合成生物學(xué)作為一項(xiàng)顛覆性技術(shù)和前沿技術(shù)，是近年來(lái)發(fā)展迅猛的前沿交叉學(xué)科之一，被譽(yù)為“第三次生物技術(shù)革命”，推動(dòng)著產(chǎn)業(yè)的深刻變革。上海市政府高度重視合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，于2023年9月發(fā)布了《加快合成生物創(chuàng)新策源 打造高端生物制造產(chǎn)業(yè)集群行動(dòng)方案(2023-2025)》，明確了發(fā)展目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)。今年4月14日，上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心揭牌。

合成生物學(xué)促進(jìn)了生產(chǎn)方式的綠色轉(zhuǎn)型，通過(guò)利用微生物等生物體將簡(jiǎn)單原料轉(zhuǎn)化為價(jià)值化學(xué)品、燃料、藥物等，減少了環(huán)境傷害和能耗。這種生產(chǎn)方式不僅符合綠色、高效、可持續(xù)的發(fā)展理念，也為各行各業(yè)提供了新的升級(jí)轉(zhuǎn)型途徑。在制藥、農(nóng)業(yè)、能源、材料科學(xué)等領(lǐng)域，合成生物學(xué)都展現(xiàn)出成為新質(zhì)生產(chǎn)力引擎的潛力。在醫(yī)藥健康領(lǐng)域，合成生物學(xué)通過(guò)設(shè)計(jì)和構(gòu)建新的生物路徑來(lái)生產(chǎn)之前難以大規(guī)模制造的重要藥物，如抗癌藥物和疫苗，從而降低成本、提高效率。這一點(diǎn)體現(xiàn)了新質(zhì)生產(chǎn)力在推動(dòng)醫(yī)療領(lǐng)域創(chuàng)新和發(fā)展中的作用。

華東師范大學(xué)許鑫教授團(tuán)隊(duì)對(duì)全球主要國(guó)家在合成生物學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展水平進(jìn)行評(píng)估，為中國(guó)合成生物學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)步提供啟示和思路。 

全球合成生物學(xué)研發(fā)水平評(píng)估

課題組參考并利用蘭德公司開發(fā)的快速、開源的用于評(píng)估國(guó)家科技水平的方法，系統(tǒng)考察了全球合成生物學(xué)發(fā)展水平和現(xiàn)狀。由于合成生物學(xué)是近幾年發(fā)展迅速的交叉學(xué)科，故選取近五年數(shù)據(jù)（2019年1月1日至2023年12月31日，數(shù)據(jù)來(lái)自Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)核心合集和Incopat專利數(shù)據(jù)庫(kù)）進(jìn)行分析。

（1）高影響力論文：在2019至2023年間，美國(guó)在合成生物學(xué)領(lǐng)域的論文數(shù)量獨(dú)樹一幟，占據(jù)了高影響力文獻(xiàn)的40%，在科研成果的質(zhì)量和數(shù)量上都擁有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；中國(guó)則以22%的占比位居第二，成就良好；英國(guó)和德國(guó)不相上下，分別以122篇和115篇位列第三和第四名；隨后是印度、澳大利亞、加拿大和日本。由此可知，美國(guó)和中國(guó)在近年的合成生物學(xué)領(lǐng)域發(fā)展起到主導(dǎo)作用。

（2）合作網(wǎng)絡(luò)密度：在2019至2023年間，美國(guó)是樣本網(wǎng)絡(luò)中密度最高的國(guó)家，且遙遙領(lǐng)先，說(shuō)明相較于其他國(guó)家，美國(guó)迄今為止在合成生物學(xué)領(lǐng)域的研究表現(xiàn)出高度的連通性，國(guó)際間合作最為密切。排名二三四位的英國(guó)、中國(guó)和德國(guó)的合作網(wǎng)絡(luò)密度較為接近，與后面國(guó)家拉開了較大距離。中國(guó)雖然發(fā)表論文數(shù)位列第二，但與國(guó)際間的合作連通性并不高，說(shuō)明中國(guó)合成生物學(xué)領(lǐng)域的研究多集中在國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)，跨國(guó)交流相對(duì)較少。

