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过去三十年间,微生物转化技术在化学领域内不断地进行常识性试验,并且得到了全面的发展,而在实际的使用方面,也得到了极为长足的发展。现在社会中,大量的运用化学制品,而许多化学制品都是制作工艺十分复杂的产品,例如药品、食品添加剂、化妆品等日常生活中极为常见的生活必需品。而在这些产品的具体合成过程之中,许多重要性的反应已经可以使用微生物转化技术加以代替。因此,本文主要针对这一技术在现代社会中的具体应用加以分析。
1 微生物转化的简要概况
所为的微生物转化就是使用微生物将一种物质转化为另一种物质的这样一个过程,这一个过程主要是建立在微生物产生一种特殊的细胞内部的酶作为生物催化剂展开的化学反应。简单来说,是使用一种以微生物为基础进行合成的技术。这些酶对于微生物来说,是生命过程中的必需品,而在具体微生物的转换过程中,这些酶仅仅是作为一种催化剂而存在的。另外,在使用微生物进行处理过程之中,不仅仅是需要利用相似的产品,并且在相似产品中增加的底物也存在着同样的催化作用,所以我们可以将微生物转化技术看做有机化学的一个特殊的分支。
之所以微生物能够将某种物质转化成为另一种物质,主要是因为酶的作用。我们不需要对酶进行解释,只需要了解酶的转化和微生物的转化之间存在着细小的差别,酶是一种单一的化学反应,后者则是提供了一种合成酶的场所和反应。所以,从这一个方面来看,微生物转化是一种真正的生物转化。另外,因为生物转化过程中所使用的酶多数来自微生物,我们也可以从动植物中找到所需要的酶。因此再具体的微生物转化过程中,究竟是选择使用酶还是微生物进行转化,需要综合考虑多种因素,比如成本、例如环境以及生产机构的设备质量等方面。
同时,在研究微生物的具体转化过程中,需要充分考虑多个方面的问题,例如如何选择要转换的物质,所选择微生物的具体应用那个能力,转化的方式以及具体转化反应的选择等。这其中最关键的一点在于选择转化过程中的合适的微生物,以及如何提高这种微生物的转化能力,也就是酶的活力应该如何的提高。另外,一旦发现一种新的酶或者一种新的反应就要设计一种新的转化过程。要想寻找十分合适的微生物,除了要十分了解酶的反应,更加有效方法是通过筛选的方式来选择酶。
筛选的方式选择酶,所要涉及的范围必须尽可能的宽广,因为截止到现在已经出现了将近3000多种的酶,这些酶中有些酶的催化效果明显好过化学催化剂。另外,微生物呈现出多样性,从而能够帮助我们找到我们在预先设计中所想要得到的一种反应。
2 具体药物开发过程中的使用
现在越来越多的专家研究发现,作为药物使用的一种混合物有着不容忽视的弊端,而在最近一段时期美国FDA公布的一些药物使用原则加快了转换技术从已经开发出来的药物中开发出单一药物的脚步。
而制作手性药物的关键之处在于不能对称的一张合成型技术,并且长久以来,许多化学专家都开发使用化学药品来展开不对称合成技术的研究和发展。然而在最近的20年间,越来越多的化学专家将研究的目光头像到如何将微生物转化更好地运用到有机合成之中产生了兴趣。应用微生物进行催化的技术要比使用化学合成以及不对称合成的方式具有更加明显的优势,主要在于这样几点:(1)转化物质具有更强的转移性,也就是不需要专门的基因保护;(2)使用微生物进行转化条件更加优越,有着极高的转化率;(3)而在生物转化过程中对于外界的影响更小,尤其是对环境的污染方面。特别是近年来DNA重组技术的应用和新的转化系统的开发应用,使愈来愈多的原来使用化学方法进行不对称合成的化合物有可能被生物催化转化的方法来替代。
利用生物转化技术进行手性药物的开发主要进行两个方面的工作:一是进行药物关键中间体的制备,因为利用生物催化转化方法制备对映体纯化合物具有很大的吸引力,但试图利用这种方法来完成所期望的复杂的有机合成往往是困难的,甚至是不可能的,而利用这种方法获得某一关键中间体是切实可行的;另外,尽管用化学的方法能够在实验室条件下获得所需要的手性药物,但往往是由于成本和技术问题难以实现产业化。因此用化学一生物一化学的制备路线具有独特的优越性,即所谓的“绿色合成工艺”;二是进行消旋化合物的生物拆分或转化,得到单一构型的药物分子。
3 组合生物催化与新药发现
组合生物转化/催化,是指利用一种以上的具有特殊转化功能的微生物或酶,对同一个母体化合物进行组台转化,以得到化学结构的多样性,它是从已知化合物中寻找新型衍生物以及从简单化台物制备复杂化合物的有效手段。从某种角度讲,它比化学合成的方法更为简单和有效。这是一个新的研究领域。
天然产物的多样性和其结构的复杂性,是存在于生物体内大量酶的作用结果。生物体内负责一系列重要生命活动的酶,在体外同样具有相同的催化能力。因此,只要体外的催化环境与体内相仿,则能够实现一系列复杂的,特别是用传统化学合成方法难以实现的化学反应。利用生物催化剂或化学合.成一酶催化相结合的方法,能够大大地增加衍生物的多样性,以及能够有效地对复杂天然产物的结果修饰和从简单的分子构建新的化合物库,在这过程中,往往能够发现新的生理活性物质。生物催化剂为扩大组合化学提供了各种合成的可能性。
利用生物催化发现先导化合物的优越性在于:(1)可能进行反应的范围广;(2)能够定向进行区域选择性和立体选择性;(3)不需基团保护和脱保护,一步实现所需的反应;(4)在温和和均一的条件下可容易地实现自动化和一步反应的重现性;(5)温和的反应条件保证了复杂易变的分子结构的稳定性;(6)高的催化活性可以降低催化剂的用量;(7)酶的固定化可以使催化剂反复和循环使用;(8)生物催化剂可在环境中完全被降解。
结束语
综上所述,微生物转化技术在现代医药工业中起到十分重要的作用,并且对于药物等日常生活用品的生产方面也起到十分突出的作用。这就要求我们做好这一方面的具体工作,并且详细考虑在合适的场所选择合适的酶或者生物转化技术来进行生产和转化,从而确保生产产品的优异质量。
参考文献
[1]陈代杰,朱宝来.微生物转化技术在现代医药工业中的应用[J].全国抗生素学术会议,2005.
