視角分析美國生命科學(xué)基金項目、投資重點學(xué)科、學(xué)術(shù)論文、專利，完成對美國生命科學(xué)前沿技術(shù)識別，在此基礎(chǔ)上對比分析我國生命科學(xué)科研現(xiàn)狀，提出相關(guān)建議。美國生命科學(xué)研究已進入全新階段，基礎(chǔ)研究逐步轉(zhuǎn)向技術(shù)應(yīng)用，研究重點面向地球生態(tài)，其生物經(jīng)濟戰(zhàn)略重點是生物能源，生物學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)向軍事防御服務(wù)。我國生命科學(xué)研究仍聚焦于傳統(tǒng)生物醫(yī)藥領(lǐng)域，且研究布局存在“全而不強”的問題，生命科學(xué)在軍事應(yīng)用領(lǐng)域相對缺乏，未來應(yīng)逐步加強生命科學(xué)高附加值領(lǐng)域或產(chǎn)業(yè)研究布局，加強對生命科學(xué)新應(yīng)用研究的探索。

關(guān)鍵詞：生命科學(xué);前沿技術(shù);中美博弈;后疫情時代

中圖分類號：G358文獻標識碼：A

DOI：10.19881/j.cnki.1006-3676.2021.09.08

Comparative Study on the Status Quo of Sino-American Life Science Scientific Research

Luo Zichao? Li Rong? Dong Xiaoqing

（Beijing Institute of Science and Technology Information，Beijing，100044 ）

Abstract：Under the background of the Sino-US game and the post-epidemic era，analyze the transformation of life science research in the United States and promote the development of related disciplines in China. This paper analyzes the American life science fund projects，investment key disciplines，academic papers，and patents from the perspective of national strategy，complete the identification of American life science frontier technologies，and compare the current status of life science research in my country on this basis，and put forward relevant suggestions. Life science research in the United States has entered a new stage，basic research has gradually shifted to technology applications，the focus of research is on the ecology of the earth，the bioeconomy strategy focuses on bioenergy，and biological technology has shifted to military defense services. The focus of life science research in my country is still focused on the field of traditional biomedicine，and there is a problem of“complete but not strong”in the research layout，life sciences are relatively lacking in the military application field，in the future，the research layout of high value-added life sciences or industry should be gradually strengthened，strengthen the exploration of new applications in life sciences.

Key words：Life science;Cutting-edge technology;Sino-US game;Post-epidemic era

生命科學(xué)是生物產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、能源等諸多領(lǐng)域，是21世紀科技創(chuàng)新最為活躍、影響最深遠的學(xué)科領(lǐng)域。世界先進國家普遍高度重視這一領(lǐng)域的研究及發(fā)展，并從多方面積極布局。以美國為例，2015年其用于生命科學(xué)研究的經(jīng)費占全國總研究經(jīng)費的一半[1];2019年，美國各大研究機構(gòu)調(diào)整研究重點，確立了包括CRISPR基因編輯、合成生物學(xué)技術(shù)、單細胞多組學(xué)技術(shù)等研究方向。

隨著全球化背景下新冠疫情的反復(fù)以及生物技術(shù)擴散的加劇，2020年9月11日，習(xí)近平總書記在科學(xué)家座談會上提出“四個面向”要求[2]，確立了生命科學(xué)在未來國家科技創(chuàng)新體系中的重要地位。鑒于美國在世界生命科學(xué)創(chuàng)新領(lǐng)域的領(lǐng)先地位以及美國政府關(guān)于中美博弈中的單邊主義和“美國至上”思維，對美國政府生命科學(xué)研究進行分析將具有重要的現(xiàn)實意義。筆者基于美國政府的生命科學(xué)領(lǐng)域科研項目、科研投資、學(xué)術(shù)論文及專利等內(nèi)容，對美國政府的生命科學(xué)領(lǐng)域前沿技術(shù)進行識別與跟蹤分析，通過定量分析方法，對比、促進我國完成未來生命科學(xué)研究布局規(guī)劃[3]。

