deep tech“2019生命科学论坛”现场。主办方供图
3月22日,国内新兴科技内容及硬技术服务商DeepTech在上海举办“2019生命科学论坛”。来自生物医药领域的科学家、投资人和企业家,深入探讨了生命科学领域的科研创新、技术革命和未来趋势。Tech独家运营麻省理工科技评论、IEEE Spectrum、NewScientist等垂直媒体。
Deep认为,生命科学领域将在2019年进入新时代。2019年,包括CRISPR基因编辑在内的合成生物学技术、单细胞组学技术等前沿生物技术将继续取得革命性突破,进一步改变生命科学领域的游戏规则,以及我们生活的世界。
生命科学和医疗健康的全球市场正在扩大。2014年,中国超越日本成为全球第二大生物医药市场;2017年,中国生物医药产业市场规模已经达到3417.19亿元。预计到2020年,中国生物医药产业的市场规模将是日本的两倍,并超过美国成为世界第一。
论坛提到,现在,中国的生物医药市场正在迎来一个“黄金时代”,越来越多的新兴科技企业在中国诞生,吸引着越来越多的创新人才。中国蓬勃发展的生物医药产业正在形成一个引人注目的领域。
当天,DeepTech发布了“2019年生命科学十大技术趋势”。生命科学领域备受关注的CRISPR工具包、免疫治疗2.0、罕见病治愈、基因大数据、核酸药物、脑科学与脑机接口、智慧医疗、无创早期诊断、合成生物学技术、单细胞组学等技术趋势入选其中。
旗舰先锋公司高级合伙人杰森·庞丁(Jason Pontin)对这十大技术趋势进行了逐一解释。
陈资本合伙人赵在DeepTecp019生命科学论坛上分享了未来三到五年生物医药投资可能的热点。他认为,AI+大数据、癌症早期筛查、基因治疗、面向消费者的基因测序、手术机器人等应用将成为未来三到五年的投资热点。
复星生物科技股份有限公司总裁王立群在会上致辞。他说,中国在CAR-T疗法的产业化方面仍面临许多挑战。我们不必过于担心落后于国外,但也不要盲目认为自己是第一。
在圆桌讨论环节,普华永道资本市场合伙人杨芳表示,中国是医疗数据大国,但每个医院使用的系统不一定一样,数据结构也不一样。制作这些统一的结构化数据需要花费大量的时间和精力。但是最后的前景肯定是光明的,但是要达到那条线还是需要大量的时间和精力。
同时,论坛还公布了10位“DeepTecp019生命科学创新人物”。
附:2019年生命科学十大技术趋势:
1.CRISPR工具包
30多年前,科学家在细菌中发现了具有规则间隔的短回文重复序列,发现这些重复序列可以使细菌对病毒免疫。2001年,西班牙科学家Francisco Mojica正式将其命名为CRISPR。2012年,两位女性科学家,来自加州大学伯克利分校的结构生物学家Jennifer Dudner和瑞典于默奥大学的Emmanuel Elca Pentier,首次将CRISPR/Cas作为基因编辑系统进行应用。2013年,哈佛医学院的乔治·丘奇、麻省理工学院博德研究所的张峰和加州大学三藩市分校系统与合成生物学中心的齐磊分别发表了三篇文章,成功地将CRISPR/Cas系统应用于哺乳动物细胞。
CRISPR/Cas9的出现,带动了整个基因编辑领域的爆发式发展。如今,许多科学家将CRISPR/Cas基因技术从单一的“基因剪刀”进一步扩展为多功能的“基因试剂盒”,展示了基于不断扩展的CRISPR/Cas系统的令人兴奋的应用前景。科学家预测,CRISPR/Cas9基因编辑技术将改变我们生活的社会和周围的生物。
2.免疫疗法2.0
100多年前,美国纽约骨科医生威廉·柯利(William Coley)意外发现,术后感染化脓性链球菌导致肉瘤患者肿瘤消退,拉开了肿瘤免疫治疗的序幕。威廉·柯利因此被誉为肿瘤免疫疗法之父。
2018年,备受期待的诺贝尔生理学或医学奖被授予美国科学界詹姆斯·p·艾利森(James P. Allison)和日本科学家本庶佑,他们在癌症免疫治疗方面做出了开创性的贡献。现在全世界有上百家肿瘤免疫治疗公司,国内也有十几个免疫治疗产品申请了临床试验。相关研究成果捷报频传,正朝着治愈癌症的终极目标稳步前进。
