中國工程院吳清平院士科研團隊在中國工程院院刊《中國工程科學》2021年第5期撰文，闡述了微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的宏觀需求，從產(chǎn)業(yè)布局、技術(shù)進展角度梳理了國際微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，進而總結(jié)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢；從產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境、產(chǎn)業(yè)規(guī)模的角度概括我國微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢，對微生物安全、微生物健康、微生物制造、微生物醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)細分方向的發(fā)展現(xiàn)狀進行調(diào)研，據(jù)此剖析發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)。

專家指出:

（一）宏觀發(fā)展態(tài)勢

1. 政策環(huán)境不斷完善

生物制造是建設科技強國的重點發(fā)展領(lǐng)域。十多年來，相關(guān)管理部門發(fā)布了支持生物制造發(fā)展的多項產(chǎn)業(yè)政策。《國務院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》（2010 年）將生物制造列為生物產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容，突出了生物制造的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)屬性。《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》進一步明確，生物制造作為國家重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，是我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的主攻方向。國家統(tǒng)計局公布了《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類（2018）》，涉及生物基材料、微生物制造制品、生物酶制品、海洋生物制品、生物工程相關(guān)設備制造、生物服務業(yè)等行業(yè)方向?！犊萍疾筷P(guān)于支持建設國家合成生物技術(shù)創(chuàng)新中心的函》（2019 年）指出，重點突破工業(yè)酶和核心菌種自主構(gòu)建與工程化應用的技術(shù)瓶頸制約，引領(lǐng)構(gòu)建未來生物制造新的技術(shù)路徑。

2. 產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大

我國微生物安全與健康產(chǎn)品的需求和供給均保持快速增長態(tài)勢，市場空間和潛力極大。微生物檢測行業(yè)產(chǎn)值持續(xù)上升，從 2010 年的 0.19 億元增長至 2019 年的 4.67 億元，復合年增長率超過 40%。微生物健康產(chǎn)品的供需保持快速增長，以益生菌為例，2017 年市場規(guī)模為 460 億元，2022 年預計增長至 896 億元，年均增速約為 14% 。發(fā)酵工程是微生物制造產(chǎn)業(yè)的重要組成部分之一，近年來我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展平穩(wěn)，正在向質(zhì)量效益型轉(zhuǎn)變，新型發(fā)酵產(chǎn)品及衍生新產(chǎn)品的品種持續(xù)增多；2018 年主要發(fā)酵產(chǎn)品產(chǎn)量為 2.962×107 t，總產(chǎn)值為 2472 億元。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院預測，我國生物藥市場規(guī)模到 2025 年可達 8310 億元，到2035 年將超過 8 萬億元。
我國在微生物產(chǎn)業(yè)的配套環(huán)節(jié)方面進步顯著。在 COVID-19 疫情防控過程中，國產(chǎn)原料使用廣泛，發(fā)揮了重要作用。在微生物儀器研究方面，國內(nèi)企業(yè)前期主要依靠并購、貼牌，與國外技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)開展產(chǎn)業(yè)合作；當前已建立了相對完備的技術(shù)研發(fā)能力，如已有 13 款國產(chǎn)基因測序儀獲得國家藥品監(jiān)督管理局批準上市（截至 2019 年 10 月），可應用于臨床。在測序產(chǎn)業(yè)方面，國內(nèi)企業(yè)打破了國外市場壟斷格局，設備出口多國，為客戶提供更高質(zhì)量、更具性價比的測序設備及服務。

（二）細分產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

1. 微生物安全產(chǎn)業(yè)

微生物安全產(chǎn)業(yè)包括微生物檢測和診斷、微生物防控。從產(chǎn)業(yè)鏈分布來看，病原微生物的檢測和控制技術(shù)主要由發(fā)達國家的大型跨國公司所掌握，而我國企業(yè)缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的檢測和控制技術(shù)，如由于檢測靶標缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)，使得分子檢測新技術(shù)、新產(chǎn)品發(fā)展受到制約。另外，在微生物檢測和診斷方面，國內(nèi)基礎(chǔ)薄弱、起步較晚、重視程度不夠，加之缺乏具備國際競爭力的行業(yè)龍頭企業(yè)，未能形成合理聚集的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。

2. 微生物健康產(chǎn)業(yè)

近年來，我國微生物健康產(chǎn)品結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多樣化，新的益生菌、食用菌、螺旋藻等產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，市場規(guī)模逐步擴大；然而多數(shù)益生菌產(chǎn)品沿用國外菌株，如目前國內(nèi)批準應用于嬰幼兒食品的 9 種菌株全部為進口。我國的人口老齡化趨勢明顯，隨著居民經(jīng)濟條件改善、健康意識増強，消費者對健康產(chǎn)品和服務的需求必然繼續(xù)増長；關(guān)于微生物健康產(chǎn)品的消費支出、占總消費支出的比例均呈上升趨勢，體現(xiàn)了微生物健康產(chǎn)業(yè)市場需求方面的巨大潛力。