一、美國生命科學(xué)全球發(fā)展現(xiàn)狀

生命科學(xué)（Life sciences）作為20世紀中葉興起的由多個基礎(chǔ)學(xué)科、應(yīng)用學(xué)科及交叉學(xué)科協(xié)同發(fā)展構(gòu)成的科學(xué)，正加速成為繼信息通信技術(shù)后又一個新的前沿科學(xué)領(lǐng)域，有望深刻地改變世界經(jīng)濟發(fā)展模式，引發(fā)世界經(jīng)濟格局的重大調(diào)整。美國較早地認識到生命科學(xué)領(lǐng)域的重要意義，并通過政策引導(dǎo)資金投入加速發(fā)展，目前無論是科研能力還是相關(guān)產(chǎn)業(yè)已達到全球領(lǐng)先地位，并在國際博弈聚焦科技的時代背景下逐漸成為美國對外實施“單邊主義”“美國優(yōu)先”的重要武器。

（一）美國生命科學(xué)全球領(lǐng)先發(fā)展

美國自“二戰(zhàn)”后一直對生命科學(xué)領(lǐng)域非常重視，通過長期的經(jīng)費投入及政策刺激促進生命科學(xué)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，目前一直保持全球領(lǐng)先優(yōu)勢。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計顯示，2010—2016年間，美國國立衛(wèi)生研究院預(yù)算撥款中20%的費用直接或間接地用于這一領(lǐng)域。除直接研發(fā)投入外，美國還針對生命科學(xué)制定了各種稅收優(yōu)惠政策，允許生命科學(xué)企業(yè)用研發(fā)和投資費用抵扣稅費，從而鼓勵和刺激企業(yè)加強創(chuàng)新投入。例如，2015年美國將《1981年經(jīng)濟復(fù)蘇稅法》（Economic Recovery Tax Act of 1981）修改為永久化制度，并明確了生命科學(xué)等產(chǎn)業(yè)的企業(yè)研發(fā)抵稅具體條例;生命科學(xué)孤兒藥研發(fā)方面，聯(lián)邦政府《孤兒藥法案》（the Orphan Drug Act）規(guī)定，除享受研發(fā)抵稅政策外，孤兒藥研發(fā)企業(yè)還可在其臨床研發(fā)期直接享受50%的稅收優(yōu)惠等。[4]此外，美國還較早地針對生命科學(xué)領(lǐng)域進行了如人類、動植物和生態(tài)環(huán)境、生物經(jīng)濟等的戰(zhàn)略部署。

在政府的重視及長期投資與市場激勵下，目前，美國生命科學(xué)領(lǐng)域已領(lǐng)先于全球，根據(jù)2018年和2019年的自然指數(shù)排名顯示，美國在生命科學(xué)領(lǐng)域科研水平處于世界首位。根據(jù)德勤2019年全球生命科學(xué)展望預(yù)測，未來數(shù)年美國仍將是全球最大的藥物市場。無疑，美國生命科學(xué)領(lǐng)域無論是學(xué)術(shù)研究，還是相關(guān)產(chǎn)業(yè)、技術(shù)都已形成全球壟斷優(yōu)勢。

（二）依托生命科學(xué)學(xué)科優(yōu)勢形成對外鉗制能力

憑借領(lǐng)先的科研水平，美國培育了強大的生命科學(xué)產(chǎn)業(yè)，壟斷了全球市場，更重要的是，在國際博弈聚焦科技的背景下，美國在生命科學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢逐漸演化成為其實施單邊主義及美國優(yōu)先的重要武器。

近年來，美國對外貿(mào)易摩擦不斷加劇，生命科學(xué)逐漸成為其對外貿(mào)易制裁的重要武器。奧巴馬執(zhí)政時期，美國推行生物經(jīng)濟戰(zhàn)略，依托生命科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，在能源領(lǐng)域獲得較大突破，解決能源危機后的美國開始在全球石油領(lǐng)域展開對外制裁，有效壓制了伊朗、俄羅斯等能源出口國家。

2019年，中美貿(mào)易戰(zhàn)聚焦半導(dǎo)體及芯片領(lǐng)域，而在實際貿(mào)易及科技對比中，中美在生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)、產(chǎn)品依賴度不亞于電子芯片領(lǐng)域。2018年，美國對中國產(chǎn)品加稅清單中，中國生命科學(xué)（醫(yī)療）醫(yī)療儀器全部被歸入25%加稅條目。中國對美國實施貿(mào)易反制，加稅清單中生命科學(xué)相關(guān)產(chǎn)品僅涉診斷、試驗用試劑兩類，創(chuàng)新性抗癌藥等產(chǎn)品仍保持零關(guān)稅。2017年，中國對美出口額4298億美元，進口額1539億美元，扣除2018年美國加稅清單產(chǎn)品，中國對美國貿(mào)易反制額僅1000億美元空間，而這1000億美元的主要構(gòu)成就是關(guān)系我國國計民生的美國生命科學(xué)醫(yī)藥產(chǎn)品。[5]