随着基础和临床研究的不断突破,我们对免疫治疗的认识也在不断深入,免疫治疗的适应症也在不断扩大。从一开始的主锋白血病,到非霍奇金淋巴瘤、多发性骨髓瘤,再到自身免疫性疾病,免疫治疗进入了更精准、联合、广谱的2.0时代。
3.治愈罕见疾病
在不出现错误或脱靶效应的情况下,通过基因编辑技术对突变基因进行修改,有望产生可预测的有益效果,甚至实现某些遗传疾病的一次性治愈。回顾基因治疗近20年的发展,直到近几年才真正迎来基因治疗时代,一时间看到了治愈罕见病的希望。
基因治疗作为一种颠覆性的医学技术,实现了将外源正常基因导入靶细胞,以纠正或补偿缺陷和异常基因引起的疾病,从而达到治疗先天性遗传疾病的目的。如今,全球正在开展2500多项基因治疗临床试验,基因治疗已经成为全球制药RD企业的必争之地。
2018年年中,FDA宣布将继续大力推动基因治疗的发展,并发布了六项新指南,为如何开发基因产品、监管机构的审查和报销建立了政策框架。同时也指出了人类基因治疗的热点领域,包括血友病、视网膜疾病和罕见病。
2019年,多种罕见疾病的治疗将进入临床,基因治疗历经近20年后正式进入快速发展阶段。越来越多的中小型基因治疗初创企业破土动工,辉瑞、诺华、葛兰素史克等传统制药巨头也纷纷布局基因治疗领域。在中国,一些涉及基因编辑的初创企业和一些基因治疗项目有望在2019年进入临床阶段。
4.基因大数据
2003年4月15日,一个由来自六个国家的科学家组成的国际团队宣布人类基因组图谱的完成。这项耗资30亿美元、被称为生命科学“登月计划”的研究项目,为人类揭开自身奥秘奠定了坚实基础。人类基因组的绘制成为人类探索自身奥秘历史上的一个重要里程碑,也被许多分析家认为是生物技术世纪到来的标志。
仅仅十几年后,随着技术的发展和成熟,全基因组测序的成本已经从当年的30亿美元逐渐降低到几十万美元、几千美元甚至更低。市场上也出现了很多面向大众的消费级基因检测产品。个体基因检测除了无创产前基因检测、新生儿遗传病筛查等众所周知的应用外,还可以锁定个体患病基因,实现早期预防和治疗。
通过对个体的基因检测,我们可以预测许多疾病,甚至可以更深入地了解个体的行为特征。比如在个体基因检测产品中,通过对个体样本DNA数据的分析,得出癌症、代谢性疾病、精神疾病等的风险。可以解读,以及个人的药物适应性、运动天赋、饮酒量等信息。随着全球数百万甚至数千万个体完成对个体基因组数据的解读和分析,一些基于DNA信息的更加引人注目的新兴技术应运而生,如DNA刑侦、新药预测等,这些领域都取得了革命性的进展。我们也迎来了DNA数据带来的革命性时代。
5.核酸药物
在新药研发领域,针对靶蛋白的靶向治疗成为主流,针对DNA突变的基因治疗也在如火如荼的进行。mRNA作为基因和蛋白质之间的桥梁,近年来受到越来越多的关注。此外,科学家发现真核细胞中存在一种独特的基因沉默机制,可以抵抗外来物质的入侵,保护遗传信息的稳定性,调节生物体的各种功能,也就是通常所说的RNA干扰。
RNAi机制是由Andrew Z. Fire和Craig C. Mello教授于1998年首先发现的。2002年被《科学》杂志评为十大科学成就,2006年获得诺贝尔生理学或医学奖。RNAi的发现大大拓宽了人类药物的来源和发展方向。现在以siRNA和miRNA为基础的寡核苷酸药物,以mRNA为基础的RNA药物治疗药物,mRNA疫苗和CRISPRRNA共同构成核酸药物。
大量研究表明,核酸及其降解产物和衍生物具有良好的治疗作用,我们也正在迎来mRNA药物、RNAi药物等的新时代。从理论上讲,核酸药物可以达到传统药物不可替代的效果。像小分子药物一样,它们可以在细胞中发挥作用,甚至可以精确靶向作用于细胞核。它们对一些单基因疾病也很有优势。在全球精准医疗时代,理论上可以针对不同基因差异或异常表达导致的疾病,个体化研发核酸药物。
6.脑科学和脑-机接口