（3）質(zhì)量調(diào)整專利：2019至2023年間，中國(guó)在合成生物學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生了378項(xiàng)專利（占全球?qū)＠倲?shù)的58%），在數(shù)量角度遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其他國(guó)家，但是經(jīng)過(guò)專利質(zhì)量的調(diào)整，中國(guó)的專利產(chǎn)出量大幅下降，可見中國(guó)產(chǎn)出的專利雖然在數(shù)量上占優(yōu)，但在質(zhì)量上有很大的提升空間。相反，美國(guó)、英國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，盡管其本身的專利申請(qǐng)數(shù)不及中國(guó)，但經(jīng)質(zhì)量調(diào)整后，其專利數(shù)大幅提升，可見大多發(fā)達(dá)國(guó)家在合成生物學(xué)領(lǐng)域的專利質(zhì)量在全球處于領(lǐng)先地位，中國(guó)“專利泡沫”現(xiàn)狀的存在不利于專利的高質(zhì)量發(fā)展，值得反思。

（4）機(jī)構(gòu)數(shù)量：2019至2023年間，美國(guó)和中國(guó)兩國(guó)的文獻(xiàn)發(fā)表機(jī)構(gòu)數(shù)量遠(yuǎn)高于其他國(guó)家，被認(rèn)為是高質(zhì)量文獻(xiàn)數(shù)量領(lǐng)先的主要原因。同時(shí)美國(guó)機(jī)構(gòu)的平均文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)也遙遙領(lǐng)先，側(cè)面反映出機(jī)構(gòu)的科研水平優(yōu)秀及平均質(zhì)量較高。中國(guó)的專利申請(qǐng)機(jī)構(gòu)數(shù)量相對(duì)較多（排名第一），同時(shí)中國(guó)也是經(jīng)專利調(diào)整后數(shù)量大幅下降的國(guó)家，證明專利申請(qǐng)機(jī)構(gòu)的數(shù)量的多少與產(chǎn)出高質(zhì)量的專利沒(méi)有直接關(guān)系，要想提高專利質(zhì)量需重點(diǎn)扶持領(lǐng)先機(jī)構(gòu)，適當(dāng)提高專利申請(qǐng)門檻。

（5）文獻(xiàn)高產(chǎn)出機(jī)構(gòu)分析：2019至2023年間，全球合成生物學(xué)領(lǐng)域的文獻(xiàn)大多數(shù)來(lái)自高校，國(guó)家級(jí)別的科研機(jī)構(gòu)和研究所也參與產(chǎn)出，社會(huì)企業(yè)等機(jī)構(gòu)產(chǎn)出甚少。歐美國(guó)家間的機(jī)構(gòu)連接網(wǎng)絡(luò)密度極高，說(shuō)明歐美國(guó)家的國(guó)內(nèi)外機(jī)構(gòu)合作表現(xiàn)都十分密切，而中國(guó)、韓國(guó)等國(guó)家的節(jié)點(diǎn)密度較低，傾向于內(nèi)部合作。 

合成生物學(xué)領(lǐng)域前沿?zé)狳c(diǎn)分析

課題組進(jìn)一步挖掘分析，基于文獻(xiàn)研究熱點(diǎn)和專利研究熱點(diǎn)從科學(xué)和技術(shù)兩個(gè)層面考察合成生物學(xué)領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)。

（1）文獻(xiàn)研究熱點(diǎn)：用VOSviewer軟件對(duì)文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞進(jìn)行共現(xiàn)分析，可得到6個(gè)研究主題，分別是：藥物中的合成生物學(xué)、基因相關(guān)、醫(yī)學(xué)工程與合成生物學(xué)、化學(xué)在合成生物學(xué)中的應(yīng)用、細(xì)菌與生物、合成生物學(xué)的應(yīng)用。重點(diǎn)聚集在大腸桿菌處，大腸桿菌作為外源基因表達(dá)的宿主，遺傳背景清晰，技術(shù)操作簡(jiǎn)便，培養(yǎng)條件也簡(jiǎn)單，繁殖快，備受基因工程和遺傳工程方面專家的重視。說(shuō)明基因工程在合成生物學(xué)的文獻(xiàn)部分發(fā)展中占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位。

（2）專利研究熱點(diǎn)：運(yùn)用LDA主題模型對(duì)專利摘要進(jìn)行主題分類，可以看出，當(dāng)前合成生物學(xué)方向的專利研究主題主要集中于底層技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新，包括預(yù)測(cè)模型、構(gòu)建系統(tǒng)、算法改進(jìn)、數(shù)據(jù)分析等，同時(shí)對(duì)合成生物的產(chǎn)品應(yīng)用研發(fā)有所涉及，由于當(dāng)前技術(shù)成熟度和下游企業(yè)的規(guī)模不足以支撐中上游企業(yè)，因此，在未來(lái)數(shù)年內(nèi)產(chǎn)品類公司將成為產(chǎn)業(yè)鏈上的核心盈利環(huán)節(jié)；但是限制合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)化的本質(zhì)還是技術(shù)，合成生物學(xué)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度還處于初期，隨著未來(lái)各環(huán)節(jié)技術(shù)的進(jìn)步，下游各領(lǐng)域的發(fā)展前景和市場(chǎng)空間均非常廣闊。

