中美生命科学科研现状对比研究
科技智囊杂志 2021年9期
罗梓超 李荣 董晓晴
摘 要：中美博弈及后疫情时代背景下，分析美国生命科学研究转变有利于促进我国相关学科领域的发展。文章从国家战略视角分析美国生命科学基金项目、投资重点学科、学术论文、专利，完成对美国生命科学前沿技术识别，在此基础上对比分析我国生命科学科研现状，提出相关建议。美国生命科学研究已进入全新阶段，基础研究逐步转向技术应用，研究重点面向地球生态，其生物经济战略重点是生物能源，生物学技术转向军事防御服务。我国生命科学研究仍聚焦于传统生物医药领域，且研究布局存在“全而不强”的问题，生命科学在军事应用领域相对缺乏，未来应逐步加强生命科学高附加值领域或产业研究布局，加强对生命科学新应用研究的探索。
关键词：生命科学;前沿技术;中美博弈;后疫情时代
中图分类号：G358文献标识码：A
DOI：10.19881/j.cnki.1006-3676.2021.09.08
Comparative Study on the Status Quo of Sino-American Life Science Scientific Research
Luo Zichao Li Rong Dong Xiaoqing
（Beijing Institute of Science and Technology Information，Beijing，100044 ）
Abstract：Under the background of the Sino-US game and the post-epidemic era，analyze the transformation of life science research in the United States and promote the development of related disciplines in China. This paper analyzes the American life science fund projects，investment key disciplines，academic papers，and patents from the perspective of national strategy，complete the identification of American life science frontier technologies，and compare the current status of life science research in my country on this basis，and put forward relevant suggestions. Life science research in the United States has entered a new stage，basic research has gradually shifted to technology applications，the focus of research is on the ecology of the earth，the bioeconomy strategy focuses on bioenergy，and biological technology has shifted to military defense services. The focus of life science research in my country is still focused on the field of traditional biomedicine，and there is a problem of“complete but not strong”in the research layout，life sciences are relatively lacking in the military application field，in the future，the research layout of high value-added life sciences or industry should be gradually strengthened，strengthen the exploration of new applications in life sciences.
Key words：Life science;Cutting-edge technology;Sino-US game;Post-epidemic era
