新冠疫情下生物醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展機遇研究

袁 芳，苑朋彬，鄭彥寧

（中國科學技術信息研究所，北京 100038）

2020年3月，世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）宣布全球進入新冠肺炎大流行狀態(tài)[1]。新冠疫情的大流行，對社會各行各業(yè)都造成了十分巨大的影響。盡管新冠疫苗、特效藥相繼問世，但是直至今天，全球仍然受到新冠疫情的影響。生物醫(yī)藥行業(yè)作為與新冠疫情聯(lián)系最為密切的行業(yè)之一，在新冠疫情防控方面發(fā)揮著重要作用。因此，受新冠疫情影響，生物醫(yī)藥行業(yè)也發(fā)生了巨大變化，并出現(xiàn)了許多技術發(fā)展機遇。

1 生物醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

生物醫(yī)藥是指以天然的或人工制得的生物組織、生物材料等生物成分為原料，利用化學、生物化學、生物技術、微生物學、藥學等學科的原理與方法，加工生產成用于預防、診斷或治療的制品[2]。生物醫(yī)藥作為新興產業(yè)，在全球的科技進步浪潮中有著良好的發(fā)展前景和蓬勃的生命力。同時，生物醫(yī)藥產業(yè)作為尖端科技產業(yè)，具有研發(fā)周期長、高投入、高風險、高技術、高附加值等特點[3-5]。當前，生物醫(yī)藥行業(yè)飛速發(fā)展，生物醫(yī)藥的研發(fā)備受制藥公司與科研人員關注，其相關制品已成為疾病防治與診斷的重要手段。

1982年，全球首個基因重組生物制品被美國食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）批準上市，拉開了生物醫(yī)藥行業(yè)的序幕[6]。21世紀，全球生物醫(yī)藥技術在基因編輯、細胞免疫、干細胞等方面取得了諸多突破。當前，歐洲的發(fā)達國家與美國在藥物生產與研發(fā)方面領跑全球，亞太國家中日本的生物醫(yī)藥產業(yè)發(fā)展較快，印度等東南亞國家則在生物仿制藥方面發(fā)展良好。2021年7月，英國醫(yī)療健康領域調研咨詢機構Evaluate Pharma發(fā)布《2021年全球生物醫(yī)藥行業(yè)評估暨2026年展望》報告，指出在未來5年內，全球生物醫(yī)藥的銷售額將以每年6.4%的增長率繼續(xù)保持上升趨勢，預計到2026年，銷售額將達到1.4萬億美元。

我國生物醫(yī)藥產業(yè)雖然起步較晚，但近年來我國十分重視生物醫(yī)藥產業(yè)，不斷加大相關政策的扶持力度，使我國生物醫(yī)藥行業(yè)開始迅速發(fā)展，并逐步縮小了與先進國家的差距。2021年，我國在疫苗、抗體類藥物、重組蛋白、血液制品、基因治療等生物醫(yī)藥領域取得了十分突出的成果，其中重組蛋白藥物、血液制品的新增獲批上市產品數(shù)量達到2020年的6倍。2022年6月，美國弗若斯特沙利文咨詢公司發(fā)布《創(chuàng)新小分子靶向藥物獨立市場研究報告》指出，2020年，我國生物醫(yī)藥市場規(guī)模為3 457億元，預計到2025年，市場規(guī)模將達到8 116億元。

