生物科技在10年内可以达到什么程度？

营养师

生物科技在10年内可以达到什么程度？
原文地址：https://www.zhihu.com/question/411179155

队长是我

学生音乐家参与利用尖端脑部成像科技，研究小型音乐合奏中的协作行为。

1月8日，浸大新成立“生命科学成像中心”正式开幕。
这一中心的成立，是为推动跨学科研究、开拓知识创造新领域，以及配合大学策略发展计划而具体实行的举措——
它既是浸大的“研究枢纽”，也是浸大的「神经网络」。中心内的多项先进设施，将支援不同范畴的学术人员，将尖端设施转化为具影响力的研究项目。

浸大校长卫炳江教授表示：“‘生命科学成像中心’能够激发不同学科之间的互动，把神经科学与艺术、社会科学与人文、科学与科技，以至更广泛的领域联系起来。”



中心先进的磁力共振成像扫描仪以及其他研究设施，连结不同范畴的学者和研究人员进行跨学科研究，以回应各种重要的社会和实质性议题。

浸大物理系系主任、生命科学成像中心总监周昌松教授提到了有关中心的几项重点：

• 中心作为大学重要的中央研究设施，将促进跨学科的脑科学和健康研究；
  
• 中心内配备各项先进设施，包括强力静态磁场的“磁力共振成像”（MRI）扫描仪、“脑电图仪”（EEG）、“功能性近红外光谱仪”（fNIRS），和“经颅磁刺激”（TMS）系统。
  
• 未来，在人文、艺术创作、医疗保健和医学研究方面的脑科学和应用研究，都将有该中心的参与；
  
• 中心还将为教学工作提供强力支持。
  

实际上，在中心各种先进设施的支援下，浸大学者已启动多项创新的前瞻性研究。这其中既包括探索领导者的神经结构、人体肠道菌群与饮食偏好及脑活动的关联，也涵盖音乐合奏中牵涉的脑间协作行为，以及大脑网络调节神经认知与治疗神经性精神疾病的各种策略。



浸大校董会暨咨议会主席陈镇仁博士（右三）、校董会暨咨议会副主席潘伟贤先生（右二）、校长卫炳江教授（左三）、副校长（教与学）周伟立博士（左二）、副校长（研究及拓展）暨研究院院长吕爱平教授（左一）、生命科学成像中心总监周昌松教授（右一），一同主持开幕典礼。

浸大十年策略发展计划中提出，要致力于透过跨学科教育和研究，培育能驾驭未来的学生。而本次新成立的“生命科学成像中心”，便是这一宏图的印证，也是引领21世纪创新推动发展的标杆。

清风寡欲

生物医药企业在市场上的竞争越来越激烈，拥有一套专业的品牌设计是至关重要的。生物科技vi设计、生物医药vi设计、医疗企业vi设计是打造一个成功品牌的重要组成部分，可以为企业树立专业、稳健和值得信赖的形象，提高品牌的知名度和美誉度。
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卡卡

纵观历史，说句不好听的，如果发生战争，生物科技会井喷式爆发和突破。伴随战争的第四或第五次工业革命

检验医师

有一句话说，21世纪是生物的突破口。

队长是我

其实现在已经发展的很不错了，欲知未来，先看过去和当下。
先说说几个转折点，提到生物学，其实和物理学一样，先是从观察现象入手。正如伽利略的天文望远镜对近代天文学的重大作用，开启了探索广袤宇宙的征程。而自从17世纪有了虎克的显微镜，我们才能一窥微观世界的奥秘，进入生命最基本的功能单元-细胞的世界。



