生物经济战略地位进一步确立

如果不是一位专家推荐，还真不知道我国在生物材料领域占据一席之地，而且中国人在2016年第一次成为国际生物材料科学与工程学会联合会主席。这位中国人，就是四川大学教授张兴栋院士。

交叉产生火花，需求产生动力。一次偶然机会，在口腔专家提出牙科生物材料的需求后，原本学固体物理专业的张兴栋开始研究生物医学材料，并且“一发不可收”，一干就是40多年。

在国内率先开展生物活性磷酸钙陶瓷、涂层及植入器械研究，研发出羟基磷灰石人工骨、涂层和牙种植体、人工关节等生物材料产品，取得了国家药监局（NMPA）首批注册证，并广泛应用于临床；率先发现并确证无生命的生物材料可诱导有生命的组织或器官再生或形成，提出组织诱导性生物材料新概念，于国际首（独）创新一代人工骨——骨诱导人工骨及其工程化技术，开拓了生物材料科学和产业发展的新方向……一次次率先，一次次临床应用，使张兴栋领导的团队已经悄然站在了世界前沿……他不仅先后当选为中国工程院院士、美国国家工程院外籍院士、美国医学与生物工程院Fellow，还荣获美国生物材料学会Clemson应用研究奖，成为获此奖的第一位中国人，2016年又被选为国际生物材料科学与工程学会联合会主席。

身在其中，张兴栋对生物经济产业颇有见地，他认为，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出“做大做强生物经济”更加说明国家已经意识到发展生物经济的重要性。“做大做强生物经济”成为祖国繁荣富强的必经之路。

他介绍道，我国生物医用材料及其制品已成为世界第三大市场，生物材料科学与工程研究已进入国际先进水平。但是，总体而言，我国目前生物材料产业规模小，大量产品仍停留于跟踪仿制，缺乏国际市场竞争力；技术创新能力弱，大多数高端产品的关键核心技术基本上为外商所控制，70%以上依靠进口；创新体系不完善，产学研医结合不紧密，产业体制机制与现代医疗器械产业要求不适应。

他同时发出警告，美国商务部将“生物材料”列入对华管制产品目录，对我国生物材料的发展提出了挑战。自主发展生物材料及制品已是国家社会经济发展的重大需求。

他指出，当代生物材料科学与产业正在发生革命性变革，可再生人体组织或器官的生物材料已成为生物材料的发展方向和前沿，常规材料的时代正在过去，为我国生物材料的发展提供了良好的机遇。我们应该基于国家对生物材料的战略需求，前瞻生物材料的发展方向，立足生物材料科学与产业前沿，创新驱动，跨越式发展，才能使我国生物材料加速跨入国际先进水平，满足临床需求。

他坚信，生物经济时代是一次难得的“超车”机会，建议我国应进一步确立生物经济的战略地位，将其列入未来重点发展规划；设立高规格全局性的领导和协调机构；提高生物科学创新水平，促进产学研深度融合发展；优化生物产业发展结构，加快生物产业高质量发展；加强生物产业资金支持；制定和完善一系列保护和鼓励生物经济发展的法律和政策；完善生物材料监管体系，提高生物产业国际竞争力。

令人惊喜的是，张院士还清晰指出了我国生物材料研发的七大突破口：组织诱导性生物材料、具有重大疾病防治功能的生物材料、生物分子材料……

对生物材料科学的研究便一发不可收

问：能说说您和生物技术的缘分吗？听说您是40多岁才转而从事生物材料的研究，是什么促使您做出如此巨大的转变？

张兴栋：1960年，我从四川大学固体物理专业毕业后留校任教，“本业”理所当然是固体物理，最初我从事立方氮化硼和人造多晶金刚石及其磨具、刀具及钻具研究，后来又利用世界银行贷款创建了综合性大型精密仪器分析测试中心。1983年，在筹建分析测试中心的过程中，华西医科大学口腔系（现四川大学华西口腔医学院）陈治清教授就一些口腔材料向我求助。当时，我认为陈治清团队的材料问题并不难解决，虽然我不懂医学，但是如果医学和材料科学结合起来，就可能萌发出重大成果。当时，四川大学缺少重大科研项目，想要在全国高校中崭露头角，生物医学材料说不定就是一个突破口。于是，我立即自筹资金组织人员开始研究。大半年后我的研究小组就在国内率先制备出高纯度医用羟基磷灰石粉料，这是我在生物材料学术道路上迈出的第一步。从此，对生物材料科学的研究便一发不可收，此后专攻生物材料研究。研究的起点就是医工结合解决临床中的一些实际问题，因此后来的研究都是围绕国家重大需求，面向临床实际应用问题展开的。

