疫苗、育种、克隆…这些“卡脖子”的生物技术都已被攻破

生物科技是21世纪有发展潜力的高科技。自从人类基因组计划实施以来，生物技术的发展日新月异，正越来越多地改变着我们的生活。


在国内，生物技术虽然获得了很大的进步，但是跟发达国家相比，仍有有不小的差距。生物科技之前一直重视程度不够，各地往往更重视计算机和互联网等技术发展，而不太重视生物科技的发展，导致现在生物科技方面国内跟国外的差距有扩大的趋势。


生物科技的进步可以获得先进的育种技术，推动农业的发展；可以通过生物技术获得可靠的养生指南，提高民众的健康水平，延年益寿；可以通过生物技术保护各类濒危物种，更好地保护环境；可以通过生物技术获得各类疾病的治疗方法，提高医疗技术水平。



可以说，生物技术对我国的经济发展非常关键，对每个民众的健康和幸福非常重要，应当被更加的重视。


那么，生命科学有着怎样的发展历史？当代生命科学有何特征？近年来，我国的生物技术有了那些新的突破呢？


生命科学百年发展趋势概略：3 个“50 年”


生命科学近 150 多年发展史中大约每半个世纪出现 1 次地标性突破（图 1），并形成 3 个发展阶段。19 世纪中叶，孟德尔通过种植豌豆实验发现遗传学基本规律并提出遗传因子假说（1865 年），约50年后，摩尔根通过果蝇研究将遗传因子定位在染色体（1910 年），他们共同奠基了经典遗传学，为第 1 个阶段。20 世纪中叶，沃森和克里克发现了 DNA 双螺旋结构（1953 年），开启了分子遗传学和分子生物学时代，为第 2 个阶段。此间，发现了生命遗传学密码和 DNA-RNA-蛋白质生命科学中心法则，并催生了惠及人类的基因生物技术。20 世纪和 21 世纪之交，随着“人类基因组计划”的实施和完成，生命科学进入组学和系统生物学时代，开启了第 3 个阶段。大量复杂的生命过程和疾病机制被阐明，基因组测序、合成与编辑，以及与人工智能的结合，正在谱写基因组的“读-编-写”新篇章，科学家开始书写合成生命体、调控生命过程。




生命科学里程碑事件与 3 个“50 年”


上述 3 个阶段也是环环相扣的 3 轮生命科学革命，其标志是生命科学研究范式发生深刻变化，从生物表观性状及遗传的观察描述到生命过程的分子生物学表征与关联，再到以组学为特征的系统生物学运用，广泛影响生命科学研究各领域，并引领医学、农业生物学等领域及其技术的全面进步，极大地贡献了人类健康和经济社会发展。


当代生命科学特征


在新科技革命驱动下，生命科学呈现以下 5 个特征。


1


原始发现层出不穷，底层创新呈现井喷


分子细胞生物学已经渗入生命科学的整个学科体系，成为生命科学各基础学科和应用学科的基础和支柱，促进层出不穷的原始性发现和底层创新。例如，强大的基因编辑技术源于微生物和古菌进化出对付病毒（噬菌体）感染的适应性免疫分子机制 CRISPR/Cas系统的发现；改变分子生物学面貌的聚合酶链式反应（PCR）技术源于极端微生物细胞中耐热 DNA 多聚酶的发现，免疫检查点（CTLA-4 和 PD-1）的发现 和细胞免疫学研究导致了如火如荼的肿瘤靶向免疫治疗，正在颠覆传统的癌症治疗模式；RNA 干扰（RNAi）机制的发现，启动了遗传病基因沉默的治疗路线；细胞凋亡（apoptosis）、细胞焦亡（pyroptosis）、细胞程序性坏死（necroptosis）、细胞自噬（authophagy）、细胞铁死亡（ferroptosis）、细胞组分相变（transition）等现象被发现，叙述着细胞在生理、病理过程中种种巧妙的自调节机制，并衍生出重大疾病治疗的新策略。