Advances in super-resolution imaging: applications in biology and medicine. 2017

从发现微生物和细胞到发现蛋白质（1838年）和核酸（1869年）经历了漫长的200多年，当然这其中和物理和化学的进步密切相关。之后在100年内才确认DNA是遗传物质（1928年格里菲斯的肺炎双球菌小鼠体内转化实验，1944年艾弗里的体外转化实验，以及1952年赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染实验）及其双螺旋的结构（1953年克里克和沃森公布DNA模型）。
之后随着第一代sanger测序，核酸内切酶和PCR等 核心技术的出现，大量分子生物学机制被发现，细胞亚结构和细胞器构造，各种生物大分子相互作用和通路（遗传中心法则）才被发现，到此生物学才能真正从物理化学脱胎，成为一门完整独立的学科。随着千禧年人类基因组初步完成，生物学的大厦已经初具规模。
21 世纪是生物学的世纪，这句入坑名言，已经被黑了无数遍了。各行各业，科研和产业都存在差距。从科研来说，已经是进入极其细分的领域了，每个冷门细小的方向都有人进入，现在诺奖级大发现已经很少见了。从产业而言，应该说是正在快马加鞭追赶科研发展的步伐，科技的力量正在真金白银地转换为生产力。



到2023年全球医药支出将达到1.5万亿美元。

十年很短也够长，一个博士得3-5年才能毕业，一个新药要10年才能上市。20年前测一个人的基因组需要约10年，现在出现的第三代测序技术，只需要几周时间，并且成本大大降低，甚至还出了基因测序的摩尔定律。因此可以预计十年内，10分钟左右就能测完一个人的基因组。


生命科学的大厦上盘踞着两朵乌云，一朵是神经生物学，一朵是衰老。2005年《科学》杂志在其创刊125周年之际，公布了125个最具挑战性的科学问题。在今后1/4个世纪的时间里，人们将致力于研究解决这些问题，其中46%是生命科学领域。


从2015年开始，《科学通报》陆续邀请相关领域的百余位专家学者对这一百二十五个问题进行解读。这些解读文章自2016年第1期开始陆续刊出，直至2018年解读完毕，共发表一百三十六篇文章，并且还出了一本合集《Science125个前沿问题解读》。
可以看出，我们能提出这些问题已经是关键的一步了，这15年以来大部分问题已经初窥门径，比如致癌的生物学基础是什么？什么是人种，人种如何进化?至今共有多少人种，他们之间有何关联?细胞死亡有多少种形式？能否预测蛋白质折叠？什么基因改变造就独特的人类？遗传变异与人类健康的相关程度如何？是什么控制着器官再生？
有些仍然是未解之谜。记忆如何存储和恢复？地球的生命在何处产生？人类寿命到底可以延长多久？
从科研角度看，未来十年将是对这些问题的深入研究和扩展。
得益于合成生物学的快速发展，已经有国外团队合成了全新的生物，早在2010年克雷格·文特(Craig Venter)的研究所就做出了第一版的人造生命-支原体“Synthia1.0”，其基因组长度1078.8kbp，所含1078个基因完全由人工合成。2015年又通过不断优化删减非必需基因，精简到473个基因，长度为531kbp。



显微镜下的Syn1.0与Syn3.0。相比于“独立”的Syn1.0，Syn3.0更倾向于“抱团”。

感兴趣的可以看看他的TED演讲
https://www.ted.com/talks/craig_venter_on_the_verge_of_creating_synthetic_life


