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2015年生命科学领域七大发展趋势
2015年生命科学领域七大发展趋势
来源:生物360 | 2014/12/2 6:50:39 | 浏览:2477 | 评论:1

2015年生命科学领域七大发展趋势

目前,在竞争激烈的全球健康科学,尤其是生命科学领域里,正在发生重大的转变。随着2015年的临近,健康领域里的领导者们必须了解在他们周围发生的趋势和变化,不只是在美国,还包括其他国家的市场、城市和服务领域。

由于空前的互联性、不断变化的人口特征、新兴市场专利申请数量的可观增长以及全球制药需求的转变,美国的医院领导层、政策制定者、制造商、发明者和医师们必须知道2015年及以后的发展方向。根据仲量联行(JLL)的《2014年全球生命科学集群研究报告》(2014 Global Life Sciences Cluster Report),以下是2015年生命科学领域七大发展趋势。

1. 全球创新

虽然北美和欧洲仍然拥有每年最多的生命科学专利合作条约(Patent Cooperation Treaty,简称PCT)申请量(分别占到41%和31%),但是重大的转变正在发生。PCT申请量是衡量创新产出的国际标准。亚洲、拉丁美洲和加勒比地区的PCT申请量不断增长,预计差距将继续缩小。在某种程度上,这个趋势可归因于广泛的慢性病生理成熟性从发达国家向发展中国家转移。因此,很多先进城市和公司正在转向特定的、个性化的生物制剂和保健用品。例如,生物仿制药在美国和欧洲日益深入人心,而糖尿病已经成为中东和北非的一个主要关注点。

2015年生命科学领域七大发展趋势

创新增长生命科学PCT申请量在2011年至2012年间增长了3.7%。增幅领先的国家包括:中国、俄罗斯、瑞士、日本、德国、墨西哥、荷兰、巴西

2. 劳动力和人口老龄化

1993年至2010年期间,50岁以上的科学和工程类从业人员占比从20%增加到33%。而且,在2020年前估计将空出200万个工程和生命科学岗位,主要原因是老员工退休。2014年,万宝盛华集团(ManpowerGroup)对42个国家的3.8万名雇员进行了全球年度调查,有35%的雇员称,他们遇到了招工难的问题。其中,54%的人表示,招工难直接影响到了他们满足客户需求的能力。例如,在中国,独生子女政策已经使目前的医疗队伍难以应付老龄化的人口,这正是英特尔(Intel)希望解决的问题。由于美国劳动人口相对于发展中国家年轻劳动人口的偏老龄化,《哈佛商业评论》(Harvard Business Review)的撰稿人已经建议美国延迟退休年龄。灵活的工作时间、新的技术、新的培训计划和各不相同的技能要求将导致美国企业界发生重大转变,尤其是在健康生态系统的制药和医疗器材等领域。虽然针对女性的STEM(科学,技术,工程和数学)教育计划已经在美国变得日益流行,但是这个领域里的女性仍然过少(在2008年只占到工程类从业人员的23%)。女性劳动者可能有助于满足健康和科技领域的用人需求。

3. 监管和税收

不出所料,日本和美国拥有最高的企业法定税负(分别为39.5%和39.1%)。有些人说这妨碍了创新,但其他人说这只不过妨碍了企业在美国进行投资。例如,美敦力(Medtronic)最近打算收购柯惠医疗(Covidien),据推测此举是为了把资金留在税率很低的爱尔兰。不过,美国和日本也拥有世界上最完善的监管体系和很高的政治透明度,这使很多企业的生产和销售变得更加容易。仲量联行的生命科学部门执行董事罗杰·亨弗雷(Roger Humphrey)说:“美国的联邦政策,譬如企业税收结构和监管框架,直接影响到了生命科学公司的建立和发展。”

2015年生命科学领域七大发展趋势

税收和监管日本和美国拥有最高的企业法定税负,分别为39.5%和39.1%。但这两个国家也拥有最完善的监管体系和很高的政治透明度。企业法定税率爱尔兰、瑞士、英国、韩国、荷兰、以色列、加拿大、瑞典、澳大利亚、西班牙、墨西哥、德国、法国、美国、日本。