2


系统论与还原论并重，层层揭秘复杂生命过程


分子生物学成功地注释了大量功能基因，并将许多生命过程和疾病发生机制与相关功能基因及转录和表达产物联系起来，若将此称为“还原论”，以基因组学、转录组学、蛋白组学和代谢组学等构成的生命组学，则是对复杂生命网络体系的系统性认识。“自下而上”与“自上而下”的结合，极大地提升了生命科学中发现的机会，催生了一个又一个新的研究方向和前沿热点。例如：整合基因组学、疾病分子生物学基础和临床数据，将医学与个体化治疗结合起来；人体微生物组及代谢组被发现与健康和许多疾病息息相关，“肠道微生物组及代谢组也为解释中医药原理提供了一个新的视角”；通过基因组学和转录组研究及基因功能注释，发现仅有 2% 基因组编码蛋白质，其余 98% 功能未知部分被类比为基因组中的“暗物质”。其中，大量非编码 RNA 被发现在细胞网络时空调控中发挥关键作用，这“为生物学开辟了一个全新的领域，……在未来的后续研究中具有无限的潜力”。


3


学科汇聚融合，生命科学研究从定性描述开始实现动态和定量解读


生命系统的遗传变异、代谢及调控的时空动态变化和生命物质的柔性等决定了生命过程的复杂性，目前所积累的生命科学系统知识多是大量定性片段结果的集成。超分辨显微成像、冷冻电镜、流式质谱、质谱成像、磁共振成像、增强拉曼光谱、膜片钳、光镊、纳米孔测序、纳米与分子生物传感、全微分析系统（mTAS）及器官芯片（organ-on-a-chip）、3D 生物打印等各种物理和化学方法及技术平台的创建和应用，为生命科学研究提供了越来越强有力的工具，从而实现单细胞、可视化、高通量、高时空分辨分析和操纵。已经获得高分辨脑图谱、单细胞转录组、单细胞蛋白组、胚胎细胞谱系、活细胞中蛋白质 3D 结构测定、单粒子病毒在活细胞中的示踪、芯片上多器官互作及类器官创建等。生命系统得以在微观层面被定量、可视化表征，甚至被成功模拟。


4


科学数据共享，成为生命科学界普遍遵循的规则


以基因数据库和蛋白质结构数据库为核心的各类生命科学数据库在现代生命科学研究中发挥巨大作用。数据库建设者与科学共同体形成一个准则：研究人员在使用数据库的同时，将自己研究发现的（基因序列或蛋白质结构）数据存放到数据库中，因而同时成为数据库的使用者和贡献者。如今，数据库已经成为生命史书可靠的纪录载体和强大的数据分析平台，为整个生命科学研究所依赖。例如，新冠肺炎疫情全球大流行至今，新冠病毒基因组序列数据已经超过 1000 万条。这些数据通过全球共享流感数据倡议组织（GISAID）、中国国家基因组科学数据中心（CNCB）、美国国家生物技术信息中心（NCBI）和欧洲生物信息研究所（EBI）等共同实时发布，为新冠病毒病原生物学和分子流行病学研究、检测技术建立、药物和疫苗的研发提供依据，在全球科技抗疫中发挥了重大作用。


5


合成生物学与人工智能（AI）兴起，为生命科学研究提供了新的范式


1.合成生物学兴起与21世纪同步，它汇聚生命科学、物理学、化学、材料科学、计算机与信息科学，并结合工程学理念和自动化技术，对生物体进行再设计与合成。其“自下而上”的模式，从表征天然生物大分子，使之成为标准化“元件”，到创建“模块”和“线路”等生物部件和细胞“底盘”，来构建预期的人造生命系统，研究生命的底层规律。这一理念，将我们习以为常的“格物致知”研究策略，推进到了“建物致知”的新高度。然而，鉴于生物体系的复杂性，目前生物体系的理性设计还依赖于高通量的“试错”实验，由此出现了“生物铸造工厂”（Biofoundary），即生物设计与合成自动化设施。也基于此，合成生物学的另一理念“造物致用”，正在催生未来生物技术。


2.AI基于大数据、算法和机器学习，应用于生命科学中典型的例子是对蛋白质 3D 结构的预测。长期以来，蛋白质结构预测进展十分缓慢。对于一个未知结构的蛋白质，若没有其同源蛋白质的结构，则需要通过实验来测定其结构信息。该数据库初始版本包含了 21 个模式生物蛋白质组中超过 36 万个预测结构，很快将扩展到涵盖 UniRef90 数据集（已验证的蛋白质序列）的大多数（超过 1 亿个）代表性序列。这些进展对结构生物学技术是颠覆性的，体现在 2 个方面：


