掘金“藍(lán)土”：海洋生物技術(shù)需超前儲備

【摘要】黨的十八大提出了建設(shè)海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略目標(biāo)。我國海洋科技取得了哪些成績？還有哪些困難亟待克服？當(dāng)我們強(qiáng)調(diào)海洋經(jīng)濟(jì)的時候，是不是已經(jīng)對海洋有了深入的了解？海洋科學(xué)技術(shù)研究有哪些特點(diǎn)，需要怎樣的管理機(jī)制創(chuàng)新？5月28日，科技日報社與科技部社會發(fā)展司、中國21世紀(jì)議程管理中心共同舉辦專家座談會，來自我國深海探測與運(yùn)載作業(yè)技術(shù)、海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)、海洋油氣資源勘探開發(fā)技術(shù)及海洋生物技術(shù)領(lǐng)域的專家，就上述問題展開了熱議。在6月8日世界海洋日來臨之際，本報特刊發(fā)這組海洋科技發(fā)展系列報道，回應(yīng)業(yè)界關(guān)切，解答讀者疑惑。讓我們一起“關(guān)心海洋，認(rèn)識海洋，經(jīng)略海洋”。

    洗衣液里加入“海洋低溫蛋白酶”，即便是接近零度的水溫，也能輕松去除衣物上的頑固污漬；海藻多糖藥物緩釋劑的出現(xiàn)，讓速釋和緩釋藥物顆粒像“接力跑”一樣持續(xù)起效，將高血壓和糖尿病患者從一天服用三次藥的麻煩中解放出來……

    這些成果，只是人類利用海洋生物技術(shù)的縮影。

    海洋生物種類占全球物種80%以上，與陸地生物不同的是，海洋生物有著獨(dú)特的基因組和代謝規(guī)律，是開發(fā)海洋藥物、生物制品、食品和其他功能產(chǎn)品的重要資源。

    “我國海洋生物技術(shù)處于技術(shù)儲備階段，要達(dá)到中等發(fā)達(dá)國家的水平，還需要兩三個五年計劃的追趕?！眹?63計劃海洋生物技術(shù)主題專家組組長、第二軍醫(yī)大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)系主任焦炳華教授說，海洋生物資源的高效、深層次開發(fā)利用，尤其是海洋高端生物產(chǎn)品的研究與產(chǎn)業(yè)化已成為發(fā)達(dá)國家競爭最激烈的領(lǐng)域之一。

    厚積薄發(fā)的海洋藥物產(chǎn)業(yè)

    “大家熟知的抗生素頭孢菌素、抗結(jié)核病藥利福霉素等，就是最早從海洋生物中發(fā)現(xiàn)的療效很好的海洋藥物。”焦炳華告訴科技日報記者，現(xiàn)代海洋生物技術(shù)的真正發(fā)展始于上世紀(jì)80年代，“九五”期間，海洋高技術(shù)被列入國家863計劃。在3個五年計劃的重點(diǎn)資助和支持下，以海洋藥物、海洋生物制品和漁業(yè)資源可持續(xù)利用為代表的海洋生物技術(shù)得到跨越式發(fā)展。

    我國是最早將海洋生物用作藥物的國家之一，在上世紀(jì)八九十年代就批準(zhǔn)了5個海洋多糖藥物上市。由于研究與開發(fā)起步較晚，技術(shù)與品種積累相對薄弱，我國海洋藥物產(chǎn)業(yè)依然處于孕育期。

    “作為海洋天然產(chǎn)物的抗腫瘤制劑代表，ET-743從發(fā)現(xiàn)到成藥走了近40年?！苯贡A說，早在1969年，國外學(xué)者從加勒比海的海鞘中分離得到ET-743，發(fā)現(xiàn)這種海洋生物堿的抗腫瘤活性比臨床抗腫瘤藥物作用活性高了1—3個數(shù)量級。

    “首要問題是藥源如何解決，大量的動物試驗(yàn)和人體臨床試驗(yàn)需要足夠的樣品，這是海洋藥物研發(fā)的瓶頸，國外也是如此。”焦炳華解釋說，ET-743在天然海鞘中含量很低，不能直接提取獲得臨床試驗(yàn)所需樣品量；水產(chǎn)養(yǎng)殖的海鞘很難獲得穩(wěn)定藥源。由于ET-743復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)，使得全合成反應(yīng)難以達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)要求。