3. 微生物制造產(chǎn)業(yè)

我國微生物制造業(yè)已經(jīng)進入工業(yè)化階段，成為國民經(jīng)濟新的增長點。我國大宗微生物制造產(chǎn)品的產(chǎn)量居世界首位，在京津冀、長江三角洲、珠江三角洲等地區(qū)形成了富有特色的生物產(chǎn)業(yè)集群?？股?、維生素、氨基酸、生物堿、解熱鎮(zhèn)痛藥、激素是我國出口原料藥的主要品類。當前，微生物制造企業(yè)布局已由中小企業(yè)為主體轉(zhuǎn)變?yōu)橐源笃髽I(yè)、大集團占主導地位，形成了一批具有較強市場競爭力的企業(yè)。也要注意到，盡管國家政策支持并傾斜資源投入，微生物制造的行業(yè)結(jié)構(gòu)仍有待轉(zhuǎn)型升級以進入產(chǎn)業(yè)鏈的價值高端。

4. 微生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)

我國是微生物制藥生產(chǎn)（以抗生素類藥物為主）大國，在國家的大力扶持下生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)取得了跨越式發(fā)展。隨著生物醫(yī)藥技術(shù)進步、信息與數(shù)字技術(shù)升級、《“健康中國 2030”規(guī)劃綱要》等政策推動，我國生物醫(yī)藥市場規(guī)模已位列世界第二，且創(chuàng)新藥已明確為產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的“主旋律”。從產(chǎn)業(yè)布局和區(qū)域分布來看，我國以產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)為基礎(chǔ)、以地理靠近為特征，形成了環(huán)渤海、長江三角洲、珠江三角洲 3 大主導地區(qū)；相關(guān)企業(yè)仍處于發(fā)展期，將隨著市場需求的穩(wěn)步擴大而保持良好的發(fā)展空間。

（三）產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的挑站

1. 產(chǎn)業(yè)鏈源頭的創(chuàng)新能力不足

盡管我國微生物菌種資源豐富，開發(fā)技術(shù)也在不斷提升，但在核心菌株、關(guān)鍵技術(shù)方面依然相對落后，短期內(nèi)培育出具有自主知識產(chǎn)權(quán)、高生產(chǎn)潛力的菌種與關(guān)鍵酶難度較大，產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力不健全。以益生菌為例，上游原料受到國際寡頭壟斷，國內(nèi)企業(yè)集聚在產(chǎn)業(yè)下游，核心菌株的進口比例超過 90%，產(chǎn)業(yè)鏈安全發(fā)展存在隱患。

2. 核心裝備技術(shù)不夠先進

在微生物檢測、微生物制造、微生物醫(yī)藥等方向，國內(nèi)企業(yè)在常規(guī)材料（如化學類原材料及輔助材料）技術(shù)與生產(chǎn)方面基本成熟，但高純度試劑等部分依賴進口。與微生物相關(guān)的儀器設備涉及機械、電子、軟件、智能集成等技術(shù)，科技含量普遍較高；生物反應器、精密檢測設備、微生物診斷器械所用的核心零部件，國外企業(yè)供貨的比例依然較高。

3. 外部資源與市場的競爭趨于激烈

目前，我國微生物產(chǎn)業(yè)處于升級發(fā)展的過渡階段。受限于市場慣性，國產(chǎn)品牌和自主產(chǎn)品不具有競爭優(yōu)勢，大量產(chǎn)品源自進口，不利于我國微生物產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。隨著國際競爭激烈程度的提高，我國微生物產(chǎn)業(yè)的核心原料、技術(shù)、產(chǎn)品等可能面臨更加不可控的態(tài)勢，給產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來不確定性。此外，不斷出現(xiàn)的新型病毒對人類健康構(gòu)成直接威脅，在 COVID-19 疫情影響下微生物產(chǎn)業(yè)鏈重塑的風險加大，是微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要關(guān)注的挑戰(zhàn)。

五、我國微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點舉措

（一）系統(tǒng)建設微生物大科學設施

1. 全面調(diào)查微生物資源

針對微生物資源表型鑒定與深度挖掘的前瞻性、針對性、精準性不強等問題，加大微生物資源挖掘力度，對微生物安全與健康產(chǎn)業(yè)重要資源開展全面持續(xù)的調(diào)查與收集。根據(jù)我國自然極端環(huán)境地域特點，選擇具有特殊化學因子的鹽湖、堿湖、熱泉、深海等，全面開展微生物遺傳資源物種及基因分析；在現(xiàn)有微生物遺傳資源獲取技術(shù)的基礎(chǔ)上，挖掘極端微生物、難培養(yǎng)微生物的菌種與基因資源，揭示分布規(guī)律及物種多樣性，創(chuàng)建高價值菌種基因與大數(shù)據(jù)，為微生物科學研究及應用開發(fā)提供原料。