1. 蛋白质 3D 结构数据将指数性增长，从而为机器学习提供更好的数据基础，可使 AI 蛋白质3D结构预测目前还存在的质量缺陷逐一被解决；


2. 由于蛋白质结构与功能是分子细胞生物学的基本科学问题，相关进展必将对生命科学产生深远影响。


突破卡脖子的二十个生物技术


一、中国疫苗达成全球两个首


重要意义：中国作为第6个加入使用清单的疫苗，中国灭活疫苗能够通过审批，凭借的是疫苗安全性、有效性和疫苗超高的防御能力。一直以来，中国都在疫情防控领域与世卫组织进行积极合作，在该领域为全球国家作出了表率。世卫组织之前宣布对中国自主研发的两款疫苗进行紧急使用评估，这意味着中国疫苗将更好地走出国门走向世界，有更多西方国家可以自由购买使用中国疫苗。



概述：中国疫苗之前通过世卫组织的批准可以说意义非凡，并且达成了两个。中国疫苗是紧急使用清单上非西方国家自主研制的疫苗，也是清单上获得批准的灭活疫苗。进入清单这代表中国疫苗加入了“新冠肺炎疫苗实施计划”，该计划的宗旨是让中低发展国家的居民有疫苗可用。截至2021年年底，世卫组织预计向全球国家提供20亿支新冠疫苗。


据中国日报网报道，世卫组织正式宣告由中国医药集团北京生物制品研究所研发的新冠灭活疫苗通过认证，这让全球国家有了更多选择。世卫组织特别在报告中强调，中国疫苗易于储存，给无法购买到足够疫苗的国家带去了新的希望。


二、中国国产mRNA疫苗突破欧美垄断


重要意义：中国产品对比辉瑞疫苗，沃森ARCoV疫苗的差异在于可在2-8摄氏度环境下保存。在医学期刊《Cell》上公布的动物试验中，为了评估ARCoV的热稳定性，军事医学科学院秦成峰教授团队将疫苗长在常温中储存7天，然后将它注射到小鼠体内仍然有效。这使得ARCoV可以大大降低冷链运输的挑战，在一些冷链建设并不发达的国家，ARCoV疫苗相对于辉瑞以及莫德纳的mRNA疫苗有明显的竞争优势，有望打破欧美在mRNA疫苗领域的垄断地位。


概述：在全球新冠疫情超预期发展的背景下，mRNA新冠疫苗，凭借其有效率高，生产周期短的特点，在全球疫苗市场的潜力巨大。中国沃森生物为代表的中国企业，站在了这条万亿赛道的起跑线上，已准备好突破欧美在mRNA疫苗的技术垄断。


全球共有两款mRNA疫苗获批上市，分别为德国BioNTech公司与辉瑞合作研发的BNT162b2与美国Moderna公司研发的mRNA-1273，二者在临床试验中展现出的保护率均超过90%，是目前国际上保护率数据高的新冠疫苗。但两者储运温度条件相对苛刻，分别需要摄氏零下-70度（BNT162b2）和-20度（mRNA-1273）。而国内中国的mRNA新冠疫苗的研发上，早进入国际Ⅲ期临床的沃森/艾博生物的ARCoV疫苗，无疑处于中国mRNA新冠疫苗的“第一梯队”。


三、中国高端ECMO设备

专家指出，高端医疗器材进口价格昂贵是因为西方垄断着这些关键技术，如今中国在一些关键医疗器材领域已经取得了重要突破，因此，西方发达国家为了保住市场份额一定会降低价格，而这种消息对于被病痛折磨的患者是有好处的。


四、高密度基因芯片


重要意义：中国超过研发高密度基因芯片，无疑意味着中国在高密度基因芯片领域打破了西方国家对该领域长达20年的技术垄断，这是中国在这一领域实现国产替代。


全球化竞争激烈的大环境下，芯片的供应容易成为“卡脖子”的一环。打破欧美主导芯片发展的地位，可以说发展拥有自主知识产权的国产芯片势在必行。基因芯片是应用在生命科学领域的生物芯片，基因芯片技术之前长期掌握在欧美一些企业手中。之前中国市场长期依赖进口的基因芯片，丧失了产品端的本土定价权。