生命科學是生物产业的重要基础，被广泛应用于医疗、农业、环境、能源等诸多领域，是21世纪科技创新最为活跃、影响最深远的学科领域。世界先进国家普遍高度重视这一领域的研究及发展，并从多方面积极布局。以美国为例，2015年其用于生命科学研究的经费占全国总研究经费的一半[1];2019年，美国各大研究机构调整研究重点，确立了包括CRISPR基因编辑、合成生物学技术、单细胞多组学技术等研究方向。
随着全球化背景下新冠疫情的反复以及生物技术扩散的加剧，2020年9月11日，习近平总书记在科学家座谈会上提出“四个面向”要求[2]，确立了生命科学在未来国家科技创新体系中的重要地位。鉴于美国在世界生命科学创新领域的领先地位以及美国政府关于中美博弈中的单边主义和“美国至上”思维，对美国政府生命科学研究进行分析将具有重要的现实意义。笔者基于美国政府的生命科学领域科研项目、科研投资、学术论文及专利等内容，对美国政府的生命科学领域前沿技术进行识别与跟踪分析，通过定量分析方法，对比、促进我国完成未来生命科学研究布局规划[3]。
一、美国生命科学全球发展现状
生命科学（Life sciences）作为20世纪中叶兴起的由多个基础学科、应用学科及交叉学科协同发展构成的科学，正加速成为继信息通信技术后又一个新的前沿科学领域，有望深刻地改变世界经济发展模式，引发世界经济格局的重大调整。美国较早地认识到生命科学领域的重要意义，并通过政策引导资金投入加速发展，目前无论是科研能力还是相关产业已达到全球领先地位，并在国际博弈聚焦科技的时代背景下逐渐成为美国对外实施“单边主义”“美国优先”的重要武器。
（一）美国生命科学全球领先发展
美国自“二战”后一直对生命科学领域非常重视，通过长期的经费投入及政策刺激促进生命科学及相关产业发展，目前一直保持全球领先优势。据相关统计显示，2010—2016年间，美国国立卫生研究院预算拨款中20%的费用直接或间接地用于这一领域。除直接研发投入外，美国还针对生命科学制定了各种税收优惠政策，允许生命科学企业用研发和投资费用抵扣税费，从而鼓励和刺激企业加强创新投入。例如，2015年美国将《1981年经济复苏税法》（Economic Recovery Tax Act of 1981）修改为永久化制度，并明确了生命科学等产业的企业研发抵税具体条例;生命科学孤儿药研发方面，联邦政府《孤儿药法案》（the Orphan Drug Act）规定，除享受研发抵税政策外，孤儿药研发企业还可在其临床研发期直接享受50%的税收优惠等。[4]此外，美国还较早地针对生命科学领域进行了如人类、动植物和生态环境、生物经济等的战略部署。
在政府的重视及长期投资与市场激励下，目前，美国生命科学领域已领先于全球，根据2018年和2019年的自然指数排名显示，美国在生命科学领域科研水平处于世界首位。根据德勤2019年全球生命科学展望预测，未来数年美国仍将是全球最大的药物市场。无疑，美国生命科学领域无论是学术研究，还是相关产业、技术都已形成全球垄断优势。
（二）依托生命科学学科优势形成对外钳制能力
凭借领先的科研水平，美国培育了强大的生命科学产业，垄断了全球市场，更重要的是，在国际博弈聚焦科技的背景下，美国在生命科学领域的领先优势逐渐演化成为其实施单边主义及美国优先的重要武器。
近年来，美国对外贸易摩擦不断加剧，生命科学逐渐成为其对外贸易制裁的重要武器。奥巴马执政时期，美国推行生物经济战略，依托生命科学领域的发展，在能源领域获得较大突破，解决能源危机后的美国开始在全球石油领域展开对外制裁，有效压制了伊朗、俄罗斯等能源出口国家。
2019年，中美贸易战聚焦半导体及芯片领域，而在实际贸易及科技对比中，中美在生物产业技术、产品依赖度不亚于电子芯片领域。2018年，美国对中国产品加税清单中，中国生命科学（医疗）医疗仪器全部被归入25%加税条目。中国对美国实施贸易反制，加税清单中生命科学相关产品仅涉诊断、试验用试剂两类，创新性抗癌药等产品仍保持零关税。2017年，中国对美出口额4298亿美元，进口额1539亿美元，扣除2018年美国加税清单产品，中国对美国贸易反制额仅1000亿美元空间，而这1000亿美元的主要构成就是关系我国国计民生的美国生命科学医药产品。[5]
二、中美生命科学对比研究
（一）研究思路
科研项目是学术研究目的的最精炼表达，能够有效地反映科研开展的意图、主旨以及亮点。因此，笔者通过对比分析中美两国生命科学领域科研项目数据中如项目金额、目的、项目类型等关键因素，发掘中美生命科学研究特点。[6]
（二）数据来源