2 新冠疫情下生物醫(yī)藥行業(yè)的政策導向

2.1 受新冠疫情大流行影響，各國政府加大對新冠相關研究的資金投入

在新冠病毒肆虐的疫情期間，快速研發(fā)出安全有效的新冠疫苗與藥物成為防控疫情大流行的關鍵任務。全球新冠疫苗的巨大需求，促使疫苗研發(fā)處于一個“爭分奪秒”的競爭環(huán)境。新冠疫情期間，美國聯(lián)邦政府通過《防備和應對冠狀病毒補充撥款法》《新冠病毒援助、救濟與經濟安全法案》等，對新冠疫苗、藥物、診斷及機理等研發(fā)生產投入大量資金[7]。2020年3月，美國聯(lián)邦政府通過《新冠疫情應急撥款法案》，向美國各部門總共資助83億美元，用于疫苗、藥物與診斷試劑的研發(fā)生產，以及支持疾病控制與預防中心（CDC）與各地區(qū)的衛(wèi)生防疫計劃等。同時，美國聯(lián)邦政府通過《新冠病毒援助、救濟與經濟安全法案》（CARES法案），將2.3萬億美元用于刺激經濟?！缎鹿诓《驹⒕葷c經濟安全法案》除了向個人、企業(yè)、政府等提供多種救濟援助，還旨在滿足醫(yī)療產品供應、藥物的研發(fā)與創(chuàng)新?lián)芸畹取?020年5月，美國首次提及“曲速行動”計劃（Operation Warp Speed），將整合政府、軍方和藥企三方力量，資助100億美元用于加速新冠疫苗、藥物、檢測等方面的研發(fā)進程，其中輝瑞、強生、莫德納等制藥或生物技術公司都受到該計劃的資助。

歐盟及歐洲各國也相繼出臺了新冠疫苗研發(fā)資助計劃。2020年6月，歐盟委員會提出了歐洲新冠疫苗戰(zhàn)略，用于加快新冠疫苗的研發(fā)生產等相關進度。德國為擺脫新冠疫情帶來的經濟危機，于2020年推出了新冠肺炎疫情危機刺激經濟計劃，投入95億歐元，用于重要藥物與醫(yī)療設備的生產、新冠疫苗的研發(fā)等方面[8]。英國在新冠肺炎大流行初期就開始了對新冠疫苗的資助，并相繼追加了多次撥款用于新冠疫苗研發(fā)。法國、德國、意大利和荷蘭創(chuàng)建了 “疫苗聯(lián)盟”，與多家制藥公司合作研發(fā)新冠疫苗，旨在實現(xiàn)“歐洲本土”研發(fā)的新冠疫苗。

我國在暴發(fā)新冠疫情后，黨中央、國務院都高度重視疫情的防控工作。國務院迅速成立了新冠疫情聯(lián)防聯(lián)控機制科研攻關組?？茖W技術部迅速啟動了應急科研攻關項目，在病毒溯源、藥物與疫苗研發(fā)、檢測試劑開發(fā)、動物試驗模型等方面進行了科研部署。國家自然科學基金委員會發(fā)布了“新型冠狀病毒溯源、致病及防治的基礎研究專項”，共資助20個科研攻關項目，每個項目資助金額約為150 萬元[9]。

2.2 在整個醫(yī)療健康政策驅動下，生物醫(yī)藥行業(yè)呈現(xiàn)數(shù)字化、智能化發(fā)展趨勢

新冠疫情加大了醫(yī)療負擔，很多病患不得不選擇線上醫(yī)療，這將數(shù)字醫(yī)療推向了一個前所未有的重要位置，推動了全球醫(yī)療健康的數(shù)字化革命。在疫情催化下，遠程醫(yī)療、醫(yī)療數(shù)據的互聯(lián)互通、自動化與人工智能醫(yī)療等創(chuàng)新趨勢得到飛速發(fā)展。疫情中數(shù)字化、智能化的醫(yī)療服務所展現(xiàn)的優(yōu)勢，將使數(shù)字醫(yī)療在后疫情時代變?yōu)橐环N常態(tài)化的剛需。2020年5月，美國信息技術與創(chuàng)新基金會（Information Technology and Innovation Foundation，ITIF）發(fā)布《在新冠疫情期間建立全球數(shù)字健康系統(tǒng)框架》報告，指出“數(shù)字健康”有望變革全球的衛(wèi)生醫(yī)療體系。歐盟則一直高度關注全行業(yè)的數(shù)字化與智能化。2021年2月，歐盟聯(lián)合研究中心（JRC）在《歐洲如何成為人工智能健康領域的全球領跑者？》報告中指出，高標準的衛(wèi)生系統(tǒng)、豐富的健康醫(yī)療數(shù)據以及強大的研究與創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，能夠促使歐盟成為人工智能健康領域的全球領先者。2022年5月，歐盟委員會提議建立歐洲健康數(shù)據空間，以應對全球新冠疫情等公共衛(wèi)生危機。我國在《“十四五”醫(yī)藥工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中，明確提出在“十四五”期間要推動醫(yī)藥行業(yè)的數(shù)字化轉型。2020年8月，工信部聯(lián)合中國醫(yī)藥企業(yè)管理協(xié)會發(fā)布了《制藥工業(yè)智能制造白皮書（2020版）》，從藥品研發(fā)、生產、物流和質量管理等環(huán)節(jié)提出了制藥工業(yè)智能制造的實施路徑。