“做大做强生物经济”是实现祖国繁荣富强必经之路

问：《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》在“构筑产业体系新支柱”中提出，“推动生物技术和信息技术融合创新，加快发展生物医药、生物育种、生物材料、生物能源等产业，做大做强生物经济”。您怎么看“做大做强生物经济”被列入国家五年规划？这一举措意味着什么？

张兴栋：中国经过多年发展，已经从经济建设大国向经济强国转变，党的十九届五中全会明确了创新在我国现代化建设全局中的核心地位，提出了四个面向——“面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康”，意味着国家对健康中国、国民健康的高度关注和重视。生物医药和生物材料产业是健康产业的物质基础，是生物经济最重要的组成部分，“十四五”规划提出“做大做强生物经济”，更加说明国家已经意识到发展生物经济的重要性。现在正在面临新一轮的产业革命，生物经济的崛起本身就可带来巨大的经济效益，成为新的经济增长点。据报道，全球生物经济总量每5年翻一番，增长率为25%~30%，是世界经济增长率的10倍，已成为世界上最有潜力的经济增长点，与国家利益、国家经济安全息息相关，同时也会强烈影响医学、人工智能、机器人及其他领域的发展。“做大做强生物经济”是实现祖国繁荣富强的必经之路。

生物材料正在面临爆发式增长

问：“十四五”规划中，作为加快发展的产业之一，您怎么看生物材料产业与“做大做强生物经济”的关系？

张兴栋：生物医用材料，又称生物材料，是用于诊断、治疗、修复或替换机体组织或器官，或增进其功能的一类高技术新材料及其终端产品，是医疗保健和健康产业的重要物质基础、保障人类健康的必需品。全球数以亿计的患者已植入一件以上的生物材料产品，其应用挽救了千万计危重病人的生命，显著降低了心脏病、癌症等重大疾病的死亡率，促进了医疗技术的革新，降低了患者和社会医疗费用的负担，极大地提高了人类的健康水平和生命质量，其本身就是生物经济的重要组成部分。

由于人口老龄化、中青年创伤增加、经济高速发展等导致的自我保健意识增强，以及高新技术的投入，当代生物材料产业正在发生革命性变革，为再生医学提供可诱导组织或器官再生或重建的生物医学材料和植入器械的新产业将成为生物医学材料产业的主体，表面改性的常规材料和植入器械将成为其重要的补充。保守估计，到2035年，两者可能导致世界高技术生物材料市场增长至1万余亿美元，与此相应，带动生物经济相关产业如疫苗、生物医药等新增间接经济效益可达3万余亿美元。生物材料正在面临爆发式增长，为我国生物产业实现跨越式发展提供了难得的机遇，发展生物材料与做大做强生物经济直接相关，是做大做强生物经济一个必要条件和因素。

我国生物材料事业高速发展

问：您是国际生物材料科学与工程学会联合会主席，也是中国第一个成为这一组织主要负责人的科学家，您是何以成为这一组织主要负责人的？

张兴栋：一是因为我对生物材料科学发展做出的贡献。我和我的团队于20世纪90年代初发现无生命的生物材料可以诱导有生命的骨再生或形成，并首创骨诱导人工骨取证用于临床，继而陆续发现材料可诱导软骨、神经、韧带等非骨组织再生，提出“组织诱导性生物材料”的新学说，并于2018年列入“21世纪生物材料定义”，国际学术界评价为“打破材料不可诱导组织再生的教条”“是再生复杂组织的革命性途径”“引领了中国和国际生物材料的研发”，先后获国家科技进步和自然科学二等奖各一项，美国生物材料学会Clemson奖，Acta Biomaterilia金奖等国内外科技奖多项。我也被澳门科技大学和罗马尼亚布加勒斯特理工大学授予名誉博士学位，被美国东北大学授予杰出教授，被国际生物材料科学与工程学会联合会授予“生物材料科学与工程Fellow”等多个荣誉。2007年和2014年先后被选为中国工程院院士和美国国家工程院外籍院士。

