刘 奇
微生物开发战略与对策
微生物资源的开发利用无非是利用微生物菌体本身，或者其代谢产物，或者其某种特性和活性。微生物资源开发的基本思路，一般来说，是先从自然界找到目的菌，然后进行改良，最后进入量产。也就是说，使用生物技术培育出来的新微生物产品进入商业化生产要经历三个阶段，第一阶段是，收集微生物资源，并借此搜寻具有商业潜力的目的菌。第二阶段是，一旦搜集来的微生物资源是可利用的，可以用现代生物技术分离出具有商业潜力的目的菌。第三阶段是，利用具有商业潜力的目的菌进行实验室检验。如果实验成功，就批准上市。微生物产业发展战略应该围绕这几个环节优先实施以下科技战略措施，推动微生物产业快速和健康的发展。
（一）加强微生物资源的保护、开发和利用
微生物菌种资源与动、植物一样，是国家重要的战略性生物资源，这是微生物产业的基础和前提。
1.强化政府的主导作用，加大资金投入力度，建立起高水平的国家级微生物资源库与共享体系。我国虽然已经建立起了微生物菌种保存体系，但是其规模、机制、功能尚不能适应当今科学研发的需求。因此，需要装备、重建高水平的国家微生物菌种资源保存与管理体系，以及信息共享系统。微生物资源的收集基本上都是天然材料，本身具有公共产品的特点。它们是非竞争性的。在一种微生物产品中使用某一菌种并不排除另一种产品对它的使用。另外，它们也很难完全排他的——阻止被人使用是困难的且代价巨大。大部分的菌种广泛分布在各区域，很难被个别地区独享，尤其是现代生物技术只需要微量的菌种，这使得微生物资源的“走私”几乎不可能被阻止。微生物菌种资源搜集和保护具有很强的公益性，政府应该发挥主导作用，加大资金的投入，并建立起相应的高质量管理机制。当前的主要工作可以从三个大的方面着手：一是，加大力度对原始生态环境的保护。原始生态环境是巨大的微生物基因库、种源库，保护了原始生态环境就同时保护了微生物资源。因此，有必要划定一些具有代表性的原始生态环境、极端环境和独一无二的特殊环境作为保护区，使其尽量保持原始状态，作为研究微生物资源的基地。二是，加快对我国微生物资源的清查和评价。特别是有应用前景的微生物资源，并加强对现有微生物资源的功能评价，充分发挥现有资源的应用潜力，尤其是极端环境微生物功能基因的挖掘及菌种的功能性研究。三是，建立微生物资源基因库。2016年9月22日，我国建成世界最大的国家基因库在深圳投入运行，分样品库、数据库、活体库三类，它的使命就是“留存现在，缔造未来”。它还建有数字化平台和合成编辑平台。对于未培养的微生物资源，可采取提取DNA，分离和克隆不同的基因片段，以保护微生物基因资源。
2.对部分公共研究机构和民营公司微生物资源收集和保存活动给予一定的补贴，加强对其生产菌种和专利菌种的保护。微生物资源的搜集和保护具有公益性，但是缘于一种“时尚”，世界各国已采取行动赋予国家对部分微生物资源来源的所有权。长期以来，许多国家对微生物学方法和微生物产品授予专利，而对微生物资源本身并不保护。1980年美国法院关于微生物资源专利纠纷的判决，开启了微生物本身也可以作为专利保护对象的先例。对部分菌种的专利保护有一定的合理性。微生物资源的开发面临着巨大的风险，比如要开发一种新的微生物药物，大约需要10亿美元的投资，10年以上的时间，大量的人力物力，还有非常高的失败率。因此，一旦证明某个新菌种产生某种新物质，授予其专利对于促进微生物资源的搜寻、保护和开发有着重要的作用。更重要的是，专利菌种的保护有利于纠正全球微生物研发活动收入分配的不平衡。在很多情况下，发达国家跨国公司获得了研发成果的大部分收入，我们从研发活动中仅得到非常少的全球利润。授予微生物资源专利权，将有助于我们分享一部分研发利润，使得全球的研发收入分配更为平等。专利菌种完全排除其他人的使用是有一定难度的，为了鼓励和促进微生物资源收集和保存，政府应该对部分公共研究机构和民营公司给予一定的补贴是非常有必要的。
（二）加强微生物产业的技术基础研究
全球生物安全顶级实验室P4实验室总计56个，其中美国14个、印度4个、日本2个、我国台湾2个，中国大陆仅1个。2016年5月13日，奥巴马宣布启动“国家微生物组计划”，主要针对不同生态系统的微生物进行比较研究，以寻求微生物的塑造方式，为人类改变微生物朝着有益方向发展提供可靠必要的路径。它设定三大目标，一是支持跨学科研究，回答多样化生态系统中微生物组的基本问题，如什么是健康的微生物组；二是开发检测分析微生物组的工具，如随时检测空气、水、土壤或人体微生物数量的手持传感器；三是科普培训相关微生物组工作人员。美国已将这一计划上升到国家战略层面，我国尚未设计这种技术基础研究的制度构架。基础性技术的研究知识密集度高，涵盖面大，涉及面宽，需要国家层面从战略高度总体设计。例如，仅微生物菌种的分离、筛选和选育就十分复杂，这是一门需要很多知识和经验的学问。