整個醫(yī)療健康政策向數(shù)字化、智能化傾斜的背景，也加速了生物醫(yī)藥企業(yè)的數(shù)字化轉型，推動了人工智能在藥物研發(fā)等相關領域的應用。生物醫(yī)藥企業(yè)可以在藥物研發(fā)、臨床研究、上市審批、藥品生產、產品流通與企業(yè)管理等方面實現(xiàn)數(shù)字化轉型，以縮短研發(fā)周期、降低成本、控制生產風險等。例如，大多數(shù)生物醫(yī)藥產品的研發(fā)，離不開龐大的基因數(shù)據、蛋白質數(shù)據、臨床數(shù)據和生物醫(yī)藥企業(yè)的數(shù)字化轉型不僅方便數(shù)據的管理與使用，還可以利用大數(shù)據、人工智能、云計算等技術，通過計算機模擬與預測，快速篩選、設計、優(yōu)化候選藥物。生物醫(yī)藥企業(yè)通過數(shù)字化、智能化轉型，構建以人工智能為驅動的數(shù)字化實驗室、生產線，通過數(shù)字化精準管理采購、生產、流通等環(huán)節(jié)，最終形成具有智能化研發(fā)平臺、數(shù)字化供應鏈等智能化、數(shù)字化基礎設施的生物醫(yī)藥企業(yè)。

2.3 全球生物安全防御戰(zhàn)略，使生物醫(yī)藥行業(yè)的監(jiān)管更趨嚴格

近年來，隨著DNA測序、基因編輯以及合成生物學的快速發(fā)展，生物技術正在從醫(yī)療健康、環(huán)境保護、農業(yè)育種等方面改變著人類的生活方式。但是，生物技術的快速發(fā)展也帶來一系列的安全威脅。2020年11月，卡內基國際和平基金會發(fā)布《生物技術的福與禍》報告，指出大多數(shù)國家，甚至全球范圍內的生物技術監(jiān)管準則和機制都缺乏必要的監(jiān)督，生物安全方面缺乏強制性的全球標準和問責機制。受新冠疫情大流行的影響，多國政府都意識到開展生物防御安全戰(zhàn)略的必要性。

美國長期重視生物安全防御能力建設，并且在近兩年持續(xù)關注如何應對生物威脅，重新制定、調整和完善生物安全防御戰(zhàn)略，提高生物安全防御的基礎研究能力，加強對生物威脅事件的早期預警與防控工作。2021年以來，美國先后出臺了新冠疫情響應的事后分析報告、生物防御阿波羅計劃、《生物防御愿景》備忘錄、雅典娜推進阿波羅生物防御計劃等生物安全防御戰(zhàn)略。美國生物防御政策側重對新冠、炭疽、流感等導致動植物的疾病等重大生物事件的應對，不僅加大相關疫苗、藥物、檢測的研究與開發(fā)力度，還重在建設與提升生物防御的監(jiān)測預警系統(tǒng)，例如建立數(shù)字病原體監(jiān)測系統(tǒng)、國家公共衛(wèi)生數(shù)據系統(tǒng)、國家病原監(jiān)測預報中心等。數(shù)字化的監(jiān)測系統(tǒng)，對生物醫(yī)藥企業(yè)在研究與生產過程中產生的病原體泄露等生物安全事件可以起到快速監(jiān)管的效果。