2. 建立微生物資源平臺

應用分子標記等技術(shù)手段，高效篩選并準確評價微生物的菌種、基因、代謝產(chǎn)物，獲得在微生物產(chǎn)業(yè)具有應用前景的核心菌株、復合微生物體系、基因、酶及其他代謝產(chǎn)物。建立微生物種質(zhì)資源平臺，為有機整合我國微生物資源的儲備、評價、開發(fā)、利用提供條件。運用現(xiàn)代信息技術(shù)，建立微生物種質(zhì)資源庫、微生物基因數(shù)據(jù)庫，高效收集包括微生物菌種與細胞資源采集信息、生理生化信息、酶學及代謝產(chǎn)物活性信息、核酸序列信息在內(nèi)的生物資源信息。建立生物信息學數(shù)據(jù)處理、功能分析、結(jié)構(gòu)設計等專業(yè)軟件環(huán)境，發(fā)揮網(wǎng)絡技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析等特色功能，促進全國范圍內(nèi)微生物資源的數(shù)據(jù)共享。

3. 建設標準化體系和云端實驗室

發(fā)布微生物資源保藏與共享制度，制定包括微生物健康產(chǎn)品檢測、功能評價、質(zhì)量控制等在內(nèi)的標準體系；應用云端控制、機器人操作實驗、AI 計算，開發(fā)微生物產(chǎn)業(yè)標準化工藝、云端化服務的基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)。建設包括微生物制造裝備開發(fā)、發(fā)酵工藝開發(fā)、中試放大生產(chǎn)在內(nèi)的協(xié)同開發(fā)技術(shù)體系，解決科學研究中實驗可重復、實驗數(shù)據(jù)標準化、實驗設施開放共享、科學研究眾包等問題，推動云端實驗室平臺向全國輻射。

（二）深入研發(fā)微生物開發(fā)技術(shù)體系

運用基因組學、轉(zhuǎn)錄組學、蛋白質(zhì)組學等技術(shù)手段，解析菌株的環(huán)境耐受、環(huán)境適應、益生功能的分子機制，建立微生物從分離、篩選、評價到相應終端產(chǎn)品所需的一系列技術(shù)設施，覆蓋基礎(chǔ)研究、功能研究、試驗驗證（含臨床研究）、產(chǎn)業(yè)化應用等環(huán)節(jié)。

發(fā)展菌株高密度發(fā)酵、冷凍保護、微膠囊化、活性保持等產(chǎn)業(yè)化應用技術(shù)，顯著改善功能微生物制品的生產(chǎn)效率；實現(xiàn)對培養(yǎng)基原料及配料、溫度參數(shù)、時間參數(shù)的嚴格配比，按照功能微生物菌株的差異來設定優(yōu)化參數(shù)，實質(zhì)性提升產(chǎn)業(yè)化能力。開發(fā)設備自動化程度較高的微生物儀器與設備，適應微生物菌種質(zhì)量評價、功效評價、菌劑生產(chǎn)、可靠保存、精深加工產(chǎn)品調(diào)控、專用設施等需求。

（三）推動微生物資源的產(chǎn)業(yè)化應用

1. 以法規(guī)和標準推動功能微生物應用的安全性評價

在發(fā)明專利、生物安全、農(nóng)業(yè)安全、環(huán)境安全等領(lǐng)域 / 方向，研究制定具有一定強制性的微生物資源保藏與共享的規(guī)則及制度，避免微生物資源的流失與濫用，支持產(chǎn)業(yè)安全和健康發(fā)展。針對微生物及其代謝產(chǎn)物的作用功效不清楚、不明確，益生菌等微生物健康產(chǎn)品缺乏統(tǒng)一評價標準等問題，組織開展功效機理、功效評價研究。開展微生物健康產(chǎn)品的功效穩(wěn)定性保護技術(shù)研究，解決微生物及其代謝成分在產(chǎn)品應用中的穩(wěn)定性不佳等問題。

2. 研制多元化劑型的微生物產(chǎn)品

穩(wěn)妥發(fā)展新型化學應用的拓展策略，采用新型生物催化反應來改造并優(yōu)化現(xiàn)有的自然生物體系，從源頭創(chuàng)建合成可控、功能特定的微生物產(chǎn)品系列。針對孕婦、老年人、亞健康狀態(tài)人群等特定群體，化學、生物、材料、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的特定需求，研制劑型多元化、功能差異性的微生物產(chǎn)品，為生物安全、生命健康提供重要支撐，為天然化學品、有機化工原料擺脫對天然資源的依賴提供技術(shù)保障，全面提升微生物產(chǎn)業(yè)能級。