基因芯片在中国市场的应用，一直存在着“供应链（成本）美国市场定价、应用端（收入）中国市场定价”的倒置商业结构，导致定位于应用市场的企业及终端产品利润微薄。因此如果可以实现自主研发高密度基因芯片，成本仅为进口芯片的十分之一，就可以挣脱上游的高额成本的控制，这样才能让基因芯片在中国市场的应用实现大众型普惠基因检测。


由于基因检测技术发展成熟，成本逐渐下降，中国与欧美国家已有一批消费级基因检测公司，比如23andMe、Helix、23魔方、微基因、美因基因等，消费级基因检测成为发展趋势。基因芯片技术成本也在下降。




五、双尼龙关键制造技术


之前，PA66基础树脂的原材料——己二腈的生产技术主要集中在英威达、奥升德、巴斯夫(含索尔维)和旭化成四家企业中。其中英威达占比超过50%，也是一家向外大量销售己二腈的生产商。2018年我国对外依存度高达36%。


值得一提的是，尼龙 66综合性能良好，应用广泛。但受上游原料己二腈的制约，行业竞争力薄弱。生物质生产的PA56已经在国内成功商业化，有望替代PA66，是中国尼龙产业增强行业竞争力的重要发展方向。聚酰胺（PA），俗称尼龙，作为五大工程塑料之一，聚酰胺具有良好的机械性能、耐磨和耐腐蚀等优点，被广泛应用于各种工程塑料、汽车、机械、电器零件、工业丝、民用丝等领域。


六、单克隆抗体制备技术


在酶工程领域，蛋白质的改造技术是摆在首位的关键核心技术，它能直接决定产品的性能，也能体现一个公司实力和创新水平。因为野生型的酶性能往往不够理想，催化活性低，稳定性差，耐受极端条件的能力弱，这就需要对酶的蛋白质分子序列进行突变改造。


第二个重要的因素是蛋白质的纯度，这直接关系到产品稳定性及质量好坏，这个工艺问题成为了困扰国内科研试剂厂家的顽疾，屡不得治。诺唯赞公司在取得技术创新后，将蛋白质纯度提高至99.5%，已达国际水平。因此，诺唯赞的很多酶制剂产品得到欧美厂家的广泛认可，大力扭转了贸易格局，促成了国外企业向国内的大量采购。


值得一提的是，之前在生命科学临床诊断、分子诊断和分子生物科研试剂领域，国内市场被国际巨头瓜分占据着。尤其是分子生物学科研试剂市场，形成了由美国巨头THERMO，LIFE，NEB等公司以及日本的TAKARA公司组成的列强格局，当时民族生物产业脉息微弱。特别是有些国内生物公司在稍有起色之时又会迅速地被国外巨头们吞噬并购。而且同样的情形也发生在临床免疫学诊断试剂领域，源头的核心技术基本被国外大公司比如罗氏等所垄断与控制，向国内公司开放的只是他们的边缘技术，并且价格昂贵，品质相对罗氏等公司的产品差距较大。这种行业垄断在某种程度上严重打压了民族生物的创新积极性，遏制了国内生物产业的发展。


七、生物制氢技术


重要意义：中国曾经于 2015 年成功超越美国成为全世界申请生物制氢专利的第一大国。同时中国超越美国成为该领域科研成果数量多的国家。但相比欧美等发达国家，中国境内达到产业化规模并实现盈利的生物制氢系统尚未出现，大多生物制氢系统仍集中在实验室的小试研究阶段，国内只有个别实验室进入到中试放大阶段。


概述：中国申请生物制氢技术专利的起始时间较晚，1992 年才开始陆续出现，且前期发展缓慢，但近十年来中国在该领域的发展步伐不断加快发展。全球共有 25 个国家进行了生物制氢方面的研究。按照领域的论文发表数量进行排序，中美两国处于领先位置，发文数量分别为 25700 篇、24450 篇，占全球总发文数量的 22.36% 和 21.28%。日本位居第三，发文量占全球发文量的 9.05% 。


据统计，全球涉足生物制氢研发的机构大约有 5000 余家，发表论文数量多的 TOP10 研究机构如下图所示：美、德两国分别有两大机构上榜；中国论文被引用的频次、篇数，发文数量高的机构是中国科学院，说明中国在生物制氢研究领域有较高水平，且科研能力在近年来不断提升，获得了国际学界的广泛认可。