二是对国际生物材料界取得了卓有成效的专业服务，促进了国际生物材料界的交流和合作。早在1988年，我就参加了第三次世界生物材料大会，1989年在成都主办了由中国、德国、荷兰、日本等国专家参加的第一次口腔种植国际会议，并于1993年起发起并主办或参与主办了系列化（两年一次）的中—欧、中—美的双边生物材料大会，以及中—日、中—韩等生物材料大会。作为中国代表，从1993年起，我出席并参与了国际生物材料科学与工程学会联合会工作；从2016年起，当选为该联合会主席，特别是作为联合会主席成功地在华举办了第九次世界生物材料大会。此外，我还曾任世界生物材料陶瓷学会主席、荷兰莱顿大学博士研究生指导教师（外籍）、日本国家材料研究所研究顾问等。

最根本的原因是国家的强大和我国生物材料事业的高速发展，中国已成为世界医疗器械的第三大市场，中国生物材料注册会员已逾5000人，成为世界上最大的生物材料学会，是国际生物材料舞台上不可缺少的角色。

生物医用材料是医疗器械产业的基础

问：能否介绍一下全球生物材料产业发展现状？

张兴栋：生物医用材料是保障人类健康的必需品，其产业是一类高技术附加值、低原材料消耗和低能耗的高技术新兴产业，属医疗器械范畴，是医疗器械产业的基础，一直未受世界经济环境变化影响而持续增长。

2019年，医疗器械的全球市场已达4500亿美元，预计2024年可达近6000亿美元，且带动相关产业及医疗增收分别达其直接产值的2倍和5倍以上，已成为世界经济的一个支柱性产业，对于转变经济发展方式和保障国家经济安全也具有重要意义。生物材料是医疗器械产业的基础，占医疗器械市场的大部分。

中国已成世界第三大市场，生物材料科学与工程研究进入国际先进水平

问：我国生物材料产业发展现状如何？存在哪些问题？您有哪些政策性建议？

张兴栋：这10余年，由于人口老龄化、疾病及偶然事故导致的骨骼-肌肉、心血管系统、口腔、皮肤及神经等硬、软组织损伤患者高达数亿人，加之人口老龄化，我国生物医用材料及其制品以15%~20%的复合增长率持续增长，已成为世界第三大市场，生物材料科学与工程研究已进入国际先进水平。但是，总体而言，我国目前生物材料产业规模小，大量产品仍停留于跟踪仿制，缺乏国际市场竞争力；技术创新能力弱，大多数高端产品的关键核心技术基本上为外商所控制，70%以上依靠进口；创新体系不完善，产学研医结合不紧密，产业体制机制与现代医疗器械产业要求不适应。近两年来，中美贸易摩擦升级，美国商务部将生物材料列入对华管制产品目录，对我国生物材料的发展提出了挑战。自主发展生物材料及制品已是国家社会经济发展的重大需求。

当代生物材料科学与产业正在发生革命性变革，可再生人体组织或器官的生物材料已成为生物材料的发展方向和前沿，常规材料的时代正在过去，为我国生物材料的发展提供了良好的机遇。我们应该基于国家对生物材料的战略需求，前瞻生物材料的发展方向，立足生物材料科学与产业前沿，创新驱动，跨越式发展，才能使我国生物材料加速跨入国际先进水平，满足临床需求。

中国生物材料产业有七大突破口

问：我国生物材料产业有哪些亮点和突破口？

张兴栋：我国生物材料科学与产业有以下亮点或突破口：

一、组织诱导性生物材料。一类可通过材料自身优化设计，而不是外加活体细胞和/或生长因子，诱导被损坏或缺失的组织或器官再生的生物材料。基于生物材料诱导骨再生的发现，系统研究并揭示材料诱导组织再生的关键材料学因素，首创骨诱导人工骨取证推广临床应用。先是发现材料可诱导软骨再生且临床试验疗效良好，已通过国药局创新医疗器械特别审批后，进一步研究发现材料可诱导中枢神经、韧带、心脏组织再生，引领了当代生物材料科学与产业发展

