改變人類生活的十大生物技術

2020-12-15 OFweek儀器儀表網

  生物技術全球議程委員會(Global Agenda Council on Biotechnology)是世界經濟論壇(WEF)下的全球網絡之一,由生物技術領域中的世界知名專家組成。近日,生物技術全球議程委員會揭曉了能夠幫助人類滿足快速增長的能源、食物、營養,以及健康需求的「十大最重要生物技術」。這十項生物技術分別為:

  化合物、能源、燃料和原料的可持續生物生產

  在 20世紀,人類活動將世界碳氫化合物化石儲備消化近半。這些儲備花費了6億年的積累,屬不可再生資源,它們的開採、精煉以及使用對人類溫室氣體的釋放以及地球氣候變暖起到了主要的推動作用。為了保持人類社會持續向前發展,則必須使用碳中性(carbon-neutral)的替代資源。實現這一目標的關鍵技術就是生物合成,也就是說利用可再生的植物生產化工、燃料也原料的生物基產品。

  實現食物可持續生產的生物技術

  人類人口的持續增長給人類糧食(以及飼料、燃料)的生產帶來了日益嚴峻的挑戰。儘管具有爭議,但農作物的遺傳改良確實支持了農業產量的增長。在2011年,全球29個國家大約種植了4億英畝的通過生物技術開發的作物,其中19個國家是發展中國家。只要管理得當,這些作物可減少農藥使用以及耕作。

  利用海水的生物工藝

  地球的70%的表面被海水覆蓋。海水是地球上最豐富的水資源,但是我們還沒有發掘出海水的全部潛力。例如,對可以在海水中生長的嗜鹽細菌進行遺傳改造,使其生長更快,用於伸長有用的產品——化合物、燃料以及聚合材料。海洋農業也是非常有前景的技術,它的基礎是來自海洋的光合作用產生的生物質,如大型藻類和微型藻。

  零排放的生物處理工藝

  依靠生物技術,零廢棄物的可持續發展目標有可能成為現實。廢棄物經過生物法再煉重新變為有用的化合物、燃料,從而實現沒有淨浪費的完美循環。生物技術的進步是的廢棄物變得簡單化,從而有利於減少有毒物質,並且有助於這些廢棄物在其他過程中的利用,推動社會逐步接近零廢棄物的可持續發展目標。

  利用二氧化碳生產原材料

  生物技術有望為解決持續上升的二氧化碳水平提供解決方案。在生物技術領域中的一些新的進展正在快速加深我們對於生物體消耗和利用二氧化碳的理解。通過利用這些自然生物系統的力量,科學家們正在開發一大批新的技術,將含二氧化碳以及1碳分子的廢棄物轉變為能源、燃料、化合物以及新的材料。

  再生醫學

  由於人類壽命的延長以及對人體損傷的修復,再生醫學已經變得越來越重要。基於各種生物材料的組織工程的發展也推動了再生醫學的發展。最近,幹細胞,尤其是誘導多能幹細胞已經證明了再生醫學的有一個重大的機會。組織工程和幹細胞(包括誘導多能幹細胞)技術的聯合將在不久的未來實現對受損或衰老器官的人類器官替換。

  藥物和疫苗的快速、準確的研發與生產

  全球性的流行病依然是人類面臨的最真實、最嚴重的威脅之一。生物技術在快速確定生物威脅、研發並生產潛在療法等方面具有巨大的潛力。前沿的生物技術已經具有了針對任何病毒目標快速生產治療藥物和疫苗的潛力。這些技術(包括信使療法、免疫療法、結合的納米顆粒、基於結構的改造等)已經為改善全球健康帶來了實質性的候選藥物或療法。

  準確、快速、便宜、個體化的診斷與預後

  尋找更好的藥物靶標,並結合納米技術和信息技術,有可能開發快速、準確、具有個性化且價格便宜的診斷與預後系統。

  改善土壤與水資源的生物技術

  耕地和淡水是地球上最為重要的有限資源。濫用和不恰當使用給這些資源帶來了威脅,同時對這些資源的需求量也在增長。生物技術的發展已經帶來 了一些技術,可以恢復這些資源的可用性。生物修復、生物再生、生物放大等新一代技術不僅可以進一步恢復這些資源,也可以提高這些資源的利用潛力。

  基因組測序推動醫療健康發展

  人類第一個基因組測序花費了13年時間和15億美元。而現在完成一個人類基因組測序則只要一天時間,花費不到1000美元。對人類30億鹼基對的分析讓我們知道,人與人之間存在數百萬鹼基對的差異。在多數情況下,這些差異不會造成任何問題,但是在少數情況下,它們會引發疾病或者是疾病易感性。我們對這些遺傳變異以及它們表型結果的理解將持續不斷地對醫學研究和實踐產生推動作用。

  這十項技術是在2012年11月12號至14號在世界經濟論壇 2012全球議程峰會(杜拜)上提出,並在2013年世界經濟論壇年會(達沃斯)上確定。「生物技術全球議程委員會提名的這些技術幾乎代表了生物技術的所有類型。廢物利用、個體化醫療、海洋農業是生物技術可以提供解決方案的幾個富有挑戰的代表領域。」擔任委員會主席的韓國科學技術高級研究院Sang Yup Lee教授說。他還表示,監管的確定性、公眾的認知以及投資是生物技術發展的關鍵推動力。

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