不同的微生物类群使得他们的分离方法也各不相同，很难设计出对所有产品都好的分离方法。在一些企业，分离方法是核心机密，绝不外泄。目的菌种的分离、筛选和选育在相当程度上也具有公共产品的性质。在一种微生物制品中使用的一个被识别的菌种不能排除在另一种微生物制品对它的使用，而当基因的逆向操纵相当简单时，排除其他产品的使用也是非常困难的。微生物产业的发展需要国家强有力的技术支撑。在今后的科技计划中把微生物产业技术创新作为一项战略并给予适当倾斜，在各类科研计划中安排一定的资金和项目，开展微生物产业的技术研究。在设立国家农业应用微生物等重点实验室、微生物工程菌构建技术平台、微生物发酵技术与酶工程应用技术平台等方面，加大资金和项目的倾斜，通过基础条件建设，提高我国农业微生物应用水平。特别要针对我国创新药物严重不足的情况，尤其应该加大投入、加快微生物资源的收集，结合化学、药理等高通筛选技术，提高发现新先导物质的概率，缩短研发周期，降低研发成本，从已有的微生物资源库中筛选出新药，从微生物新资源中研发新药，利用组合生物合成技术构建工程菌株生产新药。
（三）设置独立的微生物开发管理部门。鉴于我国微生物开发涉及农业、科技、林业、环保、食药、国土、财政、发改等诸多部门，中央和省级政府应按照精简、高效、透明的原则，设立专门的微生物发展领导小组或微生物产业发展局，制定国家层面的发展战略，整合归并性质相近、用途相同、使用分散的相关资金。同时，理顺各部门之间的工作关系，建立统一互通的微生物政策创设平台和动态调整机制，提高微生物开发政策的精准性、有效性和执行力。根据中国目前年产9亿吨农作物秸秆及9亿农村人口生产废弃物的现实，应专门建立国家级微生物农业科学院，加大微生物农业新产品、新技术和新模式的研究和开发力度，重点开发食用菌新技术、乡村废弃物管理技术和农业废弃物的资源化技术等；在省级农业科学院中设立微生物农业研究所（室），在省级农业科研院所和农业高校内设立微生物农业专业，以加强微生物农业的基础理论和科学技术的研究工作；建立促进微生物农业高新技术、增效技术转化为生产力的考核体系和激励机制，加速微生物农业技术创新。
（四）打造具有国际竞争实力的微生物产业。在商业化的量产阶段，市场应该起决定性作用，但是我们也不能完全“无为而治”，而是因势利导，实施农业微生物产业发展策略，努力打造具有国际竞争实力的高科技产业。一是要投入资金，建造一批能够诱导产业发展的产业基础设施和中试熟化基地，支持企业努力开发农业微生物产业新产品，打造一批国际知名的科技型企业，抢占国际市场。二是要完善科技产业政策，营造推进农业微生物产业发展的良好环境和产业氛围，把农业微生物产业技术发展纳入国家中长期发展规划，设立国家专项基金，以扶持处于国际领先领域的农业微生物产业技术继续发展，并带动农业微生物产业其他领域产业化水平的提高。
（五）加大宣传力度，增强需求侧对微生物开发重要性的认识。一是大众媒体应该加强微生物资源开发利用和保护方面的宣传报道，普及知识，促进消费者对微生物制品的需求。在很长一段时间内，人们对微生物的认识往往同疾病联系在一起，认为它对人类有害无益，而对微生物有益的方面认识比较少，不了解微生物资源在医药、食品、农业、轻工、环保和冶金等行业的广泛运用，特别是微生物对人类健康保障事业的伟大贡献。这显然不利于大众对微生物制品消费需求的增加。有必要大力普及微生物知识，宣传微生物资源的重要性，特别是微生物对人类健康的重要性，以及保护微生物资源的必要性。二是，加强政策的引导作用，促进企业的投资需求。当今世界，微生物资源的开发利用已经涉及各个产业部门，取得了巨大的经济效益和社会效益。但是，由于长期政策的引导和宣传不到位，企业界对微生物制品的投资还很有限，整个微生物资源的开发利用还处于较低的层次，零星、分散、不成体系，原始创新少，还没闯出一条路来，在国民经济发展中的作用也不明显。有必要加强对企业界的政策指导和宣传引导，强化工商界对微生物制品的产品认识和市场认识，大力推进微生物制品的投资需求，促进生物农业、微生物肥料、微生态制剂、生物医药、微生物能源、微生物食品以及微生物新材料等方面涌现出更多的高技术、高效益企业，推动我国国民经济更快更好更健康地发展。尤其在农业领域，一定要牢固树立“三维资源结构”的发展理念，变“植物、动物”的“二物思维”为“植物、动物、微生物”的“三物思维”，把“三物思维”作为农业发展的“新型产业结构”，把微生物开发作为农业发展的主要增长极、主流价值观和主导产业链，这是实现“减肥增绿”目标的关键，也是生态循环农业的自然规律。它必将成长为一个战略性新兴产业，也必将成为农业发展的新动能。
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