歐盟也深刻意識到應對生物防御事件的重要性，以新冠疫情為切入點，著手各項生物威脅準備計劃。2021年2月，歐盟委員會啟動名為“HERA孵化器”的歐洲生物防御準備計劃。2021年3月，歐盟啟動“歐盟醫(yī)療計劃”（EU4Health），投入51億歐元以應對跨境健康威脅，促進藥品供應，建立更強大的衛(wèi)生系統(tǒng)。此外，歐盟在《歐洲綠色協(xié)議》中增加“新生物多樣性戰(zhàn)略”以預防和增強應對人畜共患流行病的能力等。歐盟近兩年的生物防御戰(zhàn)略主要用于應對新冠疫情的挑戰(zhàn)，特別重視對本土生物醫(yī)藥相關行業(yè)的發(fā)展，擴大與提升本土藥物研發(fā)與疫苗生產的能力。盡管新冠疫苗等相關產品的需求巨大，但歐盟并未放松對其的準入、上市審批等要求，例如歐洲藥品管理局（EMA）還成立了新冠特別小組，旨在促進相關產品的研發(fā)管理和監(jiān)督。

近年來，我國的生物安全事件也不斷進入公眾視野，問題疫苗、基因編輯嬰兒、新冠疫情等事件凸顯了生物安全防御的重要性。2021年4月15日，我國正式施行《生物安全法》，這標志著我國生物安全防御邁進了一個新的階段。我國將依托《生物安全法》，聚焦生物安全防御機制，尤其是針對生物技術的研發(fā)與應用、病原微生物實驗室的生物安全、人類遺傳資源等生物資源的安全、生物恐怖襲擊、生物武器威脅等生物威脅事件，都做出了明確的監(jiān)管與應對管理措施。我國生物醫(yī)藥行業(yè)的監(jiān)管政策逐漸完善，相關的產品質量將進一步得到更多保障，而問題疫苗等生物安全事件將隨著《生物安全法》的實施日趨減少。

3 后疫情時期生物醫(yī)藥行業(yè)的技術發(fā)展機遇

3.1 mRNA技術

信使核糖核酸（mRNA）負責把遺傳信息從DNA上傳遞到核糖體上，參與蛋白質的合成過程。1961年，mRNA首次被發(fā)現(xiàn)并提取出來[10]。1990年，mRNA參與蛋白質合成的機制被首次確認[11]。此后，mNRA技術得到快速發(fā)展，科學家與生物醫(yī)藥公司開始嘗試將mRNA技術應用于癌癥治療等領域。2020年底，德國BioNTech公司與美國莫德納公司研發(fā)的mRNA新冠疫苗先后從美國食品藥品監(jiān)督管理局獲批緊急使用權，這是mRNA技術成功應用的首個成果。mRNA技術經過多年的基礎研究積累，借助新冠疫情的催化效果，最終迎來了快速發(fā)展的黃金時期。在《麻省理工科技評論》期刊發(fā)布“2021年全球十大突破性技術”中，mRNA疫苗被列為其中之一。全球對mRNA疫苗都給予了高度關注，甚至有科學家預測mRNA技術將有可能獲得諾貝爾獎。被譽為諾貝爾獎風向標的拉斯克獎則在2021年度頒發(fā)給了mRNA疫苗開拓者。

3.1.1 產業(yè)層面，新冠疫情使mRNA技術得到更廣泛的商業(yè)化應用

新冠mRNA疫苗的成功，使僅成立12年的莫德納公司一舉成為全球第三大疫苗生產企業(yè)。國際制藥巨頭渤健、輝瑞、安進等，以及國內的恒瑞、君實、石藥等，都紛紛在mRNA技術上開展布局。例如，2021年8月賽諾菲以32億美元收購了mRNA藥物研發(fā)公司Translate Bio。事實上，mRNA技術除了應用于新冠疫苗開發(fā)外，還可以應用于其他傳染病的防治，以及癌癥及罕見病等多種疾病的治療，可以說mRNA技術為疾病的預防和治療提供了新思路。據中國食品藥品網數(shù)據顯示，目前全球mRNA藥物研發(fā)項目中幾乎一半的項目屬于傳染病領域，腫瘤領域相關項目約占1/3。目前，經美國食品藥品監(jiān)督管理局正式審批上市的mRNA藥物僅有兩款，且均用于治療新冠，分別是BioNtech公司的BNT162b2和莫德納公司的mRNA-1273，而其他mRNA藥物大多處于早期研發(fā)試驗階段。