【关键词】生物技术专业 医学院校 课程体系
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2016)05C-0071-02
近些年,随着科技的进步,生命科学飞速发展,生物技术在各领域展现出了无限潜力,社会关注度越来越高,被世界各国确定为21世纪科技发展的关键技术和新型产业。现代生物技术与其他学科相互交叉融合,逐步形成了农业生物技术、医药生物技术和工业生物技术三个应用领域,其中医药生物技术领域由于和人类的生命安全关系密切,成为现代生物技术中最实用、最具发展势头的领域之一。
一、生物技术专业人才需求及各院校招生情况
随着生物医药产业健康快速发展,以及新的理论技术不断涌现,具有扎实理论基础、较强探索精神和实践能力的医药生物技术人才的需求也与日俱增。生物技术相关专业人才的社会需求有增无减,尤其是医药行业生物技术人才需求快速增长。为了更好的适应社会对生物技术人才的需求,教育部于1998年正式将生物技术专业列入理学本科专业目录,主要培养应用型的专业技术人才。之后,很多院校都相继开设生物技术专业,中国前300名大学中,具有生物技术专业的大学占到了33.7%。通过对生物技术专业在这300所大学不同类别的分布分析可以发现,生物技术专业在综合类、理工类、农林类和师范类高校中设置的频率较高,分别占相应各类高校总数的70.6%、70.8%、82.6%、97.3%。而我们通过前期统计,全国90所医学本科院校,开设生物技术及相关专业的仅有28所,占31.1%,不及全国的平均水平。医药行业生物技术人才的供给远远小于社会需求。
医学院校生物技术专业与普通院校该专业人才培养目标有所不同,其特点体现在医学知识和药学知识与生物技术的深度交叉融合,因此医学院校生物技术专业开设的课程也要反映相应的医药特色。但是,由于生物技术专业在国内相关院校的开设主要集中在综合类、理工类、农林类和师范类高校,在医学院校开设的相对较少,必然会导致教学模式和内容偏向于工业生物技术和农业生物技术的教学。体现在人力资源市场上就是医药生物技术人才的相对缺乏。面对大好形势,高等医学院校作为医药生物技术人才培养的主体,如何有针对性地进行专业人才培养方案和课程体系的建设,以培养与行业发展相适应的高素质专业人才,是关系到专业兴衰成败的关键课题。
目前,医药生物技术的教学模式还存在一些缺陷,针对性的医药生物技术人才培养机制尚属于探索阶段。如果照搬其他院校的人才培养方案,就会导致学生能力的同质化严重,不能很好的与医药行业的职业岗位需求相吻合,学生的核心竞争力不足,从而造成就业困难。所以,迫切需要建设适合医药生物技术专业人才培养的针对性课程体系及人才培养方案。另外,生物技术是一门实践性很强的学科,实践教学是夯实理论知识和培养科研思维必备的手段。因此,在教学体系设计及教学过程中必须重视实践教学,这对学生创新思维能力和实践能力的形成具有重要的意义。
二、全国各高校生物技术专业开设课程分析
统计了全国21所高校生物技术专业所开设课程,其中包括4所医学院校生物技术专业,统计分析结果如下:
(一)各校生物技术专业课程开设情况
从总体来看,各学校课程开设率较高的课程有细胞生物学、生物化学、医学遗传学,所统计所有学校均开设有以上三门课程;其次,开出率较高的课程有微生物学、分子生物学、基因工程、医学统计学、生物信息学、免疫学等,下图为所统计各学校开出率前21位的课程。
(二)医学与非医学院校生物技术专业课程开设情况对比
与非医学院校相比,医科学校生物技术专业中,各学校课程开设率较高的课程同样有细胞生物学、生物化学、医学遗传学,统计的所有学校均开设有以上三门课程;除此之外,医学类学校基因工程、医学统计学、生物信息学、免疫学、生物技术综合性实验、生理学、人体解剖学、药理学、蛋白质工程等几门课程开出率高。下图为综合所统计各医科与非医科学校课程开出率前20位的对比图。从图上可以看出细胞生物学、生物化学、医学遗传学、基因工程、医学统计学等开出率两类学校均较高,但是临床医学概论、病理学、药理学、人体解剖学、生理学等医学相关课程,非医学院校均开设较少或未开设。
三、医学院校生物技术专业课程体系建设思路
医学院校生物技术专业在人才培养的过程中应注意医学基础知识与生物技术学科各课程间的交叉和渗透。所以在课程体系的建设上就应该与其他院校有所区别,具有自己的特色。除了生物技术专业必开的基础课程及专业技术课程之外,具有医学特色的相关课程也应该在课程体系的设计中,可以使学生将医药基础知识更好地应用于医学生物技术的实际工作中,更好地适应社会的需求,适应医药生物技术行业。因此,通过对其他医学院校生物技术专业课程体系的学习以及近几年的教学实践探索,总结了一些本校生物技术专业课程体系建设的思路。
(一)合理选择授课科目,突出医学院校优势
目标是培养出适合我国现阶段实际需求,具备扎实医药生物技术理论基础,熟练掌握各项实验技能,能在医药、检验、食品等行业的企事业单位和行政管理部门从事与生物技术有关的科学研究、技术开发与服务等工作,以及在科研、营销、第三方检验等领域从事研究助理、产品销售、检测试剂盒的设计开发与使用等工作的高级应用型专业人才。因此,我们的学生除了学习一般生物技术专业必须学习的理论知识,还要补充如临床医学概论、病理学、药理学、人体解剖学、生理学、医学遗传学、医学统计学等与医药生物技术相关的医学类专业课,从而进一步提升医学院校生物技术专业毕业生的就业竞争力。
(二)调整实践教学模式,开设专业综合实训
生物技术专业涉及到的五大工程技术之间彼此交叉渗透,互为基础。因此,生物技术实验课程的设置必须打破传统上每门课程单独设立实验的传统,将本专业主干课程实验根据内在联系进行整合,单独成课,设立一些综合性实验、实训,而非简单的课程实验。综合性实验要求学生具备一定基础知识和基本技能,因此一般在第三到第四学年开展。另外,综合性实验内容的设置还要能反映多门课程的综合知识,最终达到对学生实验技能和方案进行综合训练的目的。例如,我校开设了生物技术综合实训,该实训共安排8周时间,分两学期上完,每学期安排4周时间,中间不再穿插理论课学习,给予学生充分的实践机会。该综合实训涉及基因工程各个方面,以蛋白药物开发作为主线,包括蛋白药物的克隆、表达、检验、纯化、药物活性的检测等一系列医药生物技术操作环节。该实践环节与真正蛋白药物的研发生产相一致,使学生能将理论知识与实践充分结合,与社会、行业接轨。另外,根据专业生物技术专业医药特色,开设病理检验、实验动物学、抗体制备、临床分子诊断、动物细胞培养等实验,这些实验除了培养学生基础生物技术技能之外,加入医学相关内容,使学生掌握交叉学科知识及技能,更适应社会对医药生物技术专业人才培养的需要,培养出的学生更适于快速发展的医药生物技术行业。
(三)根据市场需求,合理整合教学内容