二、具有重大疾病防治功能的生物材料。突破生物材料通常不具备药物治疗功能的传统观念，发现一定化学组成的羟基磷灰石纳米粒子可以选择性地抑制或促进细胞增殖，用于恶性骨肿瘤切除后骨缺损腔填充，术后近三年80%的病例未发现骨肿瘤复发；用于局部骨质疏松治疗的动物实验疗效良好，开启了可防治重大疾病的生物材料研究新方向，为临床病理性骨缺损治疗难题提供新途径。

三、生物分子材料——基因重组技术合成生物材料。利用基因重组技术合成的人源化胶原蛋白无免疫原性及病毒污染，不仅可合成不同类型的胶原，还可筛选出胶原分子上的特定功能区，并根据需要进行组合定制以满足不同组织修复和性能的要求。目前，在国际上我国已率先利用基因研发出重组人源化胶原蛋白，还研发出基于人源化胶原蛋白抗凝血支架涂层、心脏组织再生、软骨、口腔等修复材料并进入临床试验。

四、医用微电子植入器械。

五、疾病早期诊断材料及器械：分子探针、新型液体活检技术等。

六、生物3D打印、活体组织及器官的体外构建。

七、评价新一代生物材料及植入器械长期生物安全性和可靠性的科学基础和新方法。

我国生物经济发展已初具规模

问：在您看来，我国生物经济发展现状怎样？存在哪些问题？您有何建议？

张兴栋：我国政府非常重视生物经济，2005年就正式成立了“国家生物技术研究开发及促进产业化”领导小组。2010年，国务院把生物产业列为国家重点发展的七大战略性新兴产业之一。

2011年，十一届全国人大四次会议通过的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》明确指出，发展生物产业的重点应在生物医药、生物医学工程产品、生物农业、生物制造、生物质能，建立医药、重要动植物、工业微生物菌种等基因资源信息库，建设生物药物和生物医学工程产品研发与产业化基地，建设生物育种研发、试验、检测及良种繁育基地，搭建生物制造应用示范平台。

《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》要求，实现生物技术的跨越发展，推进新的科技革命，使我国生物技术研发水平位居世界先进行列。发展重点是：生命科学前沿基础研究、农业生物技术、医药生物技术、工业生物技术、能源生物技术、环境生物技术、海洋生物技术、生物能源开发与生物多样化保护、中医药、生物安全等l0个重点领域，重点支持转基因技术、干细胞与组织工程、生物催化与转化技术等35类关键技术。这些措施，有利于我们把握中国经济未来发展趋势。从规模上看，我国生物经济发展已初具规模，并且还保持着稳定的增长，其中医药生物技术企业占一半以上。同时，生物技术产品销售额大幅度上涨，仅“863计划”（国家高技术研究发展计划）中的现代生物产业，2003年产值达540亿元，2005年达到900亿元。特别是在医药工业方面，据MS公司预测，2020年中国医药市场的规模将仅次于美国。到2020年，全国生物产业增加值将突破2万亿元，生物产业将成为高技术领域的支柱产业和国民经济的主导产业。但是，目前全球生物技术产业市场以美国为主，欧盟和日本排在其后。

我国生物技术领域的突破不能很好地应用到实际生产中，存在理论与实践脱节的问题。我国生物产业的发展结构不甚合理，各细分产业发展比例不协调、各地区生物产业发展不均衡现象较为严重。生物产业发展以制造加工为主，在全球生物产业价值链中处于弱势地位，生物产业市场满意度较低，生物技术产品质量不高。我国作为世界新兴经济体，资本市场成熟度与欧美等发达国家相比存在一定差距，而研发风险较高的生物产业需要政府的大力支持，这导致我国中小型生物技术企业融资困难、产品创新能力差，从而限制了我国生物产业的发展。我国在生物产业市场准入方面的相关政策和机制的不完善是目前制约生物产业发展的障碍之一。目前，我国在生物制药、生物能源、生物农业、生物基材料等方面采用规范的国际标准不足，是导致我国生物技术产品国际认可度还不够高，生物产业缺乏国际竞争力，缺乏世界龙头生物技术公司品牌的重要原因之一。