3.1.2 技術層面，mRNA作為新興技術仍有較大的改進與迭代空間

mRNA不需要進入細胞核就可以發(fā)揮作用，與DNA相比，具有更快的轉染效率。此外，mRNA具有較低的免疫源性，有更高的安全性。在生產制備過程中，mRNA技術過程簡單且成本更加低廉。當前，全球對mRNA技術的研發(fā)投入持續(xù)增加，mRNA作為一種新興技術，處于行業(yè)發(fā)展的早期階段，在技術上仍有較大的改進與迭代空間。要將mRNA技術真正落地應用于其他疾病的臨床防治中，還需要在mRNA的合成、修飾及遞送三個環(huán)節(jié)中進行進一步完善。例如，解決目標蛋白與靶點反應的持久性問題，進一步提高臨床安全性，開發(fā)更加高效無毒的遞送系統(tǒng)等。我國的mRNA技術起步較晚，從事mRNA技術研發(fā)的企業(yè)較少，但近兩年在mRNA技術上的研發(fā)投入也顯著增加，將來通過技術積累、專利壁壘構建等，我國mRNA技術也有望取得更多顯著成果。

3.2 人工智能輔助藥物研發(fā)

在新冠疫情暴發(fā)初期，對治療新型冠狀病毒新藥的緊迫需求，使得人工智能輔助藥物篩選被許多科研人員及制藥企業(yè)關注。例如早在2020年2月4日，英國人工智能公司BenevolentAI就發(fā)表了相關論文[12]。BenevolentAI公司基于其生物醫(yī)學知識圖譜人工智能平臺，通過對數(shù)以萬計已上市的藥物進行虛擬篩選，檢索出抗風濕類藥物巴瑞替尼可能對防治新冠肺炎有效。2020年11月，巴瑞替尼獲得美國食品藥品監(jiān)督管理局的緊急使用授權，用于新冠患者的治療。隨著人工智能技術的快速發(fā)展，先進的算法使人工智能篩選或預測結果更加準確。例如，谷歌旗下DeepMind公司研發(fā)的新一代人工智能系統(tǒng)AlphaFold解析的蛋白質結構與目前使用冷凍電子顯微鏡、核磁共振等工具解析出的結果相差不多，極大地推動了人工智能輔助藥物研發(fā)的應用進程。在《麻省理工科技評論》期刊發(fā)布的“2020年全球十大突破性技術”中，人工智能輔助藥物設計被列為其一。在CB Insights發(fā)布的“2020，改變世界的十二大領域”中，基于人工智能的蛋白質預測也被列為一大技術領域。2020年與2021年，《科學》期刊連續(xù)兩年將人工智能預測蛋白質結構列入年度十大科學突破。

3.2.1 產業(yè)層面，人工智能公司與生物醫(yī)藥公司的合作日趨緊密

在新冠疫情下，人工智能輔助藥物研發(fā)令人工智能與生物醫(yī)藥公司看到了極大的機會：人工智能作為藥物研發(fā)的強大加速器，能夠大幅度縮短藥物研發(fā)進程，同時降低研發(fā)成本。因此，諸多大型醫(yī)藥公司開始與人工智能初創(chuàng)公司合作，各自合作的側重點有所不同。例如，賽諾菲與Exscientia公司合作側重篩選小分子候選藥物；默克與英矽智能合作側重新型小分子的設計；輝瑞與Atomwise公司合作側重篩選靶蛋白的潛在候選藥物；諾華與BenevolentAI合作側重尋找藥物潛在的新適應癥；強生與ConcertAI公司合作側重臨床試驗多樣化的設計。