二、中美生命科學(xué)對比研究

（一）研究思路

科研項目是學(xué)術(shù)研究目的的最精煉表達，能夠有效地反映科研開展的意圖、主旨以及亮點。因此，筆者通過對比分析中美兩國生命科學(xué)領(lǐng)域科研項目數(shù)據(jù)中如項目金額、目的、項目類型等關(guān)鍵因素，發(fā)掘中美生命科學(xué)研究特點。[6]

（二）數(shù)據(jù)來源

在對中美兩國生命科學(xué)基金項目調(diào)研的過程中，筆者對項目的實施歸口管理機構(gòu)網(wǎng)站進行了調(diào)查，查找、篩選重要科研項目信息源。依據(jù)項目級別對等原則，研究最終選定美國國家科學(xué)基金會（NSF）、中國國家自然科學(xué)基金會（NSFC）和中國重大專項項目數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)來源，由于中國NSFC項目缺乏具體立項數(shù)據(jù)信息，因此用中國重大專項項目數(shù)據(jù)作為補充。為確保項目的時效性，選取立項時間為2016年及其以后的項目，且項目研究結(jié)束時間在2019年之后;字段原則上必須包括所屬計劃、項目名稱、立項與完成時間、資助金額、項目摘要、主要承擔(dān)機構(gòu)等核心字段。通過對所獲取立項數(shù)據(jù)的加工與整理，最終獲得與生命科學(xué)相關(guān)的項目數(shù)據(jù)共計項目5749條，其中，美國國家科學(xué)基金會項目2413條，據(jù)中國國家自然科學(xué)基金項目為其官方發(fā)布的資助項目統(tǒng)計資料（2016—2018年度），中國重大專項項目數(shù)據(jù)815條（表1）。

（三）中美項目數(shù)據(jù)對比分析

中國方面，筆者統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)：1.在面向研究的NSFC項目中，中國對項目的投資呈持續(xù)增加的趨勢，而對國家重大專項項目投資則是呈下降的趨勢。2.中國的NSFC項目在生命科學(xué)領(lǐng)域，項目投資金額最大的學(xué)科是動物學(xué)、畜牧學(xué)與草地科學(xué)、獸醫(yī)學(xué)、水產(chǎn)學(xué);其他依次是食品科學(xué)、農(nóng)學(xué)基礎(chǔ)與作物學(xué)，微生物學(xué)、植物學(xué)，生態(tài)學(xué)、林學(xué)，遺傳學(xué)與生物信息學(xué)、細胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)與生殖生物學(xué)，生物物理、生化與生物分子學(xué)、生物力學(xué)與組織工程、免疫學(xué)。3.在NSFC項目中，承擔(dān)機構(gòu)方面，上海交通大學(xué)、中山大學(xué)、華中科技大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)和北京大學(xué)獲批項目數(shù)量較多。（圖1—5）。

美國方面，筆者采集和分析的美國國家科學(xué)基金會（NSF）項目數(shù)據(jù)的時間范圍是2016—2020年，美國國家科學(xué)基金會項目的類型有：標準撥款、持續(xù)補助金、合作協(xié)議、機構(gòu)間協(xié)議、獎學(xué)金等5類。分析發(fā)現(xiàn)：1.美國在生命科學(xué)領(lǐng)域的研究投資同樣呈現(xiàn)下降態(tài)勢。2.美國在美國國家科學(xué)基金會標準撥款這一類型項目上投資額度最大，項目承擔(dān)機構(gòu)獲得資助最多的依次是巴特爾紀念館學(xué)會、密歇根州立大學(xué)、康奈爾大學(xué)、加利福尼亞大學(xué)、佐治亞大學(xué)研究基金會、佛羅里達大學(xué)、密歇根大學(xué)安阿伯分校、加州大學(xué)—戴維斯分校、北卡羅來納大學(xué)教堂山分校、賓夕法尼亞州立大學(xué)。3.在生命科學(xué)領(lǐng)域，美國NSF科技項目研發(fā)和投資重點學(xué)科或技術(shù)主要包括：生物學(xué)、細胞學(xué)、遺傳學(xué)、基因組學(xué)、真菌學(xué)、生物化學(xué)、生物物理學(xué)等，而技術(shù)集中在生物技術(shù)、蛋白質(zhì)、核糖核酸、基因編輯技術(shù)、神經(jīng)元、神經(jīng)連接、3D打印技術(shù)、分子等（圖6—9）。