4. 教育

美国仍然拥有最高比例的高学历(拥有学士及以上学位)劳动人口(25至64岁)。然而,这不再适用于美国的年轻人。例如,就25至34岁劳动人口中拥有学士及以上学位的比例而言,韩国(39%)、荷兰(38%)、英国(38%)和澳大利亚(34%)均高于美国(33%)。经合组织(OECD)的2011年报告显示:“由于高等教育在工业化国家和新兴经济体的快速普及,美国正在迅速失去其领先优势。”

5. 研发资金和集中度

目前,有10个国家占到全球研发投入的80%。由于企业是研发资金的最大来源,因此投资者信心和整体经济形势对研发投入具有重大影响。Burrill公司的报告声称,对生物技术的信心似乎已经恢复,2013年堪称美国生命科学IPO活动的丰收年,共有52宗IPO,融资总额达到70亿美元,远远高于2012年的16宗和10亿美元。然而,在国家层面上,到2020年初,中国的研发投入可能超越美国。

6. 创业门槛降低

在大多数国家,创业门槛已经降低,尤其是在较为发达的国际化都市。这与新兴的生命科学集群形成了鲜明对比。亨弗雷指出:“我们发现,英国和荷兰一直是创业门槛最低的国家,而中国和印度目前拥有最高的创业门槛。”他声称,这是因为这些新兴市场的合作和风险分担模式不够完善。

2015年生命科学领域七大发展趋势

7. 劳动生产率的不同

2003年至2012年期间,发展中国家的劳动生产率提高了5%,而发达国家提高了1%。劳动生产率是指每小时劳动能生产出多少产品和服务。一个持续的趋势(从2007年开始跟踪)是,劳动生产率的年年提高正在使发展中国家受益。2015随着财富的增长,专业化程度和成本效益也水涨船高。

 

CRISPR如何引领基因编辑革命?

(侨报网)
 
2015年生命科学领域七大发展趋势

哈佛医学院著名遗传学家George Church

自然》最近发表了遗传学界的大牛George M. Church领导哈佛医学院的团队,在人类的iPS细胞中进行了CRISPR基因编辑。他们将全基因组测序和靶向深度测序结合起来,评估了Cas9编辑iPS细胞时的脱靶效应,还鉴定了一个影响Cas9特异性的单核苷酸变异(SNV)。

CRISPR基因编辑和iPS重编程是近年来的两大热点技术。CRISPR/Cas9已经在多个领域中展现了自己强大的特异性基因靶标能力。而iPS重编程在构建疾病模型和新药开发中有着很高的应用价值。将CRISPR应用到iPS细胞中去,似乎是一件大势所趋的事情。

11月30日,美国波士顿发行量最大的报纸《波士顿环球报》对George M. Church进行了题为“A Tool to edit DNA revolutionizing research in Boston area”的专访。

CRISPR技术诞生的背景意义

我们的自然界存在许多奇怪的生物现象:例如构造简单的微生物(细菌)却存在具有记忆功能的免疫系统。微生物(细菌)经过一系列外界刺激后,它能够迅速记住其中的变化模式,并在下一次刺激到来之前作出相应应对措施。

科学家关心这些现象不仅仅是处于对科学的好奇心,我们更加在乎的是细菌来改造生物的机制。通过这种CRISPR技术,提高了基因组的编辑精度,即科学家剪切和插入合成的DNA片段的速度,创造了许多动物模型来治疗人类癌症,或者是创造了血红细胞来抵抗HIV病毒。

CRISPR从发现到应用的历程

CRISPR基因组编程技术是近两年兴起的一种新技术,2013年两篇Science新闻开创了CRISPR基因组编辑技术的新时代,随后生命科学界刮起了 CRISPR风暴,迄今为止CRISPR方法已迅速席卷了整个动物王国,成为DNA突变和编辑的一种重要技术。

CRISPR全称为clustered regularly interspersed short palindromic repeats,是源于细菌及古细菌中的一种后天免疫系统,它可利用靶位点特异性的RNA指导Cas蛋白对靶位点序列进行修饰。直到今年科学家们才开始利用这一系统在活体动物基因组中生成靶向突变,删除原有的基因或插入新基因。