在对中美两国生命科学基金项目调研的过程中，笔者对项目的实施归口管理机构网站进行了调查，查找、筛选重要科研项目信息源。依据项目级别对等原则，研究最终选定美国国家科学基金会（NSF）、中国国家自然科学基金会（NSFC）和中国重大专项项目数据作为数据来源，由于中国NSFC项目缺乏具体立项数据信息，因此用中国重大专项项目数据作为补充。为确保项目的时效性，选取立项时间为2016年及其以后的项目，且项目研究结束时间在2019年之后;字段原则上必须包括所属计划、项目名称、立项与完成时间、资助金额、项目摘要、主要承担机构等核心字段。通过对所获取立项数据的加工与整理，最终获得与生命科学相关的项目数据共计项目5749条，其中，美国国家科学基金会项目2413条，据中国国家自然科学基金项目为其官方发布的资助项目统计资料（2016—2018年度），中国重大专项项目数据815条（表1）。
（三）中美项目数据对比分析
中国方面，笔者统计发现：1.在面向研究的NSFC项目中，中国对项目的投资呈持续增加的趋势，而对国家重大专项项目投资则是呈下降的趋势。2.中国的NSFC项目在生命科学领域，项目投资金额最大的学科是动物学、畜牧学与草地科学、兽医学、水产学;其他依次是食品科学、农学基础与作物学，微生物学、植物学，生态学、林学，遗传学与生物信息学、细胞生物学、发育生物学与生殖生物学，生物物理、生化与生物分子学、生物力学与组织工程、免疫学。3.在NSFC项目中，承担机构方面，上海交通大学、中山大学、华中科技大学、复旦大学和北京大学获批项目数量较多。（图1—5）。
美国方面，笔者采集和分析的美国国家科学基金会（NSF）项目数据的时间范围是2016—2020年，美国国家科学基金会项目的类型有：标准拨款、持续补助金、合作协议、机构间协议、奖学金等5类。分析发现：1.美国在生命科学领域的研究投资同样呈现下降态势。2.美国在美国国家科学基金会标准拨款这一类型项目上投资额度最大，项目承担机构获得资助最多的依次是巴特尔纪念馆学会、密歇根州立大学、康奈尔大学、加利福尼亚大学、佐治亚大学研究基金会、佛罗里达大学、密歇根大学安阿伯分校、加州大学—戴维斯分校、北卡罗来纳大学教堂山分校、宾夕法尼亚州立大学。3.在生命科学领域，美国NSF科技项目研发和投资重点学科或技术主要包括：生物学、细胞学、遗传学、基因组学、真菌学、生物化学、生物物理学等，而技术集中在生物技术、蛋白质、核糖核酸、基因編辑技术、神经元、神经连接、3D打印技术、分子等（图6—9）。
通过对比中美生命科学科研项目数据，可以发现：中国方面，在重大共性关键技术类项目投资金额最大，项目承担机构获得资助最多的是北京大学、复旦大学、同济大学、中国科学院动物研究所、中国人民解放军总医院等。在生命科学领域国内重大专项项目的研发和投资的重点技术包括蛋白质、基因、疾病防控和安全养殖、健康医疗等，占比15%，其次是细胞占比14%，蛋白质技术占比13%。在立项获批的地区分布上，北京、上海和广州领先于全国其他省份，特别是北京，连续3年在基础前沿、应用示范研究、重大共性关键技术方向3类项目的获批规模和金额总量上占据国内领先地位。从与美国的对比来看，美国生命科学基础研究及投入已从生物技术领域转向应用。对比中美两国项目数量及资助来看，从2016年持续至2025年的两国项目数据显示：两国资助幅度最大的分别是标准拨款和面上基金项目，累计额度分别为693084824美元（人民币约为448928.5432万元）和902496万元，即中国的研究投资支持力度约为美国的2倍。我国的国家重大科技专项侧重相关领域核心技术突破和工程应用，从我国2016年持续至2021年的重大专项数据发现，自2016年开始，我国在生命科学相关领域的核心技术研发投资是持续降低的（累计为1406620.79万元）。我国在生命科学领域的各个学科基础研究领域加大了资金投入，奋力追赶美国，我国研究投入金额已远超美国，但在关键技术研发和应用投资方面有减速的趋势。
三、启示与建议
“生命科学”是囊括了有机化学、无机化学、生物化学、动物学植物学等，形成了跨领域、高技术壁垒、长周期的尖端学科。我国在实现经济高速增长，国民生活品质快速提升后，社会发展趋向多元化，逐渐从温饱转向“医疗健康”“农业及食品安全”“资源环境”等生物产业。生命科学作为生物产业的主要内容，其发展已不仅仅是单纯的经济促进或学术促进，更是保障民生，改善社会环境的重要路径，是富国强军的重要因素，鉴于生命科学促进生物产业在社会、民生、军事、国防领域应用的重要作用，以及新时期国家发展需求、社会保障需求的转变，“十三五”时期，我国确立了包括“生命科学”在内的科技战略布局[9]，并在《生物产业发展规划》[7]和《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中加快推动生物产业发展成为国民经济的支柱产业的目标。