通過對比中美生命科學(xué)科研項目數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)：中國方面，在重大共性關(guān)鍵技術(shù)類項目投資金額最大，項目承擔(dān)機構(gòu)獲得資助最多的是北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、同濟大學(xué)、中國科學(xué)院動物研究所、中國人民解放軍總醫(yī)院等。在生命科學(xué)領(lǐng)域國內(nèi)重大專項項目的研發(fā)和投資的重點技術(shù)包括蛋白質(zhì)、基因、疾病防控和安全養(yǎng)殖、健康醫(yī)療等，占比15%，其次是細胞占比14%，蛋白質(zhì)技術(shù)占比13%。在立項獲批的地區(qū)分布上，北京、上海和廣州領(lǐng)先于全國其他省份，特別是北京，連續(xù)3年在基礎(chǔ)前沿、應(yīng)用示范研究、重大共性關(guān)鍵技術(shù)方向3類項目的獲批規(guī)模和金額總量上占據(jù)國內(nèi)領(lǐng)先地位。從與美國的對比來看，美國生命科學(xué)基礎(chǔ)研究及投入已從生物技術(shù)領(lǐng)域轉(zhuǎn)向應(yīng)用。對比中美兩國項目數(shù)量及資助來看，從2016年持續(xù)至2025年的兩國項目數(shù)據(jù)顯示：兩國資助幅度最大的分別是標準撥款和面上基金項目，累計額度分別為693084824美元（人民幣約為448928.5432萬元）和902496萬元，即中國的研究投資支持力度約為美國的2倍。我國的國家重大科技專項側(cè)重相關(guān)領(lǐng)域核心技術(shù)突破和工程應(yīng)用，從我國2016年持續(xù)至2021年的重大專項數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，自2016年開始，我國在生命科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的核心技術(shù)研發(fā)投資是持續(xù)降低的（累計為1406620.79萬元）。我國在生命科學(xué)領(lǐng)域的各個學(xué)科基礎(chǔ)研究領(lǐng)域加大了資金投入，奮力追趕美國，我國研究投入金額已遠超美國，但在關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用投資方面有減速的趨勢。

三、啟示與建議

“生命科學(xué)”是囊括了有機化學(xué)、無機化學(xué)、生物化學(xué)、動物學(xué)植物學(xué)等，形成了跨領(lǐng)域、高技術(shù)壁壘、長周期的尖端學(xué)科。我國在實現(xiàn)經(jīng)濟高速增長，國民生活品質(zhì)快速提升后，社會發(fā)展趨向多元化，逐漸從溫飽轉(zhuǎn)向“醫(yī)療健康”“農(nóng)業(yè)及食品安全”“資源環(huán)境”等生物產(chǎn)業(yè)。生命科學(xué)作為生物產(chǎn)業(yè)的主要內(nèi)容，其發(fā)展已不僅僅是單純的經(jīng)濟促進或?qū)W術(shù)促進，更是保障民生，改善社會環(huán)境的重要路徑，是富國強軍的重要因素，鑒于生命科學(xué)促進生物產(chǎn)業(yè)在社會、民生、軍事、國防領(lǐng)域應(yīng)用的重要作用，以及新時期國家發(fā)展需求、社會保障需求的轉(zhuǎn)變，“十三五”時期，我國確立了包括“生命科學(xué)”在內(nèi)的科技戰(zhàn)略布局[9]，并在《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》[7]和《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中加快推動生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)的目標。

鑒于當(dāng)前中美關(guān)系以及生命科學(xué)研究的重要意義，我國應(yīng)當(dāng)認識到美國生命科學(xué)發(fā)展轉(zhuǎn)變帶來的潛在威脅不僅僅是中美貿(mào)易關(guān)聯(lián)，更是從社會安定因素及國防軍事力量層面的國家安全威脅[8]。對此，我國只通過單一的促進國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展及貿(mào)易博弈是不現(xiàn)實的，也無法真正戰(zhàn)勝美國可能發(fā)起的對我國國家安全威脅。因此，在密切關(guān)注美國生命科學(xué)發(fā)展進展的同時，從重視生命科學(xué)全領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展、強化關(guān)鍵技術(shù)深層次研發(fā)、提高生命科學(xué)從理論到應(yīng)用實踐等方面提早布局預(yù)防。

