生物芯片引领新一轮技术革命

　　一个五年前才刚刚在中国起步的世界新兴产业──中国生物芯片产业──仿佛一夜之间在中国悄然崛起，近乎一个神话。

        不久前，美国《财富》杂志载文指出，在二十世纪科技史上有两件事影响深远：一是微电子芯片，它是计算器和众多家电的心脏，改变了我们的经济和文化生活，并已进入每一个家庭；另一件事就是生物芯片，它将改变生命科学的研究方式，革新医学诊断和治疗，极大地提高人口素质和健康水平。有人认为，从某种意义上说，如果二十世纪属于微电子芯片时代的话，二十一世纪则是生物芯片的时代。

        生物芯片的出现是近年来高新技术领域中极具时代特征的重大进展，是物理学、微电子学与分子生物学综合交叉形成的高新技术。生物芯片技术通过微加工工艺在厘米见方的芯片上集成有成千上万个与生命相关的信息分子，它可以对生命科学与医学中的各种生物化学反应过程进行集成，从而实现对基因、配体、抗原等生物活性物质进行高效快捷的测试和分析。



        主导廿一世纪发展

        生物芯片技术的巨大理论意义和实际应用价值，决定了其必然成为二十一世纪世界各国优先发展的重点对象。据统计，目前全球生物芯片市场增长势头迅猛，生物芯片工业产值为十亿美元左右，生物芯片的市场销售额达二百亿美元以上。    

        一九九八年，美国正式宣布激活生物芯片计划，由卫生部、能源部、商业部、司法部、国防部、中央情报局及斯坦福大学、麻省理工学院和部分国家实验室共同参与。几年来，以生物芯片为核心的相关产业迅猛崛起，仅用于基因组研究的芯片销售额就达到五十亿美元。在纳斯达克市场已有九家美国生物芯片公司上市，其股价以平均每年百分之七十五的速度上涨。

        二○○○年，中国在有关专家的积极推动下，由清华大学、华中科技大学、中国医学科学院和军事医学科学院共同出资组建成立了北京博奥生物芯片有限责任公司暨生物芯片北京国家工程研究中心，专门致力于生物芯片的研究和开发。该国家级研究中心的建成，标志着中国生物芯片研究开始参与到国际竞争的行列中去。

        中国生物芯片产业作为国家级研发机构，北京博奥生物芯片有限责任公司从成立伊始便担负起一种使命。二○○二年底，博奥公司将包括「超高通量药物筛选芯片」在内的八大专利技术以技术入股的方式转让到美国，与其它国际风险投资者共同投资创建了美国腾隆生物科技公司。基于这些专利的核心产品离子信道检测技术的用户包括了强生、辉瑞等大制药企业，博奥因此成为第一个将生物芯片技术出口美国的中国企业，这也是中国第一次专利出口。

         二○○四年，博奥的芯片扫描仪开始出口美国和韩国，实现了中国精密生物仪器产业原创性产品的首次出口创汇。同年，博奥生物总资产超过十三亿元，全年累计实现销售收入五亿元。

        二○○五年四月二十六日，博奥生物芯片有限责任公司和全球第一家生物芯片企业美国昂飞公司（Affymetrix）正式宣布建立战略合作关系，共同签订了《生物芯片相关产品的共同研发协议》和《DNA芯片服务平台协议》两个重要的全面合作协议。此次合作是内地高科技企业与国际同行业巨头全面、对等、原创性的合作，标志着以博奥公司为代表的中国生物芯片企业已在全球竞争激烈的生物芯片产业中跻身领跑者地位。    

        与博奥一样，中科院北京基因组研究所暨华大基因研究中心，也是内地最早开展生物芯片研究的科研机构。他们在完成中国超级杂交稻测序工作后，以高性能数据处理能力为依托，率先设计制备了世界上第一张真正意义上的水稻全基因组基因芯片。此外，还建立了以大规模基因克隆、高通量蛋白质表达纯化和高密度蛋白质芯片技术为基础的蛋白质芯片平台。

        产业发展任重道远

        二○○三年底，华大再次加大投入，充分发挥自身的体制和技术优势，将DNA芯片、蛋白质芯片以及cDNA文库组整合形成新的生物芯片平台，为中国的生物芯片研发及应用做出极大贡献。

        短短五年时间，中国生物芯片公司持续自主创新的能力进一步增强，显示出中国生物芯片产业的大好前景。

        生物芯片的成熟和应用一方面将为本世纪的疾病诊断和治疗、新药开发、分子生物学、航空航天、司法鉴定、食品卫生和环境监测等领域带来一场革命；另一方面则为人类提供了能够对个体生物信息进行高速、并行采集和分析的强有力的技术手段，成为未来生物信息学研究中的重要信息采集和处理平台。    

        生物芯片的重要性，在上世纪九十年代便初露端倪。随着对人类和其它物种研究的深入，加上信息技术、新材料技术等交叉和渗透，生物技术的发展已经进入了新的阶段。尤其是生物芯片技术的开发和应用不仅丰富了生命科学的研究方式，而且能帮助医学诊断和治疗、食品、农业和环保等诸多领域的技术进一步发展开辟一条全新的道路，显示出广泛的应用前景。

        正因如此，世界各国出现了许多从事生物芯片研究的公司，每家公司的芯片技术都各具特色，应用目的也各不相同。但是，综合各种因素分析，要使生物芯片研究成果顺利实现产业化却也并非一桩简单的事情。    

        首先，生物芯片技术研发难度大，生产周期长，成本高，因此难以形成规模。据了解，美国虽然已有多个生物芯片上市公司，产品也五花八门，但至今没有一家公司的产品获得美国医疗卫生部门的认证。而中国内地虽然目前生物芯片企业不少于五十家，但获得国家有关部门认证的也只有极少数。而且，百分之七十至八十的生物芯片还只是用在研发上，离完全产业化还有一段不短的距离。

        其次，由于研发的成本高，造成其产品价格偏高。即使目前在此领域最具实力的美国Affymetrix公司，其产品单价也高达上千美元，难以向市场推广。

        尽管生物芯片的未来发展之路不平坦，但是有关专家在展望生物芯片的前景时说，生物芯片在基因表达谱分析、基因诊断、药物筛选及序列分析等诸多领域已呈现出广阔的应用前景。生物芯片技术发展到今天不过短短几年时间，随着研究的不断深入和技术的更加完善，它一定能够在生命科学研究领域发挥出非凡的作用。

        专家指出，随着重要物种基因组测序工作的相继完成，阐明基因的功能已经成为生物学研究的重要任务，应运而生的生物芯片技术正是实现这一目标的重要手段。正如微电子芯片技术在近几十年里极大地改变了人类的生活方式一样，生物芯片技术将是又一次具有深远意义的科学技术革命，它所带来的重大战略意义和蕴藏的无限商机，对人类生活必将产生深远的影响。