据中国氢能联盟预测数据，2050 年中国氢能需求量将达到近 6000 万吨，届时，可再生能源制氢在所有制氢方式中的占比若如专家所预测的达到 70%，则可再生能源制氢的总规模可达 4200 万吨；


八、生物涂料技术


重要原因：中国公司成功开发了生物基天然水性分散体，该技术使用可再生原材料替代石油资源，是真正意义上的绿色环保涂料技术，突破了发达国家拥有的生物涂料技术的瓶颈，为中国生物涂料技术的发展奠定了基础。

值得一提的是，早在20年前，欧美日等国家已在研究新型生物涂料技术，美国的生物涂料早在2017年就已占10％，到2020年达到50％左右。而之前国内的一些涂料企业重新使用早已经淘汰的淀粉胶来制造所谓的生物涂料，性能比较差，市场接受度比较低。


九、3D打印个性化拟牙种植体技术


全世界提出“3D打印个性化拟牙种植体”，将原先需要九个月的修复时间，缩短到只要三个月，且大大降低患者的费用。


十、白羽肉鸡生物育种技术


重要意义：中国掌握的白羽肉鸡育种技术打破了我国白羽肉鸡种源完全依赖进口的局面，击碎了西方发达国家在这个行业长达百年的技术垄断，使得圣农成功进入“行业核心禁区”。圣农所产出的白羽肉鸡主要性能指标均优于国外品种，公司生产经营所需的祖代鸡种源数量已经自给自足。


白羽肉鸡是全球第一大、中国第二大消费肉类。据统计，我国肉鸡年屠宰量约80亿羽，其中白羽肉鸡占45亿羽左右，约占肉鸡市场份额的56%。值得一提的是，这么一只占据国内肉鸡行业半壁江山的“鸡”，种源长期被西方企业牢牢把控，少数国外企业垄断了全球97%的种源。进入21世纪，我国白羽肉鸡育种中断，生产中使用的良种全部从国外引进。从祖代肉种鸡养殖的成本构成上看，成本占比大的雏鸡费用约占总成本的33%，源头命脉长期受制于人。


中国畜牧业协会禽业分会在《我国肉鸡种业发展现状与趋势》报告中指出：“我国白羽肉鸡的种源目前还是全依赖进口，引种量大，易受封关和种源疾病的困扰。长期大量的引种不仅威胁我国肉鸡种业安全，也给家禽生物安全带来了挑战。


十一、微流控产业化平台


重要意义：中国生物企业天津中新科炬打破了国外在微流控产业领域的垄断地位，完成了快速检测领域的技术迭代，进一步降低了心衰、心梗、脑梗、细菌、病毒、脓毒血症等多个项目快速诊断试剂价格，让更多百姓享受到了新快速检测技术的方便与快捷。


所谓微流控，是即时检验（POCT）的新技术，能在微米级的空间内完成包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等全过程，实现准确、快速、自动地完成检测。国家《“十三五”国家科技创新规划》中明确提出要发展“体外诊断产品要突破微流控芯片、单分子检测等关键技术，开发全自动核酸检测系统等重大产品，研发一批重大疾病早期诊断和精确治疗诊断试剂以及适合基层医疗机构的高精度诊断产品”。


国内微流控技术起步较晚，核心技术都被国外企业所垄断，中国企业只能销售外国的产品。


值得一提的是，“微流控”国产化可以降低成本。比如在外国运用“微流控”进行综合检测，需要花费2000多元，仅仅检测心衰一项就要400多元。“微流控”国产化之后，心衰检测可以降至100元左右。其次，“微流控”检测更准确、更快捷。跟常用的试纸比，微流控的精确度可以从CV值15%提升到5%，检测产品反应时间从15-20分钟，缩短至4分钟。


十二、生物催化制备高含量多烯酸甘油三酯


重要意义：中国生物企业的生物催化制备高含量多烯酸甘油三酯该项目总体技术水平达到国际先进水平。随着全球对健康产品需求递增，高含量多烯酸甘油三酯这一人体无法合成需要补充的必须脂肪酸的需求量将大大增加。


中国卫生部之前已将鱼油提取物批准为新资源食品，这也将推动国内鱼油软胶丸市场和鱼油营养素市场的迅猛发展。多烯酸药用EPA+DHA甘油三酯的兴起，起源于欧洲药典2004∶1352。其中规定，ω-3脂肪酸EPA+DHA含量达到45%可以为药用产品。