（一）加強關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)

我國正在生命科學(xué)領(lǐng)域的各個學(xué)科基礎(chǔ)研究領(lǐng)域加大資金投入，奮力追趕美國，我國研究投入金額已遠超美國，但在關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用投資方面有減速的趨勢。作為21世紀最重要的創(chuàng)新技術(shù)集群之一，生命科學(xué)涉及領(lǐng)域繁多，且知識體系復(fù)雜，單一領(lǐng)域及應(yīng)用的發(fā)展水平無法形成整體有效提升，應(yīng)重視全領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展，健全基礎(chǔ)科研方向。在此基礎(chǔ)上分清主次，根據(jù)我國醫(yī)療體系及民生醫(yī)保的重大需求，建立醫(yī)藥研發(fā)清單，將優(yōu)先發(fā)展社會民生需求作為首要醫(yī)療保健領(lǐng)域。

（二）積極探索未知領(lǐng)域，擴展創(chuàng)新應(yīng)用

中美重大專項聚焦相似，但與美國相比我國關(guān)于生命科學(xué)關(guān)注領(lǐng)域相對廣泛，美國則更為聚焦，應(yīng)在加強重點領(lǐng)域和關(guān)鍵技術(shù)的同時積極擴展對未知領(lǐng)域的研究與應(yīng)用創(chuàng)新。我國作為發(fā)展中大國，生命科學(xué)研究相對起步較晚，當(dāng)前，生命科學(xué)作為新興學(xué)科，在核心定義及學(xué)科內(nèi)容方面存在“模糊”“邊界不清”等問題，其未知“區(qū)域”廣闊，應(yīng)進一步發(fā)揮科學(xué)探索的創(chuàng)新精神，擴展生命科學(xué)研究范圍，創(chuàng)新軍用、民用、生產(chǎn)等社會發(fā)展所涵蓋的全領(lǐng)域的應(yīng)用研究方向。

（三）重視研發(fā)周期，促進成果轉(zhuǎn)化

生命科學(xué)作為具有較強技術(shù)壁壘且需要豐富基礎(chǔ)科學(xué)積累的重要學(xué)科，其成果多側(cè)重于醫(yī)療、能源等社會相關(guān)領(lǐng)域，而科學(xué)研究最終目的是服務(wù)社會、服務(wù)國家。因此，科研項目周期、科研成果生命周期要求較強，同時，成果轉(zhuǎn)化形式較為關(guān)鍵，未來應(yīng)加強對生命科學(xué)領(lǐng)域科研項目周期的管理，對具有較強社會價值或高附加值技術(shù)形成長期投資，進行嚴格的科研周期管理，保證科研項目運營及價值。在此基礎(chǔ)上，針對不同類型科研成果形成基礎(chǔ)，研究成果向高級開發(fā)及生產(chǎn)階段快速轉(zhuǎn)化相關(guān)機制、路徑，豐富成果轉(zhuǎn)化形式以及成果轉(zhuǎn)化效率。

（四）加強政策引導(dǎo)，提升生命科學(xué)發(fā)展活躍度

政策引導(dǎo)提升學(xué)科發(fā)展主動力，而政策引導(dǎo)、激勵不外乎兩個方面：一是通過政策刺激提升生命科學(xué)科研活躍度;二是通過政策優(yōu)惠等提升自由市場對生命科學(xué)發(fā)展關(guān)注度及主動性。當(dāng)前，我國在科研及學(xué)術(shù)方面已有大量的政策部署，而在自由市場以及企業(yè)自主研發(fā)方面相對較弱，停留在通過單一的政策稅收優(yōu)惠等完成政策鏈構(gòu)建，未來應(yīng)有針對性地完成生命科學(xué)科研到成果轉(zhuǎn)換過程中各個環(huán)節(jié)的政策支撐。例如，成果轉(zhuǎn)換平臺類企業(yè)政策資金扶持，專屬性投資政策引導(dǎo)等，以提升生命科學(xué)發(fā)展的活躍度。[9]

參考文獻：

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