因此，我认为我国应该进一步确立生物经济的战略地位，将其列入未来重点发展规划；设立高规格全局性的领导和协调机构；提高生物科学创新水平，促进产学研深度融合发展；优化生物产业发展结构，加快生物产业高质量发展；加强生物产业资金支持；制定和完善一系列保护和鼓励生物经济发展的法律和政策；瞄准生物产业国际标准，提高生物产业国际竞争力。

生物科技和信息科技的融合发展，已成为新一轮科技革命的重要驱动力(https://www.xing528.com)

问：伴随信息科技和生物科技的交织，出现了生物信息学、计算医学、算法生物学，这些新的学科以更高的精度描绘并预测我们的身体。“十四五”规划指出，要“推动生物技术和信息技术融合创新”，具体应该怎么推动？生物技术和信息技术的融合创新目前呈现怎样的态势？

张兴栋：“人类基因组计划”的开展，引发了生命科学领域组学数据的急剧增长，推动了信息技术在生命科学领域的大规模应用，驱动生命科学研究进入数据密集型科学发现时代。由此，生物技术实现了信息化、工程化、系统化的发展，为“设计—构建—验证”循环模式的建立奠定了坚实的基础，并朝着可定量、可计算、可调控和可预测的方向跃升。生物科技和信息科技的融合发展，已成为新一轮科技革命的重要驱动力，并可能催生诸多的新兴产业。以生物医药为例，生命组学与通信领域的交叉融合，将带来移动医疗、可穿戴设备、电子处方、AI辅助诊断、医药研发、材料基因组研究等的发展；与互联网领域的交叉融合，将带来远程医疗、人机交互等的发展。国家应当在这些交叉新型领域优先布局，鼓励科研和成果转化，及时应用于临床和市场，并且在实际的应用过程中得到反馈不断改进。同时，鼓励科研解决现实应用中存在的问题，以需求为导向，面向实际应用展开技术攻关。

与发达国家相比，我国在生物技术和信息技术的基础性、先导性、颠覆性布局上仍存在短板，主要表现为生命科学信息的采集和分析所需的仪器、工具以及平台严重依赖国外；在生物技术和信息技术融合发展方面的前沿技术布局系统性不够；在融合发展带来的范式和模式转变等方面的认知有待进一步深入等。因此，我建议在以下领域率先布局，推动我国高新技术向质量效能型和科技密集型转变。

——开发关键共性工具，支持发展“所需”。针对高维度、跨尺度和多模态的生命信息采集工具、分析仪器、设计软件、模拟环境和验证体系，仿生感知、通信、计算和控制所需的基础元件、器件和模块等方面，面向战略制高点率先布局关键共性工具的开发，在工具的“设计—构建—测试—应用—学习”循环中驱动工具开发能力的“螺旋式”上升。

——布局前沿引领技术，实现自主“所有”。针对 DNA 存储与计算技术、细胞半导体界面、3D 生物学分析和仿真技术、人机智能交互技术等前沿技术领域，以类似“摩尔定律”的性能升级路径为导向，制定关键技术战略发展路线图，并依据路线图采取工程化的模式加以布局实施。

——以构建生命健康数据平台、智能化细胞构建与制造平台、基于大数据和人工智能的使能技术平台为切入点，推动理念融合、技术集成和工程协同，实现高效的协同创新发展。

环境生物技术也值得重视

问：生物医药、生物育种、生物材料、生物能源四大产业之外，还有什么生物产业值得重视？

张兴栋：环境生物技术也值得重视，将生物技术与环境工程结合，处理环境污染的问题，具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等优点。例如，利用生物处理水污染物，净化土壤中重金属，处理白色污染物，消除农药对土地的伤害等。同时也可以将生物检测用于环境监测，如用发光细菌的发光强度检测水质污染程度等。

人类开始从“改造客体”时代进入“改造主体”时代

问：在您看来，生物经济有哪些特征、内涵？和生物产业有何不同？作为一种经济形态，和信息经济等有何异同？

张兴栋：从生物技术上来看，我认为生物经济是以生命科学技术研究开发与应用为基础，建立在生物技术产品和产业之上的经济形态。其特征主要包括：（1）技术依赖性强，科技含量高，并且创新速度逐渐加快，生命科学技术的创新是其主要的发展动力。（2）领域涵盖广，其产品和产业多元，可以从农业、工业制造、医药、能源等多方面促进经济的绿色可持续发展。（3）资源依赖性强，理论上谁拥有资源，谁就有发展生物产业的基础。（4）高收益也伴随着高风险，生物产业尤其是生物医药产业存在着研发资金量大、产品研发周期长、技术创新成功率低等特点。（5）产业聚集现象明显，产业聚集能够有效促进技术创新，增加资金、人才、物资、技术和管理的高效交流，有利于生物产业的发展。