CRISPR技术的优点

与过去数十年里进行基因工程的其它任何方法相比,CRISPR技术的优点就在于它使用的是单一的酶。这种酶不需要改变你设定目标的每一个点,你只需要使用 一个不同的RNA副本对它进行重新编辑,这很容易设计和实现。

生命科学突破奖获得者中有几位科学家则分别是在遗传学,RNAi等领域的突出贡献而获奖,如 哈佛医学院遗传学教授加里·鲁夫昆就是一位微小RNA(miRNA)研究领域的著名科学家,他曾发现了首例微小RNA:lin-4通过与目标信使RNA不 完全碱基配对,来调控这些目标的翻译的机制,并发现了第二个微小RNA——let-7,以及它在动物(包括人类)系统发育中如何保护的。

2008年获拉斯克基础医学奖(Albert Lasker Basic Medical Research Award)。 miRNA是一类非编码小RNA,其长度为19到25个核苷酸,在真核生物的多种发育和生理过程中发挥着重要的调节作用。加里·鲁夫昆等人就曾通过分析比 较了86个不同真核基因组序列,分析了小RNA辅助因子的系统发生谱,并指出,在RNA剪接和小RNA介导的基因沉默之间存在密切关联。

CRISPR技术给波士顿地区生物工程发展带来的影响?

波士顿是美国马萨诸塞州的首府和最大城市,也是在人口上美国的第21大的城市。今天的波士顿是高等教育和医疗保健的中心,它的经济基础是科研、金融与技术—特别是生物工程,并被认为是一个全球性城市或世界性城市,哈佛大学、麻省理工及威廉姆斯学院等世界名校都坐落在这里。

在波士顿地区,有2家公司治疗,与基因变异相关的疾病。与此同时,几乎每周都能看到基因编辑工具被用于一个新的领域:MIT研究者已经构建了带有肝脏肿瘤的老鼠模型;哈佛大学的研究者通过基因编辑来破坏并降低小鼠体内的胆固醇水平;波士顿儿童医院的科学家利用干细胞,重组了基因变异引起的血液罕见病。

波士顿地区与CRISPR技术相关的公司

目前,波士顿地区与CRISPR技术相关的公司有2家:Editas Medicine,是一家利用基因编辑技术进行基因治疗的公司;另一家CRISPR Therapeutics 开展的业务也与Editas Medicine相似。

另外,波士顿许多其他领域的科学家也陆续采取这项技术作为他们感兴趣领域的工具。例如:癌症研究者发CRISPR可以用来驱动癌症,过去几年都一直用的是老工具。

生物界对CRISPR的评价

美国马萨诸塞州博大研究院的创始人Eric Lander(Eric Lander是国际人类基因组计划美国部分的主要贡献者,开发了很多用于现代基因组研究的工具软件)表示:最让人惊讶的是,细菌已经在10亿年前发明了这项技术,然而当我们为人全基因组和小鼠全基因组设计这种方式时,作用机制却不是那么明朗。“CRISPR”技术真的是一个强大的工具,在不到2年的时间里,从一个不太确定有用的idea中,到目前所有的毕业生都将“CRISPR”当做一项常识

德国亥姆霍兹感染研究中心)的艾曼纽·卡彭特(Emmanuelle Charpentier)及美国加州大学伯克利分校的詹妮弗·杜德纳(Jennifer Doudna)表示:“修改生物体基因特定部分的能力,对于增加 我们对生物体的认知是必不可少的。这是该领域的一种巨大跨越,因为它意味着基本上任何人都能够使用这种基因编辑或者重新编写的技术带给哺乳动物基因变 化。”

马萨诸塞州总医院病理学副主任Keith Joung博士表示:当我第一眼看到CRISPR基因组编辑技术论文时,就觉得如果这是真的,所有的游戏规则将改变。正好在接下来的几个月里,博大研究院的 Church和张锋(Feng Zhang)展示了“CRISPR”技术的魅力:采用这项技术对小鼠和人源细胞的基因进行编辑,发现“CRISPR”可以再有机体内进行编辑,并对斑马鱼胚胎的基因组进行编程。