鉴于当前中美关系以及生命科学研究的重要意义，我国应当认识到美国生命科学发展转变带来的潜在威胁不仅仅是中美贸易关联，更是從社会安定因素及国防军事力量层面的国家安全威胁[8]。对此，我国只通过单一的促进国内产业发展及贸易博弈是不现实的，也无法真正战胜美国可能发起的对我国国家安全威胁。因此，在密切关注美国生命科学发展进展的同时，从重视生命科学全领域高质量发展、强化关键技术深层次研发、提高生命科学从理论到应用实践等方面提早布局预防。
（一）加强关键技术研发
我国正在生命科学领域的各个学科基础研究领域加大资金投入，奋力追赶美国，我国研究投入金额已远超美国，但在关键技术研发和应用投资方面有减速的趋势。作为21世纪最重要的创新技术集群之一，生命科学涉及领域繁多，且知识体系复杂，单一领域及应用的发展水平无法形成整体有效提升，应重视全领域高质量发展，健全基础科研方向。在此基础上分清主次，根据我国医疗体系及民生医保的重大需求，建立医药研发清单，将优先发展社会民生需求作为首要医疗保健领域。
（二）积极探索未知领域，扩展创新应用
中美重大专项聚焦相似，但与美国相比我国关于生命科学关注领域相对广泛，美国则更为聚焦，应在加强重点领域和关键技术的同时积极扩展对未知领域的研究与应用创新。我国作为发展中大国，生命科学研究相对起步较晚，当前，生命科学作为新兴学科，在核心定义及学科内容方面存在“模糊”“边界不清”等问题，其未知“区域”广阔，应进一步发挥科学探索的创新精神，扩展生命科学研究范围，创新军用、民用、生产等社会发展所涵盖的全领域的应用研究方向。
（三）重视研发周期，促进成果转化
生命科学作为具有较强技术壁垒且需要丰富基础科学积累的重要学科，其成果多侧重于医疗、能源等社会相关领域，而科学研究最终目的是服务社会、服务国家。因此，科研项目周期、科研成果生命周期要求较强，同时，成果转化形式较为关键，未来应加强对生命科学领域科研项目周期的管理，对具有较强社会价值或高附加值技术形成长期投资，进行严格的科研周期管理，保证科研项目运营及价值。在此基础上，针对不同类型科研成果形成基础，研究成果向高级开发及生产阶段快速转化相关机制、路径，丰富成果转化形式以及成果转化效率。
（四）加强政策引导，提升生命科学发展活跃度
政策引导提升学科发展主动力，而政策引导、激励不外乎两个方面：一是通过政策刺激提升生命科学科研活跃度;二是通过政策优惠等提升自由市场对生命科学发展关注度及主动性。当前，我国在科研及学术方面已有大量的政策部署，而在自由市场以及企业自主研发方面相对较弱，停留在通过单一的政策税收优惠等完成政策链构建，未来应有针对性地完成生命科学科研到成果转换过程中各个环节的政策支撑。例如，成果转换平台类企业政策资金扶持，专属性投资政策引导等，以提升生命科学发展的活跃度。[9]
参考文献：
[1] 美国约一半的科研经费用于生命科学研究;过去16年中7项诺贝尔奖授予结构生物学成果—— 生命科学成“香饽饽”[N].经济日报，2015-04-24（11）.
[2] 坚持“四个面向” 加快科技创新——习近平总书记在科学家座谈会上的重要讲话指引科技发展方向[EB/OL].（2020-09-12）[2021-03-21].https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1677637020690464475&wfr=spider&for=pc.
[3] 钟文艳.美国生命科学产业发展经验及启示[J].全球科技经济瞭望，2018，33（06）：11-13.
[4] 谈中美贸易战之下进口抗癌药零关税[EB/OL].（2019-05-24）[2020-10-28].https：//www.sohu.com/a/316161008_414935.
[5] 曾文，刘志辉，曹燕，等.基于多维科技数据的情报感知方法及应用研究---以生命科学领域研究为例[J].情报理论与实践，2021，44（01）：168-173.
[6] 国务院.“十三五”国家科技创新规划[S].北京：国务院.2016.
[7] 把生物产业发展成国民经济支柱产业[EB].（2013-01-07）[2020-12-07].http：//roll.sohu.com/20130107/n362633225.shtml.
[8] 王磊，楼铁柱.美国关注生命科学发展对国家安全的影响[J].军事医学，2011，35（10）：789-790.
[9] 冯虎元，马晓军，袁建立，等.美国生命科学人才培养改革新动向探析[J].高等理科教育，2015（03）：51-53.新动向探析[J].高等理科教育，2015（03）：51-53.