值得一提的是，该项目采用固定化脂肪酶催化技术，将甘油与多烯酸乙酯进行酯交换制备高含量多烯酸甘油三酯，生产工艺集成了多项新技术，主要包括：采用新型生物反应系统代替传统反应器，使反应效率大幅提高，反应时间缩短到20多小时;采用温柔导向反应器分离回收固定化酶，实现了反应一体化；采用高真空装备去除乙醇等副产物，在大幅提高效率的同时提高了产品品质。


十三、竹纤维等生物质提取技术


重要意义：中国在竹纤维等生物质提取技术研制成功，不仅低能耗、低污染、零排放，而且可使竹资源得到充分利用。标志着中国生物质提取技术获重大突破，成为世界上第一个将生物质转化成可广泛利用的资源和能源。

生物质是指植物中的有效成份，而植物成份主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。长期以来，我国传统生物质提取方式，普遍采用强酸强碱工艺，不仅能耗高、污染大，而且提取率低，导致资源严重浪费。而北京梦狐宇通竹纤维研究开发中心研制的生物质提取技术，采用混合催化溶液将植物中的木质素溶出，有效分离纤维素、半纤维素和木质素，实现全程封闭生产，无废水、废气排放，可以使植物的各种有效成份得到充分利用。


十四、酵母-核糖核酸-核苷酸的生物制造技术


重要意义：中国拥有了从酵母-核糖核酸-核苷酸的生物制造生产线。值得一提的是，Prosol SPA(原欧洲大的核苷酸生产商)认为：本技术在成本、质量方面均有明显的优势，愿关闭在意大利的核苷酸生产线，与同凯建立战略伙伴合作关系，共同开拓欧洲市场。这意味着中国的技术突破了发达国家的长期垄断，达到全球先进水平。


概述：中国建成了国际上规模大的、技术先进的第一条从酵母-核糖核酸-核苷酸的生物制造生产线，从酵母到核糖核酸的生产基地在南阳同凯，核苷酸的生产基地在南京同凯。值得一提的是，Prosol SPA(原欧洲大的核苷酸生产商)认为：本技术在成本、质量方面均有明显的优势，愿关闭在意大利的核苷酸生产线，与同凯建立战略伙伴合作关系，共同开拓欧洲市场。这意味着中国的技术突破了发达国家的长期垄断，达到全球先进水平。


该生产线是物耗小、能耗低、污染物排放少的核苷酸清洁生产路线，生产成本大幅下降，使得核苷酸从高端乳品的应用转向畜牧业的应用成为了一种可能。


酵母核苷酸作为一种新型的促生长剂和肉质改良剂，从应用的结果看，对断奶仔猪、育肥猪和凡尔赛对虾的蛋白代谢和脂肪代谢均有有较强的调控作用，对畜禽和水产养殖过程中疾病的产生和代谢有正向积极的作用，具有广阔的应用前景。


核苷酸类似氨基酸、胆碱、生物类黄酮等营养物质，为半必需营养素，对组织发育、肠道发育和神经发育，以及器官修复、代谢调控和免疫应激等方面具有重要作用。在生物体的快速生长期和应激期会严重缺乏。因此，外源添加核苷酸，成为一种广泛的需求。


十五、第四代纳米孔基因测序仪


重要意义：中国生物企业齐碳科技自主研发生产了一台第四代纳米孔基因测序仪，能够稳定获得纳米孔基因测序数据。意味着中国在第四代纳米孔基因测序技术上已经进入世界前沿阵营。


概述：中国高科技生物创业公司齐碳科技凭借自有技术和国产设备，成功打破了基因测序设备和配套芯片、试剂研发领域的高壁垒和国际寡头垄断。


从基因测序的产业链来看，基因测序设备和配套芯片、试剂处于上游，技术难度大，利润值高。值得一提的是，基因测序行业上游主要被Illumina、Thermo Fisher、Roche、Pacific Biosciences、Oxford Nanopore等几大国外巨头把控，这些企业几乎占据了国际市场份额的99.9%，核心技术、成套产品、配套试剂被高度垄断，还构建了严密的知识产权保护体系。


中国之前在基因测序领域的早期创业公司大多处于产业链中下游环节，在测序仪、配套芯片及试剂方面严重依赖进口，而且面临市场过度饱和、产品严重同质化的现实状况。可以说，国内基因测序技术一直面临“卡脖子”的尴尬局面。