在生物技术专业课程的教学中发现许多知识点在不同课程中重复出现,造成教学资源的浪费。另外通过对学生实习企业的调查,我们发现企业最需要那些实践能力强、具有自主学习能力的毕业生,而我们的某些授课内容缺乏纵深性,对知识点的讲解并不系统,存在理论与实践脱节的现象。针对以上问题进行了教学内容的整合,减少理论教学时间,增加学生自主学习的比重,同时注重了某些理论知识与实践的结合,有利于学生快速系统地建立知识体系。例如在“分子诊断学”授课中,增加遗传病的介绍,如常见遗传病的临床特征、分子诊断手段以及基因治疗等。除此之外,还可以在授课内容中加入临床诊断试剂盒的研发、临床生物技术检测及基因诊断和基因治疗方法等内容,以培养具有良好医学基础的生物技术专业人才,适应社会并服务于社会。
生物技术尤其是医药生物技术方向在医学领域的应用可以说改变了现代医学的发展,但是对于医学院校生物技术专业人才培养方案及课程体系的建设仍处于探索阶段,因此目前对该专业人才培养模式及课程体系通过思考后进行有目的、有计划的探索,能够培养出与社会及行业、企业需求相适应的高素质的专业人才。
【参考文献】
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[2]刘瑞珍,张兰凤,邱启祥.医学院校生物技术专业解剖学教学探究[J].四川解剖学杂志,2014,22(2)
20世纪70年代以来,基因工程及杂交瘤技术的相继诞生,以及生物加工技术的发展,推动了传统生物技术跨入一个新时代――现代生物技术发展和应用时代。这个崭新的时代对发展中的中国提出了严峻挑战。
现代生物技术发展趋势
基因操作技术日新月异,不断完善;转基因植物和动物技术有重大突破;人类基因组研究促进了有重要价值新基因的分离、克隆以及开发应用;新技术、新方法通过商业渠道,出售专项技术或全套试剂,方兴未艾。全世界每年授予的1万多项专利技术中,有近l/3出自生物技术。
现代生物技术的基本特征是科学化、集约化、商品化、环保化和国际化,实现产业的社会、经济和生态效益三统一。生物技术的研究、开发及其产业化发展将会引起世界产业结构的重大变化。
一、技术的进一步完善与发展
1.基因操作技术。为了生物技术的自身发展,以及推动其产业化进程,基因操作技术在不断的完善与发展,其中包括基因合成、扩增技术、基因修饰技术、基因克隆技术、基因转移技术和蛋白质工程等;新型表达载体或体系的研究中,转基因植物和动物的相关技术有突破,动物乳腺反应器等新型的生物反应器在开发中;基因工程下游技术的发展,推动了技术集成和规模化生产;同时,作物育种和动植物品种改造相关联的分子标记技术进一步推广,以基因治疗为核心的生物治疗和诊断技术不断完善和发展。英国克隆绵羊的成功使动物“克隆”技术出现了始料不及的突破,甚至引起世界恐慌,如何应用体细胞核移植是当今世界各国不得不高度重视的重大问题。
2.基因组学技术。人类基因组计划是当代自然科学一项伟大的科学工程,进展甚速, 2003年完成人体全基因组遗传图、物理图、转录图的制作以及全部序列(30亿碱基对)的测定。人体内总数约为8~10万个的基因将全部定位,它们的分离、克隆以及结构与功能的研究全面展开。包括水稻基因组在内的模式生物基因组的研究也是该项计划的组成部分。与此相适应的是,在DNA重组技术的基础上进一步发展起基因组研究的系统技术(有人称之“基因组学技术”),它融会了现代分子生物学、细胞生物学、分子遗传学以及数学、物理学、计算机科学、信息科学等学科的理论和方法。正在成长中的基因组学及其系统技术将对21世纪生物技术的发展起着积极推动作用。具有重要的生物学功能的新基因以及疾病相关基因的分离和克隆,可直接用于基因工程产品的生产、基因治疗或人类疾病发生机理的研究,并为创新药物研制提供基础。同时,以水稻基因组研究为核心发展起来的农作物重要性状相关基因的分离、克隆以及结构与功能的研究将对农作物育种以及整个农业生产带来革命性变化。
3.生物信息学技术。生物信息学是由生物学与数学、物理学、化学、计算机科学等诸多学科交叉发展而成的一门崭新的学科。其研究内容主要包括生物体遗传信息的“解读”,生物大分子(蛋白质、核酸、多糖等)的结构模拟和分子设计,以及基于蛋白质和核酸结构基础上的药物设计;与此同时,要进行生物信息的收集、贮存、管理,创建生物信息分析的新技术、新方法,并开展相应的应用研究。它不仅对认识生物起源、遗传、发育与进化的本质有科学意义,而且可为新基因的发现、为人类疾病的诊断和预防开辟全新的途径,为动植物的物种改良提供坚实的理论基础。
二、医药生物技术产业化进程突飞猛进
医药领域的生物技术的研究和开发一直处于领先地位,其产业化的进程甚快,已有近50种基因工程药物、疫苗和其他生物制剂产品投放市场。销售最好的是促红细胞生成素(EPO)、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、生长激素、胰岛素和溶栓药t-PA等基因工程产品,EPO、G-CSF等产品在美国的年销售额,每种可达十几亿美元以上。美国从事生物技术药物研究、开发及产业化的公司约1300家,其中较大的生物制药公司225家,工业投资达350亿美元;日本约有800家公司从事生物技术药物的研究与开发及产业化,已有14种产品投放市场。基因工程疫苗以乙肝病毒疫苗为主要产品,目前还注意发展针对艾滋病、肿瘤等治疗用疫苗;单克隆抗体是生物技术药物中数量最多的产品;基因治疗由遗传病转向以肿瘤、心血管病和艾滋病等重大疾病为重点。
国际上普遍把医药领域作为发展生物技术产业的突破口,这是由医药生物技术在创新性及其经济效益上的巨大潜力所决定的。发展基因工程药物、疫苗以及开创全新的基因疗法和诊断技术乃是主要方向,并且它是新药研究和创制的重要支柱技术。生物技术药物是一种高附加值产品,一个药物的年销售额就可能超过一个大型钢铁企业,所以,医药生物技术产业仍将是现代产业发展中最为活跃的领域,同时也是国际间知识产权竞争的主要领域。21世纪,它将成为国民经济新的重要支柱。
三、农业生物技术市场大有进展,前景诱人
世界上进入田间试验的转基因植物已增至1500种,美国FDA相继通过了棉花、玉米、西红柿、马铃薯、大豆、南瓜等经生物技术改造的农作物品种安全性检查,并颁发商品化许可证。Calgene研制的可长期贮存的转基因西红柿已投放市场,美国和澳大利亚已批准抗虫转基因棉花进入大田推广应用。分别由 Ecogen和Crop Genetics研制的几种生物杀虫剂早在1994年已获美国环境保护委员会批准。此外,农用生长激素、疫苗等产品开发也都取得可喜的成绩。生物技术在培育高产、优质、抗病虫、抗逆性能好的农作物、畜禽、鱼类新品种中显示出很大的潜力,其对未来农业发展至关重要。
鉴于世界性的粮食短缺,各国政府都已开始重点支持生物技术在农业中的应用。目前,国际水稻基因组图谱和拟南芥菜基因组图谱等研究已获得重大突破,以植物基因组图谱为基础的农作物重要性状基因的分离和克隆研究正在蓬勃兴起。基因转化已经在水稻、玉米、棉花、马铃薯、油菜、大豆和烟草等主要作物中获得了成功。许多重要生产性状,如抗病、抗虫、抗逆、产量、品质及采后保鲜等都得到了明显改善,大大提高了现代农业的技术含量和技术附加值。特别是分子标记辅助育种技术将会对21世纪农作物常规育种带来革命性的突破。生物技术在农业中的应用将作为21世纪农业发展的主要生长点。
四、生物技术为治理环境污染提供了新途径
