■郭建福
自从20世纪下半叶分子生物学取得重大突破以来，人类就一直梦想着能够用生物制造取代原有的化工产业，甚至能够随心所欲地操纵生物性状，得到我们想要的产品。从理论上来讲，这一切是如此的完美，既然我们已经对基因组有了全面的了解，并且具备了精细操作某个基因的技术，那么，大自然长期进化所赐予我们的各种生物，比如原生菌、酵母、家蚕等，就可以用来充当生产产品的机器或者车间，工业生产将因此发生翻天覆地的改变。
但实际上，在新世纪过去十多年之后，生物技术所能做的还是很有限。是的，我们的生物制药造出了一些全新的重组蛋白和单克隆抗体药物，有效地攻克了一部分疾病；我们的育种技术不断取得突破，使得农作物具备了各种抗虫抗逆、高产的特征；我们甚至能够人工合成“简单”的生命，直接挑战“上帝”的权威。可是，对于生物体的奥秘，我们所知的还是太少。我们所知的只是零星的片段，是某个一闪而过的镜头，整部电影是怎样的，完整的机制是怎样的，我们还搞不清楚，还在茫茫的黑暗中摸索，理不清头绪。所以，当今世界的很多产品还是要通过传统的化工方法去生产，化工能源依旧是制约我们的瓶颈；转基因食品对人类健康的影响，仍然充满争议；对于复杂的疾病，比如艾滋病、癌症、老年痴呆症等，人类基本上没有办法，而且，最近几年生物制药的创新效率也开始下降，一个又一个新药项目在临床试验的最后阶段被枪毙。
总的来说，目前的生物制造有三条主要的思路。一是改造生物体的性状，人为地缩短进化的时间，制造出人类想要的生物产品，基因工程育种、生物制药、新型工业酶的筛选、人工器官的培育、生命的合成等其实都是遵循这种思路。
二是如何保证生物制造的稳定性，如何实现大规模量产。生物制造因为由复杂的生物体充当生产机器，很难精确控制，有时候成功，有时候失败。大规模生产也面临种种挑战，比如，我国的生物制药企业的大规模细胞培养技术与西方国家的药企相比差距较大，由此导致了较高的生产成本，规模生产的生物制品质量也较差，竞争力低下。
三是在现有的天然的或者经过改造的生物材料中，如何最大限度地实现它们的价值，挖掘以前从来没有想到过的新用途。比如近年来科学家频频利用蚕丝作为精密外科手术和眼科手术的缝合线，蚕丝表面的丝蛋白基本不会引起炎症反应，可以被人体很好地吸收。
这三种思路从难度上讲是越来越容易的。第一种思路是想要做出革命性的产品，但前提是生命科学的基础理论要能取得革命性的突破。分子生物学的突破导致了一系列单克隆抗体药物的诞生。但是，科学的发展是有周期的，是脉冲式的，当前科学的发展没有全新的突破，自然而然新药的研发速度就降了下来，生物化工方面也难取得大的进步。在这种情况下，科学家应该花更多的精力在对于生命机制的理性思考上，而不是简单按照过去的经验乱试一气，因为过去的技术突破这口矿井已经被开采完了。火箭能上天在于我们对物理学原理的精确把握，如果对生物学的研究能够更加强调量化数据和量化分析的话，也许我们能够得到更加精细准确的生命机制，从而带来给力的产品应用。
第二种思路对中国企业来讲分外重要，坦率地讲，目前我们的科研氛围和教育水准还难以支持我们在世界上作出伟大的创新。但是，我们可以通过学习和努力来缩小与世界最先进科技的差距。在生物制造方面，最现实的办法就是抓住国外大批生物药专利到期的机遇，尽快把生物仿制药做出来，并实现稳定的高质量的大规模生产，这个过程也需要很多的探索，但毕竟已经知道这个问题是有解的，外国同行已经做出来了，付出的努力更有可能得到回报，而且，这种努力也更符合当前的国情。
第三种思路直接放弃了传统的基础科研的想法，更多地关注应用。一些天然生物材料比如膜、筋腱、心包、血管、骨头等动物组织被用来生产植入性医疗材料——生物型硬脑膜补片。这种产品可以在开颅手术之后，用于硬脑膜和硬脊膜的修补、加强和扩大，与原来的化学高分子材料相比，效果更好，副作用也更小。中国企业在这个产品上实力很强，在市场上已经完成了进口替代，其中的龙头企业产品年销售额是可以过亿的。第三种思路看上去有点投机取巧，绕过较难的问题，在容易的问题上花功夫，但实际上也是一种不错的思路，因为把容易的事情做到极致也很伟大。由于应用效果比较明显，能在商业上取得成功，也可以促进企业加大研发投入，反过来推动基础科研的发展。
今天，我们梦想着可以运用生物技术制造我们想要的产品，这个梦想似乎才刚刚起步，并且前路漫漫。但是，只要梦想不灭，笔者相信人类智慧的积累终将攻克这一系列的难题。到那时，也许工业品的生物制造会像飞机上天一样成为自然而然的事情；到那时，生物制造的时代就真的来临了。
《中国科学报》 (2012-08-14 B1 生物周刊)