J. Craig Venter

当然合成生物学有点像进阶的仿生学，科研人员利用天然存在的生物学材料，通路和机制，用全新的视角和思路设计人工生物系统（artificial biosystem），就像各种电子元件和集成电路一样。
之前写过一个关于最有趣的蛋白的回答，可以利用超声波激发Piezo1离子通道，进而触发下游信号通路，亮点在于超声波可以非侵入地控制人体中基因的表达，未来应用极具颠覆性。Piezo1蛋白以每个亚基包含38次跨膜区、总计114次跨膜区的形式，组装成目前已知的跨膜次数最多的一类膜蛋白复合物。
你了解的最有趣的蛋白质是什么，为什么？而产业上看，我们还在追赶科研的脚步，将更多的科研成果转化成造福人类的药物和技术。比如癌症治疗的靶向药物，抗体药物，针对各种流行病毒的疫苗，还有新兴的细胞和基因治疗药物，越来越多的遗传性疾病将打破无药可用的境地。各种检测和诊断技术将加快融入临床和疾病诊断过程，尤其是大规模筛查（比如即时检验POCT）和早期诊断技术（比如循环肿瘤细胞CTC）的出现和运用，将更早地发现某些恶性疾病，并提高其治愈的可能性。
另外有物理学，芯片和人工智能领域的新仪器和技术的助力，最新的医学理念是大数据结合个性化医疗的精准医学，自动化设备的逐渐普及，将大大调高了研发和生产效率，生物医药产业将如虎添翼，迎来新的机遇。
尤其是随着人口老龄化和人们对健康的重视，2019年底新冠病毒的突然爆发，大健康和疫苗等行业将加速发展，其他领域的巨头，如微软、google和三星等也纷纷跨界而来，势要分一杯羹。
国际知名的（非生物医药领域）高科技创新企业这两年在生物医药领域有什么大举措？生物学和计算机领域的交融，也是很有看点的。简单的像DNA存储，能以极高的数据密度长期存储海量数据。已经出现的新技术，比如埃隆马斯克的脑机接口Neuralink，或者生物电脑（利用生物分子代替硅，实现更大规模的高度集成）都将在未来十年崭露头角，给人类生活带来革命性的改变。



https://hothardware.com/news/elon-musk-unveils-neuralink-human-brain-interface

我自己的一些预测（更倾向于新技术的临床运用）：
1、癌症将依旧是人类健康最大的威胁之一，越来越多的癌症将转变为慢性病，有更多新型的靶向药物可以使用，并且售价会大幅降低，生存期将延长。
2、部分单基因遗传病将陆续有药物进入临床，并上市，短期内售价依旧高昂。
3、对干细胞和个体发育的理解更加清晰，器官移植的供体范围可能扩大，得益于基因编辑和诱导多能干细胞的等技术的进步，可能会出现动物器官作为供体（比如猪），或者干细胞诱导成的简单人体组织和器官。
4、大脑中的某些数据可以被脑机接口读取，通过脑机接口控制的设备将出现在市场上，帮助残障人士部分恢复其功能，比如视力，听力，四肢残疾。正常人也可以通过脑机设备整合VR+/AR+等技术体验黑客帝国中的场景。开个脑洞：新的大脑黑客（Mind Hacker）将出现，能悄无声息地窃取受害人的大脑中的信息和隐私，甚至受害者即时接收到的信息。当然技术无好坏之分，也可以彻底消灭犯罪，因为不再额外找到犯罪证据，只要获批读取嫌疑人相关信息即可。
5、细胞/亚细胞器将被设计成一种活的药物载体，或者部分可控的“人造机器人”输入人体，执行不同的治疗和保健检测任务。
6、对基因及其性状的认识将更加全面和深入，之前的生物伦理可能被部分改写，并出现激烈争论和基因歧视。基因编辑过的新人类将出现，目的可能是由于父母存在一些治病的基因突变，或者为了避免被某些病毒感染，也或是单纯为了获得某些buff（如智耐敏）。
7、出现一些处于临床试验的抗衰老药物，甚至是可以延长寿命的药物或者技术（临床前或者临床阶段）。
8、新型病毒将继续出现爆发，部分新兴疫苗研发和生产速度可以缩短至3-6个月，首个HIV疫苗将上市，并且艾滋病治疗将出现重大技术突破，部分病人将被彻底治愈。
9、耐药菌威胁依然存在，超级抗生素可能已经压不住了，需要靠新的技术，比如用噬菌体来杀死耐药菌。
10、各种人造微生物，将作为微型工厂，生产人类社会所需的各种原材料和能源，或者污染物降解和处理。
参考资料：
1.
The Cost of Sequencing a Human Genome2.
https://zhuanlan.zhihu.com/p/1478078093.
https://science.sciencemag.org/content/309/5731/78.2.full4.
https://www.guokr.com/article/441301/