3. 完善微生物產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)

改進微生物創(chuàng)新產(chǎn)品的應用推廣模式，支持微生物新產(chǎn)品的惠民應用，合理發(fā)揮產(chǎn)業(yè)投資基金、風險投資、創(chuàng)業(yè)投資的作用，提升金融支持微生物產(chǎn)業(yè)集群建設的能力。積極參與微生物產(chǎn)業(yè)鏈的高水平國際合作，支持企業(yè)深度參與全球分工，加強與發(fā)達國家、“一帶一路”沿線國家開展微生物產(chǎn)業(yè)互動。建立包含微生物研究、臨床研究、技術(shù)轉(zhuǎn)讓服務、咨詢服務在內(nèi)的微生物研發(fā)服務鏈，培育微生物產(chǎn)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)外包服務機構(gòu)，支持從事微生物醫(yī)藥、微生物技術(shù)研發(fā) / 測試的外包服務企業(yè)申報技術(shù)先進型服務企業(yè)。

六、對策建議

（一）建立協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策體系

注重微生物產(chǎn)業(yè)政策規(guī)劃的頂層設計，將微生物產(chǎn)業(yè)培育成為高技術(shù)領(lǐng)域的支柱產(chǎn)業(yè)和國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，引導技術(shù)、人才、資金等要素向微生物產(chǎn)業(yè)集聚，促進微生物技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化。推動建立類似集成電路的產(chǎn)業(yè)政策體系，重點支持具有基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、前瞻性、重大關(guān)鍵共性的微生物產(chǎn)業(yè)高新技術(shù)研發(fā)，鼓勵企業(yè)、科研院所、高等院校與外國企業(yè)或機構(gòu)聯(lián)合開展創(chuàng)新平臺建設。加強創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈的深度融合，推進以企業(yè)為主體、市場為導向、“產(chǎn)學研用”相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系建設，全面增強自主創(chuàng)新能力。

（二）加強微生物產(chǎn)業(yè)科技研發(fā)綜合布局

基于特色功能微生物種質(zhì)資源，加快發(fā)展微生物組學大數(shù)據(jù)、生物信息學分析、微生物新型發(fā)酵、腫瘤免疫治療、合成生物學等微生物產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)；以技術(shù)突破為先導，合理聚集要素資源，構(gòu)建微生物產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展新模式，積極應對未來人類面臨的微生物安全、健康、制造、醫(yī)藥等重大挑戰(zhàn)。建設微生物菌種基因與生物安全大科學裝置，重點布局微生物菌種資源保藏，微生物組學，生物信息分析超算中心，微生物新基因、新化合物、新技術(shù)挖掘，生物高新技術(shù)成果孵化 5 大平臺；加強微生物學及相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論、工程技術(shù)、系統(tǒng)創(chuàng)新研究，為微生物產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展打牢科技基礎(chǔ)。完善微生物技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的高層次人才培養(yǎng)及評價工作，積極“引智”、孵化創(chuàng)新團隊，保障產(chǎn)業(yè)技術(shù)突破的基礎(chǔ)性需求。

（三）集中發(fā)展微生物產(chǎn)業(yè)集群并示范推廣

依托國家微生物種業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，保持與國內(nèi)外優(yōu)勢創(chuàng)新資源的對接合作，發(fā)揮微生物技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的先發(fā)優(yōu)勢，加快建設“粵港澳大灣區(qū)微生物安全與健康國際科技創(chuàng)新中心”。把握“微生物菌種基因與生物安全大科學裝置”“微生物組國家技術(shù)創(chuàng)新中心”建設契機，致力于孵化已掌握的微生物前沿技術(shù)，轉(zhuǎn)化已取得的微生物重大科研成果。充分發(fā)揮企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化過程中的關(guān)鍵作用，健全“產(chǎn)學研用”深度融合的創(chuàng)新體系，加速科研成果向?qū)嶋H生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，構(gòu)建技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化高效互動的微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)；適度引進先進技術(shù)，注重消化吸收再創(chuàng)新，著力發(fā)展特色鮮明、效益顯著的微生物產(chǎn)業(yè)集群；總結(jié)區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗，積極輻射國內(nèi)企業(yè)，力爭推廣應用并形成國家產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，發(fā)揮好新興產(chǎn)業(yè)示范作用。

青島新康科技專注微生物發(fā)酵技術(shù)20年，技術(shù)交流18562571582