在环境污染日趋严重的今天,世界各国已普遍接受“可持续发展”这个概念,并围绕它制定和实施本国的环境保护及其相关的产业政策。可持续发展要求在保持经济高速发展的同时,必须保护好人类赖以生存的环境。传统的污染防治技术和手段,已远远不能满足人类对生存环境的质量要求。生物技术是环境保护的理想和武器,在处理环境污染物方面具有高速度、高效率、低消耗、低成本、反应条件温和以及无二次污染等显著优点,应用生物技术治理环境污染,已受到各国政府的高度重视。21世纪,生物技术将成为环境保护的关键技术之一。
五、经济强国在生物技术发展领域竞争激烈
作为21世纪高新技术的核心,生物技术必将在最终解决人类粮食、健康和生存环境等重大问题上发挥独特的作用。世界各主要经济强国都把生物技术确定为21世纪经济和科技发展的关键技术。美国在生物技术研究与开发方面一直处于领先地位,但近年来欧洲和日本等发达国家对其霸主地位提出了挑战。部分发展中国家也十分重视生物技术的发展。
为加紧研究发展对策,美国国家科学和技术委员会从1992年起接连发表了题为《二十一世纪生物技术》、《二十一世纪生物技术:实现诺言》和《二十一世纪生物技术:新的方向》等发展战略报告和蓝皮书,指出生物技术在经历了第一次浪潮(医药和保健领域)后,在继续重视和推动第一次浪潮向纵深发展的基础上,迎来了第二次浪潮,即重点发展:(1)农业生物技术;(2)环境生物技术;(3)生物制造和生物处理工艺及能源研究;(4)海洋生物技术研究。为此,除继续重视医药生物技术外,政府将加大在农业、环保等其他领域的研究与开发力度,并在税收、经费、专利保护期等方面制定了特殊优惠政策,以加快生物技术的研究和发展。
欧洲和日本等国纷纷制定21世纪生物技术发展战略。日本虽然起步较晚,但发展迅速,不仅引起西欧诸国的恐慌,也造成美国的严重不安。欧盟为协调和促进各成员国生物技术的研究和开发,从整体上与美、日等发达国家抗衡,专门成立了生物技术委员会,把生物技术作为未来科技发展的重点。韩国声称要在所有高技术领域全面发展,计划21世纪争取进入世界十大科技先进国家之列。印度政府专门成立了生物技术部,全面协调生物技术的研究、开发与产业化。
中国现代生物技术的发展与对策
自20世纪70年代末80年代初开始、特别是在863计划把现代生物技术作为关键领域以来,我国政府高度重视这一技术的研究、开发和利用。十余年来,已经在农林牧渔、医药卫生等许多方面取得了令人瞩目的成就,并产生了显著的经济效益和社会效益。
一、我国生物技术产业化的成绩
两系法水稻杂交优势利用是我国的首创,取得了举世瞩目的成就。两系法品种间和亚种间杂交稻的累计示范试种面积已近 1000万亩(截至 1997年底),一般增产10%~15%,为进一步大规模的推广应用创造了条件。
抗虫棉研究完成了五种抗虫基因的分离和克隆,获得了一批适用于我国长江流域和华北棉区大面积应用的转基因棉花株系,进入一定规模的试种示范;抗病小麦生物技术育种有所创新;农业重组微生物的应用,效果突出;转基因动物研究培育出来的生长激素转基因猪和转基因鲤鱼、鲫鱼新品种,正在中试开发。我国水稻基因组研究已取得突破性进展,在物理图谱方面居世界领先地位。
医药生物技术产品的研究、开发和产业化已初具规模。我国研制的哺乳动物细胞基因工程乙肝疫苗于1992年获国家批准投放市场,它已逐步替代传统的血源疫苗。几年来,我国城镇婴儿的乙肝带毒率有大幅度下降;包括我国创制的一类新药――重组人alb型干扰素在内,已有七种高技术药物先后经国家批准,投放市场,其中国家一类新药两种;G-CSF等十几种基因工程多肽药物正在临床Ⅰ、Ⅱ期试验;还有几十种产品处于中试开发或实验室阶段工作。B型血友病IX因子基因治疗在国际上属首例报导;应用疱疹病毒胸苷激酶基因治疗恶性脑胶质细胞瘤工作已完成临床Ⅰ期试验。
863计划实施十余年来,初具规模的我国生物技术产业,已开始对国民经济和社会发展产生影响。就其学术水平和开发水平,在亚洲地区名列前茅,而且,与发展中国家相比,也处于领先地位。然而,与发达国家相比,随着他们步伐的加快和投资量的加大,我国在整体研究和开发水平,尤其是产业化的程度上仍有相当大的差距。
二、经济和社会发展对现代生物技术的需求
发展生物技术对于解决我国13亿人口的吃饭和医疗保障问题,减轻环境压力具有十分重要的现实意义和深远的战略意义。
1.不断满足日益增长的粮食需要。
预计到2010年我国人口有可能超过14亿,根据人口增长趋势和当前的土地消耗率估计,到2010年我国人均拥有土地将少于0.07公顷。今后每年食物总供给与总需求的缺口大致为:粮食2200~2500万吨,为保证人民基本生活水平逐年有所提高和满足我国人民对粮食的需求,从现在开始到2015年,我国粮食总产量每5年必须增加 1000亿斤。如何大幅度提高粮食产量是我国农业生产面临的重要问题。
为满足我国日益增长的粮食需求,保持农业生产可持续发展,必须加大高科技投入。应用现代生物技术培育高产、优质、抗病虫和抗逆的农作物新品种,大幅度提高农作物产量和品质,提高常规育种的效率,逐步实现定向育种;设计和生产新一代高效、低毒、无污染,兼有防病杀虫功能的微生物农药,减少病、虫对农作物造成的危害,间接提高农作物产量,大大减轻环境污染。
2.有效控制人口,提高全民族健康素质。
我国虽然是发展中国家,但疾病病种却同时具有发展中国家和发达国家的特征,导致死亡率最高的是心脑血管病、恶性肿瘤、病毒性传染病等疾病。我国仅肝炎病毒带毒者就达2亿人。心脑血管疾病、肿瘤和糖尿病患者数千万人,以呆傻为主的遗传病患者3000万人;另外,过去已经控制的传染病如肺结核等的发病率呈回升趋势,性病和艾滋病的蔓延令人担忧;血液制品污染状况严重,已不能满足人民健康和国防的需要。它们严重影响我国人民自身健康和劳动能力,也是我国经济发展中的负担和障碍。与此同时,我国的人口压力越来越大,已成为制约国民经济发展的重要因素。因此,有效地控制人口增长,提高全民族的素质已成为关系国计民生的大事。
当前,随着国际竞争的日益加剧,我国传统医药行业亟待更新改造,如何设计和生产新一代具有我国自己知识产权的新药,已刻不容缓。生物技术产业的发展能大幅度减轻国家在卫生保健方面的负担,对提高人民的健康水平、增强我国医药市场的竞争能力和国民经济实力具有重要的推动作用。
3.大力治理污染,保护生存环境。
我国的环境污染问题十分突出。近年来,总体环境质量在下降,大气污染物如二氧化硫、飘尘等的排放量仍在上升,废水排放已超过400亿吨/年,工业固体废弃物6200万吨/年,其中100万吨直接排入河流。采用碱法造纸技术及滥用化学药品、特别是杀虫剂造成了大规模的水体和土壤污染,此外,有 60亿吨未经处理的工业废弃物堆放在室外,占地数万公顷以上。总之,我国生态环境破坏严重,其治理和恢复已迫在眉睫。生物技术是解决环境污染如水污染(包括江河污染、工业废水污染、生活废水污染)、空气污染(包括石油、煤废气污染)和农用塑料造成的“白色”污染等诸多问题的有效手段之一。
三、我国生物技术产业化面临的挑战
