中国生物芯片产业现状及发展条件

生物通报道：我国在表达谱芯片、重大疾病诊断芯片和生物芯片相关设备的研制上取得较大突破，但是生物芯片产业仍然任重道远。

　　

我国生物芯片产业初见端倪
在表达谱芯片、重大疾病诊断芯片和生物芯片相关设备的研制上取得较大突破

    10月10日举行的“2006年国际生物—纳米—信息融合大会暨2006年国际生物芯片技术论坛”上了解到，在国家政策的大力支持和产业界的高度重视下，经过数年发展，我国生物芯片产业已经从技术研究和产品开发阶段走向了技术应用和产品销售阶段。某些技术和产品已经达到了国际领先水平，在表达谱芯片、重大疾病诊断芯片和生物芯片相关设备的研制上取得了较大的突破。论坛由清华大学、生物芯片北京国家工程研究中心、科技部、教育部联合主办，来自十多个国家和地区的专家学者出席论坛。

     我国生物芯片研究始于1997~1998年间。从2000年开始，国家陆续投入近5亿元人民币，建立了北京、上海两个生物芯片国家工程研究中心，为加强我国在这一新兴高科技领域的自主创新和产业化能力奠定了坚实的基础。“十五”期间，国家“863”计划重点组织实施了“功能基因组及生物芯片研究”重大专项，对生物芯片的系统研发给与了倾斜性支持。目前，生物芯片产业在我国已初见端倪，形成了以北京、上海两个国家工程研究中心为龙头，天津、西安、南京、深圳、哈尔滨等地近50家生物芯片研发机构和30多家生物芯片企业蓬勃发展的局面。北京博奥、上海生物芯片、天津生物芯片等企业已成为我国生物芯片产业的主导力量。

     经过国家近十年来特别是“十五”期间的强力资助，我国生物芯片已取得一批研究成果。科技部重大专项“功能基因组和生物芯片”中生物芯片部分在PNAS等国际权威刊物上发表论文近20篇，申报了具有自主知识产权的与感染性疾病和肿瘤相关的标志基因簇和新基因753个，并对其中一些基因和蛋白质的功能开展了研究，获得了诸如病毒、细菌感染和肿瘤诊治的标志基因（簇）等一批重要成果。目前，我国已有500余种生物芯片及相关产品问世，从2002到2005年累计销售额近2.5亿元。10余个芯片或相关产品实现产业化生产，我国生物芯片产业已经实现了从无到有的阶段性突破，并正在逐步发展壮大。

生物芯片产业化任重道远
2005年美国《财富》杂志载文指出，在20世纪科技史上有两件事影响深远：一是微电子芯片，它是计算机和众多家电的心脏，它改变了我们的经济和文化生活，并已进入每一个家庭；另一件事就是生物芯片，它将改变生命科学的研究方式，革新医学诊断和治疗，极大地提高人口素质和健康水平。有人认为，从某种意义上说，如果20世纪属于微电子芯片的话，21世纪则是生物芯片的时代。
　　生物芯片应用广泛
　　生物芯片的技术来源可追溯到一个多世纪之前，EdSouthern先生发现被标记的核酸分子能够与另一被固化的核酸分子配对杂交。这被看做是最早的生物芯片。到上世纪80年代，BainsW.等人将短的DNA片断固定到支持物上，借助杂交方式进行序列测定。
　　真正意义上的生物芯片诞生于上世纪90年代初，它是一种能对生物分子进行快速并行处理和分析的薄型固体器件。它只有指甲盖大小，材料一般为玻片、硅片、尼龙膜、塑料等。就像计算机芯片是为了制作计算机一样，生物芯片技术是为了制作能够把样品制备、生化反应和结果检测三步集成在一起的微型全分析系统，也称作芯片实验室系统。
　　生物芯片上集成有成千上万密集排列的分子微阵列，通过自动化的检测软件，能够在短时间内分析大量的生物分子，使人们快速准确地获取样品中的生物信息，效率是传统检测手段的成百上千倍。
　　根据应用领域的不同，生物芯片可以被划分为基因芯片、蛋白质芯片及芯片实验室三大类型：
　　基因芯片又称DNA芯片。它是在基因探针的基础上研制出的，所谓基因探针只是一段人工合成的碱基序列，在探针上连接一些可检测的物质，根据碱基互补的原理，利用基因探针到基因混合物中识别特定基因。它将大量探针分子固定于支持物上，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号的强度及分布来进行分析。
　　蛋白质芯片其原理与基因芯片基本相同，但它利用的不是碱基配对，而是抗体与抗原结合的特异性即免疫反应来检测。蛋白质芯片构建的简化模型为：选择一种固相载体，该载体可牢固地结合蛋白质分子(抗原或抗体)，从而形成蛋白质微阵列，即蛋白质芯片。
　　芯片实验室这是高度集成化的集样品制备、基因扩增、核酸标记及检测为一体的便携式生物分析系统，它的最终目的是实现生化分析全过程全部集成在一片芯片上完成，从而使现有的许多烦琐、费时、不连续、不精确和难以重复的生物分析过程自动化、连续化和微缩化，属未来生物芯片的发展方向。
　　未来市场前景广阔
　　生物芯片的成熟和应用一方面将为本世纪的疾病诊断和治疗、新药开发、分子生物学、航空航天、司法鉴定、食品卫生和环境监测等领域带来一场革命；另一方面则为人类提供了能够对个体生物信息进行高速、并行采集和分析的强有力的技术手段，必将成为未来生物信息学研究中的重要信息采集和处理平台。
　　目前，生物芯片市场增长势头迅猛。2000年，全球生物芯片市场为120亿美元；到2001年，这一数额已上升到170亿美元。据预测，2005年全球生物芯片市场将达到200亿美元，仅美国用于基因组研究的芯片销售额将达50亿美元。
　　有关专家认为，生物芯片将在以下四个方面具有广阔的前景：
　　药物筛选和新药开发由于所有药物(或兽药)都是直接或间接地通过修饰、改变人类(或相关动物)基因的表达及表达产物的功能而生效，而芯片技术具有高通量、大规模、平行性地分析基因表达或蛋白质状况(蛋白质芯片)的能力，利用芯片进行大规模的药物筛选研究可以省略大量的动物实验甚至临床，缩短药物筛选所用时间，提高效率，降低风险。
　　中药基因组学研究和我国的中药现代化中药基因组学的含义是通过现代科学技术手段结合传统中药理论和现代科学理论，将中药的药性、功能及主治与其对特定疾病相关基因表达调控的影响关联起来，在分子水平上用现代基因组学，特别是功能或疾病基因组学的理论来诠释传统中药理论及作用机理。能够做到这一点，将极大地推动我国几千年悠久深厚的中药文化资源得到进一步的挖掘。
　　疾病诊断基因芯片作为一种先进的、大规模、高通量检测技术，应用于疾病的诊断，其优点有以下几个方面：一是高度的灵敏性和准确性；二是快速简便；三是可同时检测多种疾病。
　　环境保护及其他在环境保护上，基因芯片也有广泛的用途，一方面可以快速检测污染微生物或有机化合物对环境、人体、动植物的污染和危害，另一方面还可用于农业、商检、司法等领域。
　　专家预测，基因芯片及相关产业将取代微电子芯片产业，成为本世纪最大的产业。
　　产业化并非轻而易举
　　目前，国内外已出现许多从事生物芯片研究的公司，每家公司的芯片技术都各具特色，应用目的也各不相同。但是，要使生物芯片研究成果顺利实现产业化却并非一桩简单的事情。
　　生物芯片技术研发难度大，生产周期长，成本高，因此难以形成规模。美国虽然已有多个生物芯片上市公司，产品也五花八门，但至今没有一家公司的产品获得美国医疗卫生部门的认证。
　　据统计，目前我国生物芯片企业不少于50家，但获得国家有关部门认证的只有极少数。目前，70％~80％的生物芯片还只是用在研发上，离完全产业化还有一段不短的距离。由于研发成本高，其产品价格也较高。即使目前在此领域最具实力的美国Affymetrix公司，其产品单价也高达上千美元，难以向市场推广。业内人士认为，未来生物芯片的最大市场是诊断试剂领域。
尽管生物芯片的未来发展之路不平坦，但是有关专家在展望生物芯片的前景时说，生物芯片在基因表达谱分析、基因诊断、药物筛选及序列分析等诸多领域已呈现出广阔的应用前景。生物芯片技术发展到今天不过短短几年时间，随着研究的不断深入和技术的更加完善，它一定能够在生命科学研究领域发挥出其非凡的作用。