生物经济是生命科学和生物技术的发展给人类生产和生活方式带来根本变革形成的经济形态，人类开始从“改造客体”时代进入“改造主体”时代；信息经济是以信息技术为代表的现代科技改变人类生产和生活方式后形成的经济形态，信息社会的到来使组织的社会化程度提高。相对于工业经济而言，生物经济、信息经济两者都更加注重可持续发展，更加注重生态友好和绿色环保。

生物经济发展尚处于起步阶段

问：您所在的区域或地方生物经济发展状况如何？将如何布局生物经济？

张兴栋：2020年，四川省生物经济规模约1.24万亿元，“十三五”期间平均每年增长4.7%。但同时仍存在一些短板和问题，如生物产业规模不大，生物技术原创性重大突破缺乏，生物科技服务体系不健全，新技术、新产品成果转化应用不充分，领军龙头企业偏少，生物技术与其他领域融合不够，生物资源保护开发体系不完备等，生物经济发展尚处于起步阶段。

2021年10月，四川省正式发布《四川省“十四五”生物经济发展规划》，提出五大任务：一是提升生物领域自主创新能力，二是构建现代生物产业体系，三是培育生物经济新模式新业态，四是优化生物经济区域布局，五是提升生物安全治理能力。

四大区域有望成为生物经济“高地”

问：在您看来，中国哪些地方有望成为生物经济“高地”？

张兴栋：长三角地区、京津冀地区、粤港澳大湾区、成渝双城经济圈有望成为生物经济“高地”。

抗击新冠肺炎疫情中，生物材料发挥了重要作用

问：2020年起肆虐全球的新冠肺炎疫情，给人类以怎样的启示或者说警示？疫情给包括生物材料在内的生物经济带来了怎样的变化？对您的研究和产业化工作，带来怎样的变化？

张兴栋：战胜新冠肺炎疫情离不开科技支撑，全国科技战线积极响应党中央号召，组织跨学科、跨领域的科研团队，科研、临床、防控一线相互协同，产学研各方紧密配合。在抗击新冠肺炎疫情的战斗中，生物材料发挥了重要作用，无论是常规的口罩、专用防护装备，甚至昂贵稀少的体外膜肺氧合（Extracorporeal Membrane Oxygenation，ECMO），随处可见生物材料的身影。

疫情的突然来袭和相关材料的供应紧缺，再次提醒我们要加强关键生物材料研发过程中相关科学问题的深入研究。2020年疫情暴发之初，我及团队多次参加相关抗疫工作会议，为有关决策机构草拟抗疫方案。我中心王云兵教授团队与西安交通大学附属医院合作开发国产ECMO，主要负责设备的设计和核心关键技术——抗凝血涂层的突破，西安交通大学主要负责临床试验和设备加工。在无国家项目资助下突破了制约ECMO国产化的关键卡脖子技术——可用于离心泵头、插管、管路、膜氧合器等全套血液接触耗材的长效稳定抗凝涂层技术。同时，对比国内外产品，创新性地研发了流场分布均匀、对血液破坏更小的无轴磁悬浮离心泵头；开发了集氧合与变温功能于一体的氧合器以及集成芯片化控制体系；研发出具有自主知识产权的便携式ECMO系统，技术指标已达德国、美国等公司水平。2020年7月，开展了大动物实验，2021年11月在国内实现了首例临床应用。后期将继续优化设备，扩大临床试验，加速耗材研发，并取证投入临床应用。