开发一个生物技术新型药物,要经历一个较长的周期,且耗资巨大;即使是形成了产品,对其疗效和副作用仍有很大考验,存在着很大风险;在农业上,要真正培育出高产、优质和抗逆性能好、有推广价值的新品种,过程是很艰难的。在当前激烈的国际竞争中,我们面临的风险和挑战更多:
1.专利和知识产权的威胁。目前研制和开发的医药产品,有大部分是引进国外已有或正在开发的产品,属于仿制和拷贝之列,处理不当有可能发生国际纠纷;
2.基础研究整体力量薄弱,潜在的、拥有我国自己知识产权的候选产品数量少,制约着我国生物技术及其产品的开发,以及在国际上的竞争能力;
3.国内产品开发存在严重的分散状况,低水平重复的产品多,不能形成规模化生产;
4.下游工程技术和工艺的研究力量薄弱,产品开发能力低;
5.国家在实施对外开放政策的同时,目前尚缺乏在现有状况下如何保护我国民族生物技术产业成长的相应政策和措施。
综上所述,现代生物技术是典型的高新技术,其研究的最终目标是生产商业产品,即实现产业化。现代生物技术产业是技术密集型产业,需要高深专业知识,更需要善于市场开发;需要高的资金投入,还需要科学的经营管理。现代生物技术产业具有高风险、高回报的特点,要改变过去单一的国家投入机制,建立由中央、地方、企业、投资者共同参与的风险投资机制。为把握战略机遇期大力发展我国生物技术产业化,提出如下建议:
在定位于现有863计划的基础上,以大幅度提高我国生物技术领域整体研究水平和开发能力为目标,使我国生物技术总体水平到2010年跻身于发达国家行列,某些方面处于世界领先地位。在农业、医药和环保等重要应用领域,形成具有相当规模的新兴产业。
主要任务是重点开展:高产、优质、抗逆农作物分子育种;高效畜禽和水产养殖的分子技术;高效、无污染农业与环保用遗传工程微生物;新型药物和疫苗研究与开发;组织器官工程和基因治疗的研究与开发;重大疾病相关基因的分离和我国特有资源的开发利用;分子设计和生物信息技术等七项重大关键技术和成果转化项目的研究与开发,并在水稻等重要农作物杂种优势利用、农作物分子标记辅助育种、转基因植物、重大疾病相关基因研究、基因工程药物和疫苗开发、人造血液、基因治疗、中草药开发利用等方面形成我国优势。提高我国粮、棉、油的自给能力,初步满足我国日益增长的对粮食的需求,大幅度提高和改善人民的营养水准和健康保障水平,推动社会的全面进步。
2009年1月,凯鹏华盈(KPCB China)等几家投资机构对凯瑞生化公司进行了总额为1300万美元的第二轮投资。随后,泰格医药与启明创投则联合对专业从事临床研究数据统计的美斯达进行了投资(资金未披露)。2009年5月,凯鹏华盈再次发力,对生物医药领域的南京金思特公司(已改名金斯瑞)投资了1500万美元。接连的投资事件, 足以体现生物医药行业潜在的成长性,其中利用基因工程技术开发基因药物的高科技公司更是获得了风险投资家们的青睐。
数据显示,2009年上半年,整个生物医药行业(包括医疗服务)获得各类投资机构总额超过1.3亿美元的投资,约
占同期中国所有投资总额中的20%。
历史回顾与发展
从国际医药市场的发展来看,每一次医药技术的进步都给市场带来了巨大的推动力。历史上,他汀类药物(上世纪80年代中后期)、抗病毒类药物(90年代初)、以及21世纪初的生物技术类药物的大量上市都强有力地拉动了国际药物市场的需求。
从国际医药市场的总规模与年度增长率可以看出,2008年以来受金融危机影响,全球医药市场增速略有下降,而据权威医药咨询机构IMS Health的预测,2009年市场仍能超过8200亿美元。
据统计,2007年1月至2009年9月30日,国内共有18家涉及生物技术(不包括生产原料药、中药或者综合性厂商等)的企业获得了投资机构的投资。其中专注于某一个特定高科技领域或者在某个细分领域做的比较出色的公司更容易得到投资机构的青睐,例如凯晟科技是专注在核酸与蛋白类药物的研发,北科生物则是专注于干细胞药物的研究。
研究与投资方向
世界现代生物技术发展开始进入大规模产业化阶段。在人类基因组测序的完成之后,体细胞克隆、干细胞、基因治疗、生物芯片、转基因动植物等新的技术和产品不断涌现,新兴生物产业群蓬勃发展。其中综合利用基因工程、细胞工程和抗体工程等多种生物技术开发新药,代表了我国现代生物医药技术发展的主导方向。其中靶向药物、单克隆抗体、纳米医学、干细胞工程、生物芯片与生物信息技术、微小基因技术(如MicroRNA, RNAi)等都是目前学术与产业界的热点。
一般来说,平均每5000-10000个候选药物最终能上市的只有1个,而目前随着大规模高通量药物筛选技术的发展和多种基因技术的改善,药物研发进程大大缩短,效率大大提高,其中离不开靶点定位、高通量分析等一系列支持。
首先,我代表市人民政府和1000多万市民对副总理兼科技部长金先生率领的政府科技代表团一行的来访,对尚副部长和各位朋友的到来表示热烈欢迎。对中韩生物技术合作论坛暨中韩生物技术项目合作洽谈会的召开表示热烈祝贺。
中韩两国人民有着深厚的传统友谊。中韩建交15年来,各领域交流合作取得了显著成果。中国已连续多年成为最大的贸易伙伴和第一大海外投资对象国,而也已成为中国的第三大贸易伙伴。年,与仁川广域市结为友好城市。目前,在的投资企业达到2300多家,投资总额42亿多美元,集中了三星、LG等一批著名跨国公司,成为企业在华投资效益最好的地区之一。4万多人常住。同时,在中韩科技、教育、文化等交流与合作上,也发挥了重要作用。仅这个月在举办中韩交流和合作活动就有3项。今天的会议将进一步推进中韩科技交流和合作;5天后我们还要举办"中国--友好周";下旬,釜山市长许先生访问,签定港口合作协议书。中韩扩大交流和合作,不仅有利两国繁荣昌盛,也将有力推动东亚区域合作。
年,新区被纳入中国国家总体发展战略。要建设成为国际港口城市、北方经济中心和生态城市。推进新区开发开放的热潮正在兴起。今年港货物吞吐量将达到3亿吨,集装箱700万标箱;一年多以后,乘坐京津快速铁路,京津相通只需半个小时;二年后,在组装的空客A320飞机将升空起飞;三、四年后,轿车生产能力将达到100万辆。新区的开发开放为与企业和各方面的交流与合作开辟了新的空间,展现了广阔的前景。
加快生物技术创新,发展生物经济,是中长期科技发展规划纲要的重点,是新区建设高水平现代制造业和研发转化基地的重要内容。作为中国科技教育发达的地区,在生命科学研究、生物技术创新和现代医药产业发展上具有明显的优势。前几天我们在这里召开了“国际生物经济大会”,已成为这个大会的永久举办地,每两年召开一次。我市已与国家科学技术部等部委合作,在新区共建6平方公里的“国家生物医药国际创新园”,在尚勇副部长全力支持下,占地300亩、建筑面积为30万平方米的“国际生物医药联合研究院”已开工建设。我市已和中国科学院共建中科院工业生物技术研究与发展中心。在生物技术研究和产业化方面有很高的水平。我们真诚地欢迎有志于生物技术产业化的企业、研发机构到特别是新区创新创业,参与到这些基地建设中来;真诚地欢迎的专家、大学、科研机构与的学者和机构合作开展研发工作,加快生命科学和生物技术领域的创新与突破,造福人类。
最后,预祝中韩生物技术合作论坛暨中韩生物技术项目合作洽谈会取得圆满成功!