將上述二者比較可以發(fā)現(xiàn)，目前合成生物學(xué)專利領(lǐng)域的研究重點(diǎn)落在算法技術(shù)板塊，偏向理論，而文獻(xiàn)熱點(diǎn)主要落在基因工程和藥物設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）方面，偏向應(yīng)用。未來(lái)對(duì)于合成生物學(xué)在應(yīng)用上的專利研究可以加大力度，適當(dāng)引入計(jì)算機(jī)領(lǐng)域人才或跨領(lǐng)域合作也會(huì)加快新科研成果的產(chǎn)出，文獻(xiàn)則針對(duì)待解決的實(shí)際問(wèn)題和需求而展開研究，也側(cè)面說(shuō)明了文獻(xiàn)數(shù)量遠(yuǎn)高于專利的現(xiàn)象。 

對(duì)中國(guó)合成生物學(xué)發(fā)展的啟示

（1）加強(qiáng)跨國(guó)合作：與其他國(guó)家相比，中國(guó)在合成生物學(xué)領(lǐng)域的國(guó)際交流與合作還有待加強(qiáng)。目前，中國(guó)合成生物學(xué)的研究機(jī)構(gòu)更多地依托國(guó)內(nèi)同行開展合作，跨國(guó)合作相對(duì)較少。這種情況可能會(huì)限制中國(guó)合成生物學(xué)的發(fā)展、視野和創(chuàng)新，阻礙學(xué)科的多元化融合。因此，中國(guó)需要更加積極地開展國(guó)際交流與合作，比如搭建更加開放和廣泛的合作平臺(tái)，吸引更多來(lái)自世界各地的優(yōu)秀科學(xué)家和機(jī)構(gòu)共同參與中國(guó)合成生物學(xué)的研究與發(fā)展中來(lái)，推動(dòng)科研的國(guó)際化合作與交流，共同推動(dòng)生物科技領(lǐng)域的進(jìn)步。

（2）緊跟研發(fā)熱點(diǎn)：目前合成生物學(xué)在專利領(lǐng)域，主要關(guān)注理論算法的創(chuàng)新和底層技術(shù)的突破，體現(xiàn)了對(duì)合成生物學(xué)基礎(chǔ)研究的重視與投入。在文獻(xiàn)熱點(diǎn)方面，重點(diǎn)放在醫(yī)療突破（醫(yī)學(xué)和藥學(xué)）、實(shí)際應(yīng)用等領(lǐng)域，說(shuō)明合成生物學(xué)在解決醫(yī)學(xué)和藥學(xué)問(wèn)題方面的潛力和重要性。因此，中國(guó)還需要在應(yīng)用上加大研究力度，將合成生物學(xué)的理論和技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際的應(yīng)用產(chǎn)品和解決方案。特別是在醫(yī)療領(lǐng)域，合成生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊，可以用于生產(chǎn)新型藥物、醫(yī)療器械等，對(duì)醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

（3）完善研發(fā)及監(jiān)管體系：中國(guó)在合成生物學(xué)領(lǐng)域的起步相對(duì)較晚，需要進(jìn)一步完善合成生物學(xué)研發(fā)體系，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和技術(shù)創(chuàng)新。同時(shí)，還需要加強(qiáng)監(jiān)管體系建設(shè)，確保合成生物學(xué)技術(shù)的安全和可持續(xù)發(fā)展，維護(hù)公共利益和社會(huì)穩(wěn)定。因此，結(jié)合中國(guó)合成生物學(xué)領(lǐng)域的現(xiàn)狀和政策導(dǎo)向，需要采取多種措施來(lái)促進(jìn)其全面發(fā)展。這包括加強(qiáng)國(guó)際合作，吸引國(guó)際優(yōu)秀人才和資源，加快技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用推廣，完善監(jiān)管體系，培育合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境等方面。

（作者張軍玲系華東師范大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院博士研究生，田競(jìng)楠系華東師范大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院碩士研究生，許鑫系華東師范大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，上海高校智庫(kù)主任，上咨集團(tuán)創(chuàng)新工作室首席專家。許鑫教授持續(xù)關(guān)注新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式等新型經(jīng)濟(jì)形態(tài)，關(guān)心新興技術(shù)治理，本專欄以“產(chǎn)業(yè)與治理”為主題，探討科技創(chuàng)新在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的前瞻性問(wèn)題。）