    西班牙一家公司在藥源獲取方面率先取得突破。2007年，ET-743獲得歐洲醫(yī)藥管理局的批準(zhǔn)，目前正在美國進(jìn)行頑固性卵巢癌和轉(zhuǎn)移性肉瘤的Ⅲ期臨床試驗(yàn)。

    “我們真正走進(jìn)國際市場的海洋藥物仍是空白?！苯贡A直言，雖然我國對ET-743的合成研究有了新進(jìn)展，但國際上ET-743及其類似物的研究仍然為西班牙公司主導(dǎo)，“這也體現(xiàn)了我國藥物研究的自主研發(fā)能力偏弱”。

    近年在國家支持下，重點(diǎn)建設(shè)了海洋藥物研究的技術(shù)平臺，突破了一批先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)和海洋藥物研究的關(guān)鍵技術(shù)，為后續(xù)海洋藥物的開發(fā)與應(yīng)用奠定了豐富的資源和化合物基礎(chǔ)，儲備了重要的技術(shù)力量。

    值得關(guān)注的是，我國科學(xué)家從海洋生物中發(fā)現(xiàn)了一批結(jié)構(gòu)新穎和活性多樣的針對重大疾病的藥物先導(dǎo)化合物。比如，中國海洋大學(xué)自主研發(fā)的抗老年癡呆藥物HSH971，已進(jìn)入Ⅲ期臨床階段，并于2009年以8100萬美元的價格轉(zhuǎn)讓美國新諾華公司。此外，還有20余種針對惡性腫瘤、心腦血管疾病等的候選藥物正在開展成藥性評價和臨床前研究階段，5個海洋藥物正在開展臨床研究。

    南極磷蝦捕撈之困

    2012年，我國海洋生物經(jīng)濟(jì)占海洋產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值18.6%，海洋漁業(yè)達(dá)到17.8%，海洋生物醫(yī)藥業(yè)僅占0.8%。如果說海洋藥物和生物制品是海洋生物產(chǎn)業(yè)的朝陽產(chǎn)業(yè)，涵蓋捕撈業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、海產(chǎn)品儲運(yùn)與加工業(yè)等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的海洋漁業(yè)，則是藍(lán)色生物經(jīng)濟(jì)中的基礎(chǔ)和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。

    然而，捕撈過度使得海洋漁業(yè)前景堪憂?！拔覀儜?yīng)將視線轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)洋漁業(yè)資源，如南極生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵物種南極磷蝦，其生物量約為6.5—10億噸，不僅是重要的戰(zhàn)略資源，也有巨大的醫(yī)藥保健和工業(yè)原材料開發(fā)利用前景。”

    世界衛(wèi)生組織曾將南極磷蝦、對蝦、牛乳和牛肉的氨基酸綜合營養(yǎng)價值比較評分，結(jié)果是磷蝦得100分，牛肉96分，牛乳91分，對蝦71分。除了作為珍貴的保健食品原料，南極磷蝦體內(nèi)特有的低溫蛋白酶、脂肪酶等，也是重要的工業(yè)原料。

    南極磷蝦的捕撈始于20世紀(jì)60年代，前蘇聯(lián)于1972年在南極水域進(jìn)行商業(yè)捕撈。焦炳華告訴記者，磷蝦捕撈量由磷蝦加工制品的市場需求量決定，挪威、日本、韓國、智利等國是進(jìn)行南極磷蝦商業(yè)捕撈量最多的國家。如今，已有5家從事磷蝦高值利用的國際公司，圍繞動物飼料、人類食品、保健品及醫(yī)藥化工原料打造產(chǎn)品，南極磷蝦綜合開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)鏈基本形成。

    2009年起，我國開始對南極磷蝦進(jìn)行探捕?！拔覀儗δ蠘O磷蝦的資源認(rèn)識不足，從未對南極磷蝦資源進(jìn)行過科學(xué)調(diào)查，缺少漁場環(huán)境與氣象條件等信息，在其資源養(yǎng)護(hù)措施及捕撈限額分配國際談判中缺少話語權(quán)。”焦炳華說：“南極磷蝦富含的蛋白酶極易降解蝦肉，空氣中擱置半小時就會變成一只蝦殼。從清洗、脫殼到蝦肉冷凍、干燥，提取高附加值的蛋白質(zhì)和蝦油，再把渣滓烘干打包，發(fā)達(dá)國家基本在漁船上完成。”