3.2.2 技術層面，生物醫(yī)藥研發(fā)領域應用人工智能技術時應防范技術濫用

從藥物研發(fā)的過程看，人工智能技術已經在藥物發(fā)現(xiàn)、臨床前藥物研究、臨床試驗等諸多環(huán)節(jié)中具有相應的應用場景。在技術層面上，人工智能輔助藥物研發(fā)還有很多完善的空間。目前，為了提高人工智能篩選及預測的精準度，其技術難點主要在于底層知識圖譜的構建、模型的訓練，以及高性能計算設施提供的算力支撐等方面。盡管人工智能輔助藥物研發(fā)具有極大應用潛力，但是后疫情時代人工智能輔助藥物研發(fā)的機遇與挑戰(zhàn)并存，發(fā)展的同時也面臨著諸多風險問題。相關的監(jiān)管政策仍有待完善，若該技術被濫用，則有可能加速生化武器的生成。例如，Collaborations Pharmaceuticals公司測試了反向使用其開發(fā)的藥物毒性預測人工智能工具MegaSyn分子生成模型，結果在6個小時內生成了40 000個有毒化學品[13]。該測試實驗為人工智能輔助藥物研發(fā)敲響了警鐘。開源的軟件以及公共的毒性數(shù)據庫等都為該技術的濫用提供了便利條件，人工智能輔助藥物研發(fā)技術的相關監(jiān)管政策需得到更深一層的完善。

4 后疫情時代我國生物醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展建議

（1）關注新機遇所帶來的創(chuàng)新要素，提高我國生物醫(yī)藥的研發(fā)能力。新冠疫情的全球大流行，嚴重影響著新一輪科技革命與產業(yè)變革的發(fā)展。新冠疫情使生物醫(yī)藥行業(yè)的研發(fā)投入大大增加，基礎研究勢必得到飛速發(fā)展。應重視新冠疫情為生物醫(yī)藥產業(yè)帶來的新發(fā)展機遇，時刻關注與跟蹤全球科技創(chuàng)新動態(tài)，充分利用大數(shù)據、互聯(lián)網、生物信息和人工智能等技術，提升先進研發(fā)基礎理論和技術，快速占領新一輪的生物醫(yī)藥產業(yè)的市場高地。此外，我國生物醫(yī)藥企業(yè)可多關注回歸的海外人才。新冠疫情的大流行，使不少人才選擇回國發(fā)展，攜帶著技術知識的人才的加入勢必會為我國生物醫(yī)藥行業(yè)注入新的力量。

（2）以新冠疫情防控為契機，把握“雙循環(huán)”發(fā)展格局，做大做強我國生物醫(yī)藥企業(yè)。生物醫(yī)藥行業(yè)前景廣闊，但其行業(yè)壁壘比較高，對我國生物醫(yī)藥企業(yè)來說，想要在國際市場立足，仍存在一定的挑戰(zhàn)性。受新冠疫情的影響，我國生物醫(yī)藥行業(yè)具有很大的突破機會。新冠疫情對全球供應鏈造成了極大沖擊，嚴重影響了國際貿易往來，各國也開始重視本土產業(yè)的發(fā)展。因此，在雙循環(huán)發(fā)展格局下，需重視我國國內生物醫(yī)藥產業(yè)鏈的大循環(huán)主體，嚴格遵守生物安全監(jiān)管機制，發(fā)揮本土優(yōu)勢，推進國內生物醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展。我國生物醫(yī)藥行業(yè)已有一定的積淀，后疫情時代，我國醫(yī)藥行業(yè)有望進一步被激活，相關的技術創(chuàng)新有望提速。

（3）形成生物醫(yī)藥產業(yè)聯(lián)盟，尋求全行業(yè)的合作共贏。新冠疫情中，部分口罩、防護手套等技術含量不高的企業(yè)臨危受命，加速生產，起到了供應市場的重要作用，但另一方面，也暴露出市場需求和未來產業(yè)布局間存在的矛盾。隨著新冠疫情的逐漸好轉，在疫情中興起的技術含量不高的生物醫(yī)藥行業(yè)可能會面臨停產或被淘汰的困境。因此，政府部門、企業(yè)與科研機構等應形成聯(lián)盟，共同應對后疫情時代可能出現(xiàn)的挑戰(zhàn)。以企業(yè)為主，政府部門牽頭，科研機構參與，對于生物醫(yī)藥行業(yè)的共性難題進行合作探討，找到突破口或解決方案。此外，我國生物醫(yī)藥企業(yè)還需多與全球技術創(chuàng)新企業(yè)開展合作，廣泛吸納全球的創(chuàng)新資源要素，提高技術競爭力與創(chuàng)新水平，加快研發(fā)進程。