十六、可分层多层内胆高阻隔食品保鲜技术


重要意义：中国研发的可分层多层内胆高阻隔食品保鲜容器及其智能化生产线研发及产业化”项目审核通过，不但突破多层高阻隔食品包装容器生产的瓶颈，而且打破国外企业对行业的技术垄断，又促进中国食品包装工业步入高质量发展快车道。


概述：中国“可分层多层内胆高阻隔食品保鲜容器及其智能化生产线研发及产业化”项目之前通过了由中国民营科技促进会主办主办的科技成果评价会。评审专家认为，该技术不但突破多层高阻隔食品包装容器生产的瓶颈，打破了国际上先进国家对高端食品行业的技术垄断，而且有效减少防腐剂等食品添加剂的使用和有害物质的挥发，并延长保鲜期、货架期。


值得一提的是，，国外一些国家早已将多层高阻隔包装容器用于牛奶、葡萄酒、啤酒、食用油、酱油等产品包装，具有有较高的阻隔性、耐温性等特点，并且无需添加防腐剂，即可延长产品保质期，提升了食品包装品质，从而促进了食品包装工业高质量发展。长期以来，我国生产多层高阻隔包装容器所涉及的多层共挤中空塑料成型设备，特别是关键技术基本上被国外发达国家的大型厂家所垄断。并且多层共挤中空塑料成型设备价格昂贵，成本高，国内许多从事多层阻隔食品包装的企业望而却步。为此，加快多层高阻隔食品包装技术的创新突破，打破国外发达国家企业对行业技术垄断具有重要意义。


十七、疟疾快速诊断试剂


概述：早在2017年度国家科学技术奖励大会上，“疟疾、血吸虫病等重大寄生虫病防治关键技术的建立及其应用”成果获得国家科学技术进步奖二等奖。疟疾快速诊断试剂属于广州万孚生物技术股份有限公司自主研制产品。作为典型的POCT（现场快速检测）产品，疟疾快速诊断试剂可在15分钟内判断疟疾类型。

随着POCT产品日趋小型化、傻瓜式，很多只能在三甲医院进行的传统检测项目，如今已逐渐走向基层医院和社区医院，这对于中国分级诊疗政策的落地意义重大。


十八、控释肥技术


重要意义：中国控释肥技术得到国际话语权，打破了国外技术垄断，处于国际领先地位。由中国首席专家张民主导制定的《控释肥料》国际标准已通过国际标准化委员会三轮专家评议，形成国际标准终稿（FDIS），即将终审正式发行，成为中国引领世界控释肥料产业发展的重要标志，张民也成为中国包膜控释肥研制及产业化第一人。



值得一提的是，通过包膜预先设定肥料在作物生长季节的释放模式，使肥料养分释放规律与作物养分吸收相同步的技术早起源于美国，一直是国内外科学家研究的热门技术。


实验室成果极大地促进了新型肥料创制技术的产业化应用和新产品的推广，现已在全国建立试验示范基地899个，推广面积1.6亿亩，为土壤培肥、中低产土壤改良和退化土壤的治理等关键技术的应用和推广提供了物化技术支撑，为实现粮食高产稳产提供了保障。


十九、全数字PET/CT


重要意义：中国生物企业研发的DPET-100的创新医疗器械为中国科学家谢庆国发明的全数字PET/CT，国产全数字PET以突破技术瓶颈的方式打破发达国家国际巨头的技术垄断。具有非常重要的战略意义。


概述：从国家药品监督管理局获悉，一款型号为DPET-100的创新医疗器械PET/CT日前通过CFDA注册审批，获得市场准入和对外销售的资质。


PET是正电子发射断层成像的简称，是一种生化灵敏度极高的核医学分子影像技术。PET在恶性肿瘤、神经系统疾病、心血管疾病等重大疾病的早期诊断、疗效评估、病理研究等方面具有极大的应用价值。由于涉及核物理、电子、材料、精密制造、生物医学等诸多学科，技术门槛高，其关键技术和设备市场主要为少数跨国企业垄断。业界普遍认为，首台临床全数字PET/CT的取证上市，表明数字PET在GPS的技术壁垒之外打通了一条全新的技术路线，有可能在高端医疗器械领域形成一个标杆应用。