生物经济时代是难得“超车”机会有五大理由

问：对于中国来说，在工业经济、信息经济时代苦苦追赶之后，生物经济时代是一次难得的“换道超车”或者“直道超车”的机会吗？

张兴栋：我认为是的。有五点理由：一是因为生物经济资源依赖性强。基因是现代生物技术产业依赖的基础，是从现有生物体中“找来的”。因此，理论上谁拥有资源，谁就有发展生物产业的基础。二是因为生物经济领域产品多样性强、垄断性差。生物技术产品不会像网络经济一样形成“胜者全得”的垄断局面。生物技术产品的多样性，为资源丰富的发展中国家提供了一次难得的发展机遇。三是因为生物经济领域技术通用性强。生物技术在许多方面具有通用性，如基因组技术、克隆技术、干细胞技术等，在不同动物、植物与微生物方面有通用性。四是因为生物经济涵盖范围广，生物医药关系到人民健康和生活水平，生物质能源关系到碳达峰、碳中和。五是我国近年来生物技术产业初具规模，而且发展迅速，一些生物技术已经由原来跟跑阶段进入现在的并跑甚至是领跑阶段。国家应对生物产业布局进行重点规划，并且大力支持。

基因组图谱的绘制带来认识生命科学、医学研究的新观念新方法新途径

问：2021年2月5日，恰逢人类基因组工作框架图（草图）绘制完成20周年纪念日，您怎么看人类基因组图谱绘制20年来生命科学、医学等领域发生的变化？这些变化主要体现在哪些方面？

张兴栋：人类基因组图谱的绘制带来认识生命科学、医学研究的新观念新方法新途径，也给其他的科学研究领域带来了新的思路。它不再是联系某个疾病同某个基因或某个基因同某个生命现象的关系，而是研究这些相关基因网络的作用，从方法学上更注重网络作用的研究，人类基因组研究由过去单一的线性思维向综合性分析思维转变。在方法学上，专业的说法叫高通量，即批量生产、大规模、网络化。这种方法学的改变，启发了一系列生物学上组学的研究，如蛋白组学、代谢组学、转录组学、免疫组学、糖组学等。同时也与信息技术结合，引发了生物信息学、材料基因组工程等新兴学科和技术的发展。生物信息学是以计算机信息学方法分析组学所产生的大量数据。而材料基因组工程是借鉴人类基因组图谱研究思路，融合多尺度集成化高通量计算方法与计算软件、高通量材料制备技术、高通量表征与服役行为评价技术、面向材料基因工程的材料大数据技术，增强新材料领域的知识和技术储备，提升应对高性能新材料需求的快速反应和生产能力。生物材料基因组工程增强我国在新材料领域的知识和技术储备，提升应对高性能新材料需求的快速响应和生产能力，大幅提高新材料的研发效率，为促进高端制造业和高新技术的发展做出贡献。国家生物材料工程技术研究中心也在2019年成立了四川省生物材料基因工程研究中心，致力于构建生物材料数据库，缩短其开发的周期，为生物材料的长期发展提供动力。

生命科学的发展极大促进了生物材料研究和产业的发展

问：有人说，伴随技术的突破和发展，现在的生命科学就像寒武纪生命大爆发一样成果不断迸射、爆发，您怎么看这个判断？当代生命科学的发展，给您所在的研究或产业领域带来怎样的影响？

张兴栋：生物材料和生命科学是密切相关的，生物材料的发展基于对人体结构和功能的认识，材料和机体相互作用。只有对人体自身了解深入，才能实现生物材料的发展。当代生命科学的发展极大促进了生物材料研究和产业的发展。

希望中国生物医用材料2035年达到国际先进水平

问：您在生命健康领域奋斗多年，能否说说您的实践和梦想？

张兴栋：我和我的研究团队于20世纪90年代首次发现并确证无生命的生物材料可诱导骨再生形成，引起学界长达10余年的争议；再用十几年时间，研发出骨诱导人工骨及其工程化技术，被誉为“划时代地在再生医学中宣告骨诱导性生物材料的到来”“开拓了世界生物材料科学和产业发展新方向”；并进一步提出组织诱导性生物材料新概念，即生物材料不仅可诱导骨，亦可诱导非骨组织形成。

与此同时，我们创办产学研结合研究机构，为全国10余万病人提供骨诱导材料。近年来，我与四川大学华西医院骨科屠重棋教授团队合作，在抗肿瘤/骨修复材料研究方面取得了新突破。一定材料学特征的羟基磷灰石纳米粒子（nHA）不但能够抑制肿瘤细胞增殖，而且可以促进成骨细胞生长，具备作为骨肿瘤术后骨替代材料的潜能，目前动物实验效果良好，临床试验骨肿瘤切除后植入nHA粒子1年后，80%的病例未观察到肿瘤复发；用于局部骨质疏松治疗的动物实验也有较好的疗效，开启了可防治重大疾病的生物材料研究新方向。