    由于缺乏一系列關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備，我國在捕獲南極磷蝦后，只能在船上冷凍后再運(yùn)回陸地進(jìn)行加工，加工產(chǎn)品且大多為低附加值的動物飼料?！芭c捕撈的成本相比，磷蝦的資源利用率不高。”焦炳華坦言，“我國磷蝦產(chǎn)業(yè)目前最突出的問題是，磷蝦專用綜合捕撈加工船的設(shè)計、建造和高附加值產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的突破?！?/P>

    雖然我國南極磷蝦漁業(yè)處于試驗(yàn)性商業(yè)開發(fā)的初級階段，業(yè)界專家表示，隨著捕撈技術(shù)的突破，高值產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈基本形成，南極磷蝦資源將在保障我國食品安全供給方面的重要性日益顯現(xiàn)。據(jù)估計，我國對南極磷蝦形成商業(yè)性開發(fā)后，45年內(nèi)年捕撈產(chǎn)量可達(dá)10—20萬噸，10年內(nèi)有望形成年捕撈量100萬噸、捕撈業(yè)年產(chǎn)值30億元（原蝦）的生產(chǎn)規(guī)模。

    從頂層設(shè)計上布局謀篇

    “無論是傳統(tǒng)的海洋漁業(yè)，還是新興的海洋醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)，近年的進(jìn)步有目共睹。但與發(fā)達(dá)國家相比，我國海洋生物資源開發(fā)利用領(lǐng)域工程與科技尚有不小差距?！苯贡A用“資源、技術(shù)、產(chǎn)品、體制”概括了問題所在。

    《中國海洋生物種類與分布》已確認(rèn)的我國海洋生物資源種類達(dá)到20278種，作過描述或初步鑒定的僅有1500種，初步研發(fā)的不到200種。焦炳華表示，技術(shù)層面上而言，研究基礎(chǔ)薄弱，關(guān)鍵技術(shù)亟待完善與集成。

    品種單調(diào)，產(chǎn)業(yè)化程度低、應(yīng)用領(lǐng)域狹窄，折射出我國海洋生物產(chǎn)品總體創(chuàng)新能力不強(qiáng)的現(xiàn)狀。焦炳華更為擔(dān)憂的是，體制層面上國家資助力度小，企業(yè)參與度低。

    目前，我國海洋生物資源開發(fā)利用方向的國家資助主要源于國家863計劃，從“九五” 到“十二五”期間，國家對海洋生物資源的開發(fā)利用投入不到10億元；而美、日、俄、歐等海洋大國，近30年來總投入已超500億美元。

    “我國海洋生物資源開發(fā)利用的力量相當(dāng)分散，相互間高效協(xié)作機(jī)制尚不完善。全國約有30余家單位從事海洋生物產(chǎn)品研究與開發(fā)方面的工作，參與研發(fā)的科技人員不過500人，且分散在有關(guān)高等院校和研究所?！苯贡A稱，由于我國海洋生物產(chǎn)品研發(fā)基礎(chǔ)薄弱、品種儲備較少等現(xiàn)實(shí)問題，企業(yè)參與投入的積極性不高，以企業(yè)為主體的海洋生物產(chǎn)品研發(fā)體制尚未形成，產(chǎn)學(xué)研用的創(chuàng)新體系也未建立，嚴(yán)重阻礙了我國海洋生物資源開發(fā)利用的快速發(fā)展。

    黨的十八大報告提出建設(shè)海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略?！拔覀冃枰獜捻攲釉O(shè)計上規(guī)劃海洋生物科技的發(fā)展，迫切需要國家科學(xué)計劃或重大專項(xiàng)的持續(xù)支撐?！苯贡A強(qiáng)調(diào)，在政府引導(dǎo)、加大投入、培育市場的同時，打通產(chǎn)學(xué)研用的產(chǎn)業(yè)鏈后，未來5—10年，我國將在海洋創(chuàng)新藥物、海洋高端生物制品、海洋功能基因產(chǎn)品、海洋微生物技術(shù)與產(chǎn)品、海水產(chǎn)品加工與高值化利用、遠(yuǎn)洋和極地漁業(yè)資源可持續(xù)利用等方面全面推動產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，初步形成海洋生物戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

    據(jù)預(yù)測，至2030年，將形成1000億元規(guī)模的海洋生物產(chǎn)品戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)群，達(dá)到中等海洋生物技術(shù)強(qiáng)國水平，為2050年全面建設(shè)成為世界海洋生物技術(shù)強(qiáng)國奠定基礎(chǔ)。