据统计,2006年第三季度,美国生命科学类风险投资总额首次超过了IT行业,成为第一大投资行业。而普华永道的分析则显示,2007年第一季度,美国生物科技行业的投资在各行业中名列第一,在医疗设备行业的投资则达到有史以来的新高。
相比之下,中国市场才刚刚起步。比起互联网行业,生物技术和新药研发仍然是目前一个很少资金涉入的领域。
今年1月,国家发改委高技术产业司联合中国生物工程学会《中国生物产业发展报告2006》。该报告表明,自2002年以来,生物技术产业吸引创业投资的能力急剧下降。近5年我国共有1080家企业吸引创业投资50亿美元,但生物医药产业只占融资总额的5.2%。
在我国,生物产业犹如一座待掘的金矿,等待寻宝人的到来。
生物经济将10倍于信息经济
美国《时代》周刊预言:2020年世界将进入生物经济时代,革命性的市场投放阶段预计将在2025年后到来,到21世纪中叶,当生物经济进入成熟阶段时,生物应用技术将渗透到我们生活中许多与生物无关的角落。不久的将来,生物经济将10倍于信息经济。
由于各国政府的高度重视和生物技术的飞速发展,生物产业正在全世界范围内迅速成长。
据统计,2003年世界生物产业市场约894亿美元,预计到2007年,其市场将达1296.5亿美元。全球生物技术药品市场销售额保持12%的年均增长速度。全球生物药品市场规模1997年为150亿美元,2000年为300亿美元,2003年达到600亿美元,占同期世界药品市场的10%以上。
生物技术制药产业已经成为当前世界医药市场上新的增长点。随着人类基因组图谱的破译,将有力地促进生物药物的研发。到2020年,利用生物技术研制的新药可能达到3000种左右。到2010年全球仅生物芯片的市场就将达到600亿美元。有关统计表明,全球生物技术产业的销售额约每5年翻一番,增长率高达25%-30%,是世界经济增长率的10倍左右。
北京聚焦高端生物产业
2007年4月,我国《生物产业发展“十一五”规划》出台,并把发展生物医药作为重头戏,力争在重大疾病(如恶性肿瘤、心脑血管疾病和艾滋病等)的治疗和预防用药方面取得突破,争取有5到10个自主创新的重要新药品进入产业化生产,培育5家左右年销售收入超过百亿元的生物医药大企业,并在税收政策、投融资等方面加大扶持力度,加快做大做强一批优势品牌、品种和企业。
我国生物产业将因此迎来快速发展的全新时代。
2007年6月16日,首届全国生物产业大会在石家庄召开。国家发展改革委在这次大会上向北京等9省市新认定的国家级生物产业基地授牌。
北京、上海、天津、广州……目前全国得到生物产业基地授牌的城市已经增加到12个。
生物产业作为高新技术产业中发展最活跃的部分,将带动区域经济飞速发展。
在这次大会上,北京市发展改革委张燕友委员率由中关村生命园、北京经济技术开发区医药园、大兴生物医药产业基地三个生物产业基地核心区及部分骨干企业参加了大会,并在会上集中展示了北京国家生物产业基地的发展和具有国际一流水平的创新成果。
张燕友委员指出:近年来北京市紧抓机遇,加快规划并建设国家生物产业基地,立足自主创新,聚焦高端产业,促进了生物工程和医药产业健康、快速发展。2006年北京生物医药产业实现销售收入200亿元,利润22.6亿元,产业盈利能力连续四年国内领先。北京发展生物产业具有创新能力全国领先、产业高端优势凸显和发展环境完善的三大比较优势。
今年4月,北京市发改委披露了2008年之前北京市重点扶持的六大产业,生物工程和新医药产业作为六大产业之一,将成为未来5年内北京市重点扶持的目标。今后,北京市将通过部分政策的调整,吸引社会资金向目前产业结构相对薄弱的生物制药等领域投资,以构筑均衡稳固的投资体系。
基地核心区三足鼎立
北京国家生物产业基地由中关村生命科学园、大兴北京生物工程和新医药产业基地、北京经济技术开发区(亦庄)医药园三个核心区组成。三个核心区所处的发展阶段不同,所具备的资源禀赋不同,将充分发挥各自优势,共同加快北京生物产业发展。
中关村生命科学园是中关村科技园区的重要组成部分,北京市政府于2000年6月批准建设中关村生命科学园。在2000年,国内当时还少有生物产业的概念,更谈不上生物产业专业园区。作为全国领先的科技园区,中关村科技园区能够预见生物产业的发展趋势,及时组织启动建设中关村生命科学园,为国家在京大型生物技术项目和各类生物技术企业提供了发展的新空间。
到2007年7月,入驻生命园的各类企业已达60家,其中独立自建研发生产中心的企业17家,入驻创新大厦的科技创新型企业43家。生命园已初步构建起较完整的生物产业链条,并在源头创新、技术支撑、产业资源、临床资源上形成了独特优势。
大兴北京生物工程和新医药产业基地规划面积9.63平方公里,一期3.55平方公里的土地开发工作和基础设施建设基本完成,目前二期、三期及配套区的道路、管网正在建设中。产业基地已引进项目共计50家,投资总额约100亿元,其中投资8000万以上的项目37个,占77.1%。
大兴基地以中国药品生物制品检定所为核心建设国家级生物医药技术检测、药品审评中心;依托国家新型疫苗工程中心以及北京天坛生物制品股份有限公司、民海生物科技有限公司等大型疫苗研发、生产企业,建立国家级疫苗研发生产基地;依托同仁堂、以岭集团、德国贝朗、九州通等入区的医药主导企业,构建现代中药及天然药物、现代医疗器械及新型制剂等多元化的产业格局。
[关键词] 中药学研究生;分子生物技术;知识结构;医学教育
[中图分类号] G643 [文献标识码] C [文章编号] 1674-4721(2012)02(c)-0153-02
Improve the knowledge structure of graduates by strengthening the study of molecular biotechnology
WANG Lili DAI Liping CHEN Suiqing
Pharmacy College of Henan University of TCM, Zhengzhou 450008, China
[Abstract] In order to improve the knowledge structure, research and innovation ability of graduates who major in traditional Chinese medicine, a variety of ways and means were performed to enhance their study in molecular biotechnology, these ways include basic theory strengthening, experimental ability training, cooperation with enterprise etc..