我希望，未来我国能继续保持生物材料科学与工程研究的国际先进水平，同时立足生物医用材料科学与产业前沿，充分利用我国在前沿研究方面的优势，全链条地展开研究，跨越式地以发展和建立新一代生物材料产业体系为重点，使我国生物医用材料在2035年达到国际先进水平。

生物安全法治体系建设应该注重时效性

问：从核技术到信息技术，再到生物技术，任何技术都是双刃剑。生物技术在造福人类、带来经济发展新动能的同时，也带来了生物技术滥用、生物数据和资源遗失、生物恐怖主义等一系列传统生物安全、新型生物安全问题，我国也颁布施行了《中华人民共和国生物安全法》。您怎么看我国生物安全所面临的形势？究竟应该怎样规范生物技术的研究应用？怎样处理好促进生物技术发展、确保生物安全之间的关系？

张兴栋：正如您所说的，任何技术都是一把双刃剑，生物经济的快速发展在造福社会的同时也带来了生物安全问题。我国是一个法治社会，保障人民的健康安全和经济的稳步发展是国家的重要职责。我国已颁布施行了一些相关法律法规，包括《中华人民共和国生物安全法》，各类生物制品的管理办法，相关行业的监督管理条例，相关事故、安全管理办法等。但是，由于生命科学技术正在迅速发展，新产品、新技术和新行业层出不穷，由此带来的新问题和潜在危险也在不断更新。因此，在生物安全的法治体系建设上，应该注重时效性。同时，应该根据生物经济的发展布局与阶段，建立健全法律体系；确立生物技术产业的准入制度，并对生物技术及其产品做到全程的监督管理；加强对生物技术安全事件评价和防范制度的建设。同时，生物安全问题多涉及生命伦理问题，因此，加强对于从业者和相关人员的伦理教育也不可或缺。

21世纪以来生命科学与生物技术的爆发式增长，推动生物产业及生物经济迅速发展

问：我们正处在21世纪第三个10年的起点，从这个时间节点来看，21世纪真的能说是生物世纪吗？

张兴栋：我认为21世纪能够成为生物世纪。“20世纪是物理学和化学的世纪，而21世纪则是生物学的世纪”这句话，最早由1996年诺贝尔化学奖得主罗伯特·柯尔提出。

一方面，生命科学与生物技术的发展，特别是21世纪以来的爆发式增长推动了生物产业及生物经济的迅速发展。例如，生物技术方面，分子生物学、基因组学、蛋白质组学等生命科学不断突破，促进了药物递送、单分子测序、蛋白质工程等生物技术的进步，进而驱动了药物研发、高效基因测序平台、CAR-T、融合蛋白等产业领域的发展；另一方面，传统生命科学领域正在与包括3D打印、人工智能、云计算、大数据、物联网、区块链、智能制造、机器人等在内的新技术交叉融合，开拓了再生医疗、数字医疗、智慧医疗等产业，为未来生物医药产业发展提供了广阔前景：

——生物材料方面，可诱导被损坏的组织或器官再生的材料和植入器械、组织工程化制品、兼具防治重大疾病功能的生物材料、智能化微电子植入器械、药物和生物活性物质靶向控释载体和系统、生物材料和植入器械监管科学、生物材料基因组研究等正在根据临床需求的改变，不断地发展和提高。

——生物农业方面，同时具备抗逆、抗虫、抗除草剂的复合性状转基因农作物种子成为研发热点并正在得到推广应用。此外，第二代转基因作物以基因工程特别是植物代谢工程为基础，重点改良了产品品质、增加了营养、提高了食品的医疗保健功能，或用于工业原料，增加农副产品的附加值。

——生物基化学品产业方面，微生物、酶等卓越生物催化剂的功能研发与改进更加智能高效，有望带来化学品和材料绿色制造的新变革。

——生物能源产业方面，人类不断在探索新型生物质能源以及提高生物能源转化率的方法，以期在未来完全替代化石能源，实现绿色发展。当然，我们在享受生物经济带来的进步与成果的同时，也应当高度警惕其可能带来的生物安全问题、生物战、生物恐怖主义等。