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        我国公共卫生和生物技术领域仍面临6大难题 亟待解决

        2020-08-13 14:05:39来源:科技日报  

        眼下,在我国的公共卫生和生物技术领域,还有哪些亟待解决、对技术和产业创新具有关键作用的科学问题和技术难题?8月13日,在山东德州举行...

        眼下,在我国的公共卫生和生物技术领域,还有哪些亟待解决、对技术和产业创新具有关键作用的科学问题和技术难题?

        8月13日,在山东德州举行的第22届中国科协年会“公共卫生安全与生物技术论坛”上,中国生物工程学会常务副秘书长张宏翔对外发布了六大难题。他表示,这些问题和难题既与国计民生息息相关,又有面向未来的战略意义。

        这六大问题是:

        问题一:

        面对疫情防控与公共卫生安全的新形势,生物医药研究的发展方向是什么?由于历来有“重药轻诊”的倾向,诊断技术显现在理论、方法、标准、合规等方面的落后的态势。国家药监局批准的各种新冠病毒检测试剂盒是否经过临床验证的步骤?是否符合体外诊断的合规要求?等等。

        (1)取样问题;(2)如何提取RNA以及提取效率;(3)RNA必须反转录成cDNA,反转录的试剂、转录效率、如何进行控制以及验证?(4)cDNA的PCR扩增是一个多变量的过程,靶基因的选择与位置、靶基因片段的长度、引物设计及筛选与优化、PCR产品检测以及检测结果的解读?这是都是诊断过程中的难点,又是推出高质量核酸检测产品、淘汰劣质产品、从而形成核酸检测规范和产品标准的有效路径。

        问题二:

        我国的医药行业的原创关键技术体系如何实现?从新药靶点的发现、纯化和分离技术、工艺放大和改良,到产业化和大规模生产的关键设备,绝大部分的核心专利技术、精密原件、高端新材料还无法实现自主知识产权的覆盖。

        问题三:

        生物资源是人类繁衍和发展的最基本的物质基础,是保障和协调生态文明、经济发展、人民健康和生物安全的重要战略资源。生物资源领域在物种多样性维持、生态环境保护、遗传资源惠益分享、新兴生物技术监管和生物安全风险防控等方面面临严峻挑战。我国作为生物多样性大国和生物资源研发与利用技术的领先国家之一,已经有了“美丽中国”的战略规划,如何建立和完善战略性生物资源的可持续利用与发展的制度框架体系?如何实现生物安全和生物伦理的有效监管?如何实现生物资源保藏保护体系的社会服务功能?如何加强生物资源相关技术研发能力和设施建设从而推动形成基于可再生生物资源的生物经济新模式?

        问题四:

        传统表面活性剂在日化、工业和农业等方面有着广泛应用,但其降解困难,对生态环境形成严重威胁,而且对人体存在一定的毒性。氨基酸表面活性剂则具有低毒、低刺激、良好的生物降解性等优点,应用前景广阔,但目前生产氨基酸表面活性剂的方法和工艺存在严重的环保和经济问题。如何通过绿色和经济的方法生产氨基酸表面活性剂?筛选特异性酶、优化反应体系、提高产率是氨基酸表面活性剂产业化的关键技术难题,如何通过定向进化等现代生物及化学技术指导和推动相关特异性酶的发现、改造和酶活提高,从而大力推进酶催化合成氨基酸表面活性剂的工业化进程?

        问题五:

        糖类作为基本生物分子在生物体内发挥多种重要功能。糖链在结构上具有更丰富的多样性,糖链中糖基的种类、数目、连接键以及取代基团的改变都会引起糖链功能的变化。糖链研究已成为继蛋白质和核酸研究之后探索生命奥秘的第三个里程碑。目前糖链主要通过化学、酶催化以及化学和酶催化结合的方法合成。

        (1)复杂多糖的自动化合成技术是本领域发展的难点,需要探索和开发基于数字液滴微流控芯片及模块化合成等技术的可以用于多糖自动化合成操作平台,构建可用于多糖自动化合成的高效专一性糖基合成酶和转移酶库,以主要人乳寡糖等重要功能糖链为目标构建复杂糖链的自动化成成体系。

        (2)在糖链测序技术方面有许多亟待解决的问题,如糖链的从头测序、微量样品的糖链测序、糖链测序的高效性、稳健性、易操作性、通用性等,这些都极大地限制了糖链的结构—功能关系研究及糖科学领域的快速发展,需要探索针对微量样品的糖链测序以及糖链测序的稳健性、易操作性,开发基于数字液滴微流控芯片等技术的可以用于糖链测序的自动化操作平台,构建用于糖链测序的非还原端专一性外切糖苷酶库,以及解决数字芯片与质谱等分析设备的接口问题。

        问题六:

        糖基化是蛋白质翻译后修饰的主要方式之一,糖基化修饰、特别是末端唾液酸修饰重组蛋白能提高蛋白理化性质、延长血浆半衰期及降低免疫源性,在重组抗体等蛋白质药物领域有广泛应用。天然真核细胞表达系统无法生产均质性特异糖表位寡糖修饰的重组蛋白质,修饰的糖链不均质性大大降低了糖蛋白的成药性。

        目前获得均质性糖基化修饰重组蛋白体系普遍存在糖型少、效率低、产量低等技术瓶颈,急需解决特异糖表位均质性寡糖修饰重组蛋白质的获得与低成本生产问题,需要探索的工程难题:(1)重建真核细胞糖基化途径、在大肠埃希菌工程菌株中构建糖基化途径;(2)应用糖基转移酶和寡糖转移酶在体外定点修饰蛋白质;(3)建立人工定制特异糖型均质性修饰重组蛋白体系。(作者:王延斌)

        责任编辑:hnmd003

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