[Key words] Graduate; Molecular biotechnology; Knowledge structure; Medical education
几千年来,中医药已形成独特的、系统的医药学理论,其中,中药学传统理论是中药体系中不可或缺的重要组成部分,是中药学教育的核心体系。但是如果我国的医药教育尤其是中药研究生教育仍停留在传统的中药学知识教育的层面上,将会面临知识结构落伍的困境。目前,大量在读硕士研究生已逐渐成为中药科技创新体系中的生力军,因此,研究生教育关系到国家自主创新能力的提升,意义重大[1]。当今分子生物技术、基因工程技术的发展日新月异,为中药的发展增添了新的驱动力。以中药材为例,分子生物技术在中药栽培、育种,建立动植物基因库,稀缺天然成分的转化,贵重药材的分子鉴别,药材的种质资源研究等方面取得了重大进展。因此,加强对现代分子生物学技术的研究,从基因水平上对中药材进行分析和鉴别,是现代研究生需要掌握的一项基本技能。在《中国药典》2010年版中已经收载了蕲蛇和乌梢蛇的聚合酶链式(PCR)的鉴别方法[2],由此可见,生物技术已经成为中药研究生教育的必修课。为了培养和促进研究生对现代生物技术的掌握,本研究室为中药学专业研究生开辟了多条途径,以期能够完善其知识结构,提高其科研能力和水平。
1 加强基础生物学课程的学习
由长期在科研和教学一线工作的教师来进行《现代生物技术》、《分子生药学》和《生物工程技术概论》等基础课程的讲授,注重基础理论知识和基本理论的讲解。由于生物技术发展迅速,时效性较强,任课教师应及时查阅国内外该学科的新进展、新技术、新方法,并对这些新技术、新方法进行大致分析与介绍,突出其在中药研究中的意义,尽可能使课程内容与最新的前沿研究同步,使研究生尽可能接触最新的研究进展,拓宽科研思路。同时,本学科的发展和分子生物技术的结合应该作为重点内容来讲述。以中药质量标准为例,分子生物学手段特别是DNA分子遗传标记技术,可从分子水平鉴别药材主流品种及其种下等级的遗传背景差异,为生药品种标准化提供先进可行的方法和稳定可靠的标准,进而为中药质量标准规范化奠定坚实的基础。近年分子诊断技术也广泛应用于生药的鉴别中,限制性片段长度多态性(RFLP)分析、随机扩展多态性DNA(RAPD)分析、扩增片段长度多态性(AFLP)技术等的出现,为生药的鉴别特别是贵重药材的鉴别提供了分子水平的依据。与此同时,应该培养研究生的阅读能力,为其介绍国内外一流的分子医药学期刊及网站,加强其文献检索的能力,扩大其眼界和知识面。
2 通过多种途径,培养研究生的动手能力
动手能力是科研能力的重要保证之一,是实验研究能力和实验创新能力的基础。为了提高研究生的实际操作能力,使研究生在理论学习阶段提前进入实验室进行实际操作训练。本校中药学实验室开展了分子中药鉴定、细胞培养等多个方向的研究生课题,使研究生在学习理论知识的同时,了解PCR扩增、蛋白质电泳、植物愈伤组织培养、细胞培养等的基本原理和操作规程,从而提高理论和实际动手能力,在实际操作中,发现问题,解决问题,提高科研能力和水平。以PCR扩增为例,首先需要了解微量移液器、PCR扩增仪等仪器的使用方法,该实验实际操作过程繁琐,试剂种类较多,试剂量是以微升进行计量,加入量有时肉眼难以看到,对操作者要求较高。因此,必须对研究生进行实验操作规程和技能的训练,培养其观察和分析问题的能力,使其能够独立解决实验过程中出现的异常现象和问题,增强科研实践和创新能力。
3 加强与外单位科研院所合作交流
定期选派研究生赴中国医学科学院等合作单位进行中药生物工程技术方面的学习与交流,鼓励和支持研究生参加高水平学术交流活动,为研究生提供更多更优质的创新平台与机会。充分利用校外优质资源, 扩大学校与政府、科研院所、企事业单位的研究生联合培养,加强教育科研资源的整合,科学发挥科研中心的高层次教育功能,加强与生物医药公司的合作,形成产、学、研一条龙,共同培养中药行业需求的高层次应用型、复合型人才。
4 组织研究生到生物制药企业、农业生物园区等参观见习
为了使研究生加深对生物药品生产过程的了解,应该组织研究生到生物制药企业进行参观见习,提供企业和研究生深层次交流的机会。通过这样的交流,研究生可以更多的了解企业需求,针对企业生产过程中需要的知识进行学习调整,使研究生明确如何适应企业要求找到适合自己的岗位,为以后顺利就业打下基础。企业也可以把技术革新等方面的需求反映给研究生,增强研究生的创新实践能力,为其研究思路指明方向。通过参观学习,可以开拓研究生的思维,刺激其学习兴趣,增强其在实用技术方面创新的能力。这样既增加研究生的就业机会,也使企业得到充足的人才储备,达到校企双赢。
研究生学习阶段的一个重要任务就是拓宽研究视野,结合自己的研究方向及时更新和调整知识结构,及时把握本学科发展的大致方向与研究方法。随着现代生物工程技术的发展,一批新兴的交叉学科应运而生,中药的研究也面临着诸多挑战[3-4],生物工程技术发展使中药栽培、中药鉴别等达到了分子及细胞水平,因此,加强分子生物技术的学习,对中药学研究生知识结构的构建有着重大意义。
[参考文献]
[1] 段文卓,孙宏伟. 提高普通高校研究生培养质量方法初探[J]. 中国高等医学教育,2010(10):108.
[2] 国家药典委员会. 中华人民共和国药典[M]. 北京:中国医药科技出版社,2010.
[3] 肖培根,王永炎. 加速中药研究的创新步伐[J]. 中国中药杂志,2010, 35(16):1047.
【关键词】现代生物技术 生物学 教学思考
【基金项目】毕节学院科学研究基金(院科合字G2012011号)。
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)06-0148-01
现代生物技术是建立在分子生物学基础之上的生物科学与工程科学相结合的一门学科,是根据人们的需求和意愿来创新的生物机能和生物类型,实现造福和改造人类。随着DNA重组技术、基因组计划、干细胞的成功运用,逐渐发展成了系统生物学工程与合成生物学工程,不断使生物技术涉及到环境、农业、工业、医药、海洋、空间等诸多科学领域中,可能会在进一步的细胞计算机、细胞制药,乃至生物太阳能和环境保护方面均起到至关重要的作用。所以,现代生物技术在生物科学专业中属于专业核心课程,这些课程的教学计划、教学大纲在整个的教学过程中起到主导作用和地位。该课程也是一门综合型和应用型很强的学科,可以通过实践教学来巩固专业理论知识,从而提高学生的实践和创新能力,尤其是对于应用型人才的培养更为需要。
贵州工程应用技术学院生物科学一直都开设了现代生物技术理论课程,但由于缺乏实践创新,导致大部分同学在生物技术的理论与实践联系不紧密,致使不能提高学生的学习兴趣,在生物信息时代,生物技术在不断的日新月异,面对新的理论知识和时间技术的发展,现代生物技术的教学内容也在不断的更新,加上现代生物技术已经涉及到人们生活的方方面面,因此,在一定的教学时数下,根据教学内容,制定适合学生的教学方法、提高学生的积极性及教学效率,使得学生能理论联系实际,把学到的知识得以应用,这就需要教师不断的对教学手段与方法进行探索。根据现代生物技术课程的更新快、综合性强、涉及范围广等特点,加之课程标准的要求,我们从掌握基础、应用到实践中的原则出发,对现代生物技术的教学已进行了思考,并加以实施。
1.教学指导思想
作为应用型人才培养为目的的学校而言,我们的教学必须实现“高效、实用、先进”。近年来,全球教育均把培养学生的职业能力作为教育的重点。大学生应该是高素质、高能力的人才,但是,由于受到学校培养教育模式单一的影响,造就了他们理论知识不能联系实际,解决问题能力差,造就很多学生一毕业就失业。要解决上述问题,这就需要我们必须因地制宜、因材施教,让我们的教学手段方法适应社会,让学生成为应用型人才。