麻省理工学院科赫研究所综合癌症研究中心的 Tyler Jacks表示:CRISPR方法真心很强大,现在我们实验室几乎每一项目都会用到这项技术。

哈佛大学干细胞与再生生物学研究所也用到了这项技术,顺利删除了感染HIV病毒的必须基因——CCR5。研究所副教授Derrick Rossi表示:过去的基因编辑工具远不及现在的CRISPR技术。其最新一项研究利用CRISPR Cas技术有效及精确地编辑删除了直接从患者处采集的细胞——人类造血干细胞和T细胞中的临床相关基因,构建出了一种能够阻断HIV侵袭和破坏患者免疫系统的有效治疗方法。

麻省理工学院科赫研究所应用生物学Daniel Anderson教授表示: 基因组编辑技术CRISPR治愈成年老鼠活体所患的遗传性肝脏疾病将很快用到人身上,说明Crispr的技术可对庞大的脱氧核糖核酸(DNA)数据库作出研究人员所称的高精度微调。

哈佛大学干细胞与再生生物学系生物学家、诺贝尔奖获得者Craig Mello表示:正是有了CRISPR,使得过去一切不实际的想法变成了可能。其补充道:我们的生物机体究竟是如何工作仍然是一个谜底,我们也仅仅是刚刚迈入了这个“生命”领域的边缘。

如何评价您的工作?

过去几十年的时光里,生物学家尽管知道研究细菌的DNA及它们复制的起点,但是那似乎看起来漫无目的。随后的十年时间里,这一遗传学问题逐渐明朗,并且提供了一个简单的方法,使细菌插入和剪切,通过带有噬菌体的病毒。

George Church表示:我是一个技术狂,年轻时,我会采取不限于生物学的各种技术手段,也使得我看到了许多罕见的食物。我曾预测到将来可能会在人体细胞中编辑基因,于是一旦将实验室组建起来,就立马投入这项工作,并且发现在人体细胞中编辑DNA很有效。

CRISPR(全称clustered regularly interspaced shortpalindromic repeats) ,是2012年由加州和欧洲的科学家共同发现,并被寄希望于获得诺贝尔奖。但是其快速增长和广采用,却是由我们波士顿的科学家来传播的,例如将斑马鱼胚胎中细胞移植到小鼠和人源细胞中。这项技术的广泛应用使得“CRISPR”也逐渐由一个短语变成了一个动词,很多科学家在要剪切或者删除基因时都会提到 “CRISPRing”。

有关CRISPR基因编辑技术,此前侨报网曾经有过相关报道:

CRISPR-Cas系统是目前最先进的基因编辑工具,但是其具有脱靶效应。32岁的张峰是麻省理工学院脑与认知科学系助理教授,他所领导的研究团队找到了影响CRISPR-Cas系统精确度的关键因素,对脱靶效应进行了系统和全面地分析,并且提出了减弱甚至消除脱靶效应的几种方法,将使该系统在人类细胞中的应用更精准、更安全。

2013年1月该团队首次对 CRISPR-Cas系统进行阐述后,来自世界各地超过2000个实验室已经开始使用该系统建立转基因细胞系或者转基因动物。最新研究结果表明,增长RNA链可以提高RNA的结合效率。所以张峰和他的同事们对RNA片段的结构进行了优化。

张峰认为经过优化的RNA片段包含稳定的发卡结构,能够更有效的引导Cas9发挥作用。张峰团队下一步的研究计划是,进一步提高CRISPR-Cas系统的特异性,并建立用来研究大脑神经回路的细胞系和动物。通过破坏参与大脑神经回路形成和发育的基因,探究其是如何发挥作用以及在神经系统疾病中是如何受损的。2013年11月,张峰与其他4位 CRISPR 技术先驱合作创办了爱迪塔斯医药公司,该公司旨在利用 CRISPR 基因编辑技术开发出直接更改致病基因的疗法。

麻省理工学院华人科学家张锋等人率先研发的基因编辑技术CRISPR同样引发2013年的科研大爆发,这一技术以一种叫做Cas9的蛋白质为基础。2013年有超过12支的研究团队应用该技术对小鼠、大鼠、细菌、酵母、斑马鱼、线虫、果蝇、植物和人体细胞的特定基因进行操控,为人们了解这些基因如何发挥作用以及如何促进人体健康铺平道路。

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