脑科学是人类认识自然现象和人类自身的“最后领地”。脑科学研究也被称为“人类认识自然和自身的终极挑战”。近年来,世界各国纷纷推出自己的“大脑计划”,其目标可以概括为:分析大脑各种功能的神经基础;利用从神经回路研究所获得的新信息,开发有效诊断和治疗脑部疾病的新方法;开展脑科学启发的类脑研究,推动新一代人工智能技术进步。
随着脑成像、生物传感、人机交互、大数据等新技术的出现,脑科学和类脑研究日益成为世界关键科学领域之一。随着“脑计划”的推进,“脑科学”领域有望出现一些令人振奋的应用,包括类脑计算系统、脑机接口新模型、脑机集成等,有望推动脑部疾病诊断治疗、人工智能等领域的发展。
7.智能医疗
未来,医疗行业将融入更多的人工智能、传感器技术等高科技技术,使医疗服务变得真正智能化,促进医疗事业的繁荣发展。人工智能已经在医学领域发挥了重要作用,如医学图像识别、生物技术、辅助诊断、药物研发、营养等领域,并将改变医疗手段甚至医疗模式。
到2025年,世界人工智能市场总价值将达到1270亿美元,其中医疗行业将占市场规模的1/5,医疗AI将成为人工智能最重要的应用场景之一。另一方面,数据作为人工智能的重要支撑,是包含各种疾病特征、病例、指标等数据的数据平台,也成为智慧医疗发展的重点内容。新一代通信技术的出现和物联网芯片技术的发展,也推动了移动医疗设备的极大商业化,尤其是各种智能设备、传感器等医疗健康设备,主要监测运动、心律、睡眠等健康状况。
8.无创早期诊断
近年来,在肿瘤诊断方向,随着基因组测序技术的不断发展,以外周血循环肿瘤DNA为主要标志物的液体活检已成为肿瘤早期准确诊断最具潜力的技术。
基于基因成像和测序的液体活检,可以识别和监测早期出现的肿瘤,人工智能和基因大数据的应用。与液体活检相结合,为大多数癌症提供了有效的早期筛查方法,为癌症早期诊断、准确确定癌症类型、预测癌症扩散和预后管理提供了线索。
9.合成生物技术
本质上,计算机是一种可以通过一定的算法处理信息的机器。计算机电路越强大,它能执行的计算和算法就越复杂。同样,细胞可以像微型计算机一样进行基因工程改造。电路越复杂,计算能力越强。
作为第三次生物技术革命,诞生于21世纪初的合成生物学给人类社会生活带来了颠覆性的变化。人工设计的细胞将能够在体内有规律地给病人输送药物;通过基因设计可以控制蚕、蚊子等昆虫的性别;基因编辑可以让繁殖速度翻倍……这些都是合成生物学带来的神奇变化。
近年来,随着CRISPR等基因组编辑技术的不断创新,以及大数据、人工智能和机器人技术同样快速的发展,合成生物学的前景越来越明朗,合成生物学的产业化迎来了爆发期。
10.单细胞多组学
细胞是生命结构和功能的基本单位。不同类型的细胞有不同的形状和功能。即使同类细胞看似相同,但它们之间存在广泛的细胞异质性。基于从早期群体细胞分析获得的平均数据,单个细胞之间的差异常常被忽略。
随着细胞分离和下一代测序的发展,研究人员可以研究单个细胞的DNA、RNA、蛋白质和染色质。科学家开始将多层信息与单细胞分辨率结合起来,揭示单细胞基因组、转录组、甲基化、蛋白质组学等数据。
2009年,第一个单细胞转录组测序技术出现;单细胞基因组测序技术出现在2011年;2013年,单细胞全基因组DNA甲基化检测技术出现。随后,科学家们不断优化和改进细胞分选技术、核酸扩增技术、信噪比提高等。,进一步开创了单细胞多组学不同水平的测序和分析技术。
Uniomics技术可以让我们更清晰地识别特定细胞及其功能,可以提供前所未有的临床和科学数据,帮助科学家更准确、更深入地了解生物体的生理和病理机制,如干细胞的分化、神经细胞的发育、癌细胞的病理机制、免疫细胞的功能等。,为个体化精准医疗方案的制定提供指导方向。
附:2019生命科学领域创新人物
1.丛乐是麻省理工学院-哈佛大学布罗德研究所的研究员。
作为将CRISPR基因编辑技术带入人类基因世界的创新科学家之一,丛乐首次利用CRISPR/Cas9系统作用于人和小鼠细胞基因,揭示了相关技术在基因治疗尤其是心脑血管疾病和癌症治疗中的应用潜力。目前,聪乐专注于单细胞测序、基因组学和系统生物学的研究,并结合基因编辑技术,探索癌症的免疫学机制和癌症免疫调节疗法的开发。