2.精选教学内容
《现代生物技术概论》所选用的是高等教育出版社,宋思扬主编教材,其余多种教材为辅,教学的对象是已经具备生物科学基础学科知识和实验技能的大四学生,他们对于生物前言知识和热点话题都有着强烈的求知欲望[1-4]。怎样才能激发学生的学习兴趣,这就要求教师根据教学大纲和实际情况,对学习内容进行调整,讲授可以分为:(1)介绍生物技术的概念、发展历程、与其他相关学科之间的关系,着重介绍现代生物技术的应用以及怎样推动社会的发展,激发学生对本学科的兴趣,时刻关注生物技术的新成果和动态。(2)上游工程:包括基因工程、细胞工程、蛋白质工程、组织工程、胚胎工程以及转基因工程。在这一部分的授课过程中着重强调研究思路及方法,怎样利用这些技术去解决实际问题,带动学生积极思考,为学生不断创新奠定基础。以细胞工程为例,在学生掌握了基本的理论基础和概念的情况下,多多结合新的研究成果、新技术新方法来介绍细胞工程在动植物、环境、医学等领域的应用、局限及展望。(3)下游工程:酶工程、发酵工程、生化工程、生物制药以及生物医学工程等,是加工应用阶段,通过下游工程实现了产品的企业化、商品化,我们可以通过校企合作的方式,让学生理论联系实际,走出校门,进入到企业、工厂,医院等地方认识与现代生物技术相关的产品和技术,让学生亲身体会到生物技术无处不在,这样不但能激发学生的求知欲,而且也能提高学生学习的主观能动性。
3.现代生物技术教学的几点思考
3.1教学新理念的形成
教师应该在掌握学科前沿和动态的情况下,尽可能的将所讲知识进行模块化,如将现代生物技术在食品、动植物、医药、环保等应用以及安全性等问题进行分化,先让学生自己到生活中去寻找和感受生物技术的应用,在查阅相关文献、对有疑问的问题进行探讨,提出各自的意见和观点,最后在由老师解疑答惑,这样学生不仅学会了独立思考,而且也提高自己解决问题和分析问题的能力。
3.2优化教学内容
在教学的过程中,教材虽是教学的基础,但体现教师专业水平关键还在于课程标准。对于不同的现代生物技术教材,内容侧重点也完全不一样。上课时大致需按指定教材上,但实际上一本教材不能完整体现出全部内容。那么,在教学内容设计上,教师可以选择教材上没有的相关内容(图片、视频、双语等)来提高学生的观赏性,把抽象的难理解的教学内容进行认识,不仅加深理解和记忆,也能够拓宽学生的知识面。
3.3教学方法与手段的多样化
在教学中,教师除用板书、多媒体等传统教学手段方法外,更多应该实现产学研有机结合,在实践中引导学生学习,通过一些探究性实验项目、创新性试验项目来培养学生的创新思维,对已有掌握的知识进行再次深入研究,让学生敢于质疑、敢于假设、不断提出自己的见解。一定让学生不断的通过实验来完善理论知识。
3.4考试成绩计算多样化
对于课程学习的评价进行多元化考核:平时作业、上课回答问题、期末考试、实践教学、出勤率来综合评定。在试卷命题时题型一定多样化、灵活化,一定与实际生活相联系,能达到理论联系实际、举一反三,体现出学生具有自我解决问题的能力。
参考文献:
[1]宋思扬.生物技术概论(第四版)[M].高等教育出版社. 2014
[2]吕虎,华萍.现代生物技术导论(第二版)[M].科学出版社.2016
[3]王永芬.生物技术综合实训教程[M].化学工业出版社.2011
[4]马越.现代生物技术概论-(第二版)[M].中国轻工业.2015
关键词:生物医药产业;国际竞争力;策略研究
自20世纪90年代以来,随着以基因工程为核心的现代生物技术的迅速进步,生物技术产业化进程明显加快,产业规模成倍扩张,生物医药产业呈现出蓬勃发展的态势。目前,生物医药产业已成为全球医药行业争相追逐的新竞争点,尤以欧美及日本等发达国家和地区占据主导地位,他们所制造的生物制品正大量涌入我国医药市场,对我国还处在新兴阶段的生物医药产业造成了极大的冲击。
挑战当前,我国必须根据国际贸易形势和具体国情,制定积极有效的进出口贸易政策,进一步提升我国生物医药产业的国际竞争力,帮助我国生物医药企业站稳脚跟、冲出国门。
一、我国生物医药产业发展现状
总体来说,我国生物制药产业起步较晚,经过了将近20年的发展,到目前,全国已注册的生物技术公司数量达到了900家,这些公司主要以基因工程药物的研制为核心,其中相当一部分已颇具规模。自2003年以来,全球生物医药市场增速在10%以上,而我国的年均增长率达到了25%以上。根据国家统计局数据显示,2015年,我国生物、生化制品的制造高技术产业利润额达3903亿元,远高于其他制造业,发展潜力巨大。
但是,与美国、欧洲、日本等发达国家及地区相比,我国的生物医药产业还处于较为落后的状态。尽管我国生物医药产业整体保持着较快的发展速度,但从地区分布上来看,我国的生物技术公司主要分布于环渤海、长三角、珠三角等东部沿海的“传统优势地区”,且大型制药企业数量较少,我国掌握专利的原研药也很少。与此同时,世界领先的一些著名药企,如诺和诺德、辉瑞、罗氏、拜耳等,纷纷注资在中国建立药物研发中心。这对我国生物医药产业的发展造成了很大的制约。
二、影响生物医药产业国际竞争力的因素分析
1.资金、技术、基础设施等基本要素。由于生物医药产品有其显著的特点一一技术含量高、研发周期长、投入成本大且存在研发失败的高风险,投入资金、人才技术、基础设施等基本要素成为了生物医药产业发展的敲门砖,其中尤其以人才技术最为关键。
尽管我国已存在多所如中国科学院上海药物研究所、协和医药生物技术研究所、中国药科大学药物科学研究院等培养高层次生物医药人才的研究机构,我国的人才储备仍远远跟不上生物医药产业日新月异的发展速度。同时,我国生物医药企业的高层次管理人才稀缺,也导致了相关企业难以进一步扩大规模。
2.对生物制品的需求与供给。在大健康产业链中,生物制品已成为越来越重要的一环。这些制品包括酶、疫苗、血液制品、生长因子、体内外诊断制品及其他生物活性制剂等,随着21世纪人类生活方式的改变、医疗技术的进步和医药行业的发展,这些制品的需求量也越来越大。以疫苗为例,2015年,疫苗总批签量超过7亿份,而随着我国人均经济消费能力的提高,具有高技术含量、高价格特点的二类疫苗越来越被大众所接受,在2010-2015年期g批签量稳步上升。
但是,我国医保中生物医药制品涵盖范围较窄也导致了对我国生物医药产品需求量一定的限制。
3.政府出台的扶持性政策2015年3月,国务院审议通过了《中国制造2025》,部署加快推进制造业升级。规划中提出了十大重点领域,其中就包含了生物医药及高性能医疗器械,规划要求发展针对重大疾病的生物技术药物新产品,重点包括抗体药物、全新结构蛋白及多肽药物、新型疫苗等。作为未来10年的导向标,《中国制造2025》将会引导我国生物医药产业战略性转型,推动其进一步繁荣发展。
三、提升我国生物医药产业国际竞争力的策略
1.高校:储备高水平生物医药人才.高层次生物医药人才的储备需要“开源”和“回流”,一方面国内医药类专科高校和综合性高校的生命科学与生物技术院系需要集中培养生物医药研发、生产、监管、销售等相关专业人才,另一方面国家可通过优惠政策吸引国外华裔及出国留学的尖端人才回到祖国,投身我国生物医药产业。
2.企业:“培育一批具有国际竞争力的企业”,2012年国家出台的《生物技术发展规划》中曾明确提出“培育一批具有国际竞争力的企业”的战略目标,在国家为企业提供政策扶持等平台上,我国生物医药企业能够通过独立自主地研发和生产创新药和仿制药、提高药品质量、改善营销策略等提升其综合实力和国际竞争力。
3.国家:完善生物医药行业相关政策法规。目前,我国的药品监管审批制度存在审批十分严格,临床实验阶段监管反而宽松的现象,易造成企业责任意识淡薄、药品质量较低的后果。为此,CFDA(中国食品药品监督管理局)可学习欧美发达国家的政策,采用放松审批、加紧监管的方式,有助于缩短原研药的研发周期。