清华大学教授谈：生物芯片产业化三大条件
　　一定要有自己的专利　　中国的科学家并不见得在生物芯片技术上都申请了自己的专利，有的专利根本就是别人的，这就十分危险了。国外的技术都申请了专利，享受法律的保护，中国进入WTO后，对方必然会向中国有关企业要求高额的赔偿，最终的结果很可能是企业的所有者将自己的企业供手送人。

　　清华大学程京教授说，即使中国的生物芯片企业在技术上有了自己的专利，也要查资料，看一看自己的专利与外国的专利是从属关系还是并行关系，如果是从属关系，则仍难逃高额赔偿的命运。

　　作为科技企业尤其是高科技企业，只有有好的专利、好的市场前景，才有可能拿到足够的投资。对于一些技术专家来说,他们可能是不知道,但对于一些急于拿到投资的人来说,不负责任地隐瞒这一点,就可能是道德问题了。

　　生物芯片的研究是世界是的前沿研究，因此，将这一研究产业化技术观点一定要超前。技术研究上要有一定的超前性，才能和外国同行进行经常的交流。因为将技术应用到生产往往需要多项专利，一旦发现某一项不可或缺的专利已经为别人所申请，可以利用自己在某些方面超前的优势与对方协商，交叉使用双方的专利，最后达到双赢。

　　要有国外有经验的风险机构加入　　程京认为，现在许多新生产业的诞生都是一种萌动，没有经过严格周密的考虑，国内风险投资缺少严谨的评估体制。在这点上，他主张像生物芯片这样的企业应争取国外风险资金介入股份，经受这些公司严格的考验，以衡量自己成立的标准。程京先生的话很有道理，因为办高科技公司不是办“草台班”，更不是为了“炒作”赚一把就走。如果能引入颇有声誉的国外风险资金加入，至少在两点上有好处：一是立项经历了严格的考验，表明今后所面临的风险会较少；二是公司在发展过程中，可以获得风险投资公司除钱以外的其他资源的支持。

　　由于生物芯片的许多领域还在研究中摸索，比如论断芯片世界上目前还只处于研究阶段，到实用阶段至少还需要3年时间。国内一些公司称自己很快就能大规模生产出某种生物芯片，并且年产几百万片，这很令人怀疑。最近，国外权威性的科学刊物已经撰文对此表示了很大的疑问。　　最后，记者询问程京博士，在什么样的条件下才能建立一个生物芯片企业，他回答了三点：1.有真正优秀的高科技专利权；2.技术上有真正优秀的科学家来把关，并且有优秀的管理者来管理；3.要找到有信誉的，严格的投资机构参股。