2.汉·毕成,大脑公司和大脑机器人公司的创始人兼首席执行官
作为将脑机接口技术投入商业应用的创新型企业家之一,韩在哈佛大学脑科学中心攻读脑科学博士期间,创办了脑机接口技术公司Brain Co。他创办的为残疾人制造智能假肢的半公益项目Brain Robotics,开发的产品可以帮助残疾人通过意念控制假肢和手指,实现灵活运动。与此同时,Brain Co的团队正在开发世界上第一个结合人工智能算法的大脑信息处理芯片。
3.苗毅神州医疗科技创始人兼CEO何婷
作为致力于将CAR-T技术和基因细胞药物应用于恶性肿瘤治疗的创新型企业家之一,何婷创办了北京苗毅神州医药科技有限公司,该公司的候选CAR-T新药产品IM19在早期临床研究中显示出令人振奋的疗效,有望极大改善晚期血液肿瘤的治疗现状。
4.孔令杰,清华大学精密仪器系副教授
作为专注于神经影像领域方法创新、系统设计和集成的创新科学家之一,孔令杰设计开发了三维高速双光子荧光显微成像系统,开发了基于自适应光学的深层组织显微系统,参与研发了世界首个视频帧率、厘米级视场、亚微米级分辨率的十亿像素成像系统。孔令杰从“理解大脑”到“模拟大脑”的研究,不仅是未来中国“大脑计划”的重要技术支撑,也是脑科学与人工智能转型的关键环节。
5.李腾,北京蓝水晶微生物技术有限公司创始人兼CEO
作为应用合成生物学技术优化生命系统和开发新的微生物产品解决生态问题的创新型企业家之一,李腾在新疆艾丁湖发现了一种耐盐耐碱细菌,大大降低了可生物降解的生物塑料聚羟基脂肪酸酯的生产成本。此外,其领导团队开发了全新的数据管理系统Holog,提高了RD工艺的数字化和自动化水平,并建立了软硬件一体化实验室,大大提高了微生物合成的工程化水平。
6.斯坦福大学生物工程副教授齐磊说
作为中国和欧盟CRISPR基因编辑技术专利的共同发明人之一,齐磊首次将基因魔剪CRISPR/Cas系统升级为基因编辑“瑞士军刀”CRISPR-dCas,并在此基础上扩展了应用。他相继发明了基于CRISPR的基因开关,使得特定的基因表达可以在不引入突变的情况下精确开启或关闭。齐磊发明的一系列CRISPR技术极大地扩展了“基因工程”,进而改变了“基因工程”的定义。
7.邵,博士后,中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所。
作为最早通过合成生物学的“工程”方法探索和分析真核染色体起源和进化的创新科学家之一,邵参与创造了世界上第一个单染色体真核细胞,实现了“人工生命”的里程碑式突破。邵的研究为探索高等生物染色体结构与功能的关系提供了新的思路,为研究端粒相关衰老和癌症提供了有用的模型。
8.王艳丽,中国科学院生物物理研究所研究员,中国科学院教授。
作为在CRISPR/Cas机制研究领域取得重大突破的创新科学家之一,王艳丽的研究工作主要集中在CRISPR/Cas系统的机制以及RNA干扰相关蛋白的结构和功能方面。2014年至2018年,王艳丽团队在上述研究领域取得了重大突破,为CRISPR/Cas系统的机理阐明做出了原创性的杰出贡献。
9.四川大学生物治疗国家重点实验室研究员谢旦说。
作为致力于发展高通量、高分辨率单细胞多组学复合测序技术,利用单细胞测序技术研究肿瘤发生、发展和转化的无创液体活检诊断技术的创新科学家之一,谢旦在多组学数据和生物信息学领域系统研究了基因组间基因调控机制和表观遗传谱的差异,揭示了基因调控导致性状差异的分子机制,以及人类多组学与疾病的对应关系。
10.青鹰医疗创始人兼CEO邹昊
作为将“高级版”人工智能技术引入医疗领域,用小规模数据集训练出高度灵敏稳定的医疗数据分析系统的创新创业者之一,出生于清华姚班的邹昊致力于探索人工智能在医学影像和大数据健康领域的深度应用。由其创办的清影医疗,在短短一年多的成长时间里,与国内多家顶级临床医院进行了紧密合作,成为初创企业中医疗行业与人工智能技术跨界融合的创新典范。