新冠疫情下生物医药行业发展机遇研究

袁 芳，苑朋彬，郑彦宁

（中国科学技术信息研究所，北京 100038）

2020年3月，世界卫生组织（World Health Organization，WHO）宣布全球进入新冠肺炎大流行状态[1]。新冠疫情的大流行，对社会各行各业都造成了十分巨大的影响。尽管新冠疫苗、特效药相继问世，但是直至今天，全球仍然受到新冠疫情的影响。生物医药行业作为与新冠疫情联系最为密切的行业之一，在新冠疫情防控方面发挥着重要作用。因此，受新冠疫情影响，生物医药行业也发生了巨大变化，并出现了许多技术发展机遇。

1 生物医药行业的发展现状

生物医药是指以天然的或人工制得的生物组织、生物材料等生物成分为原料，利用化学、生物化学、生物技术、微生物学、药学等学科的原理与方法，加工生产成用于预防、诊断或治疗的制品[2]。生物医药作为新兴产业，在全球的科技进步浪潮中有着良好的发展前景和蓬勃的生命力。同时，生物医药产业作为尖端科技产业，具有研发周期长、高投入、高风险、高技术、高附加值等特点[3-5]。当前，生物医药行业飞速发展，生物医药的研发备受制药公司与科研人员关注，其相关制品已成为疾病防治与诊断的重要手段。

1982年，全球首个基因重组生物制品被美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准上市，拉开了生物医药行业的序幕[6]。21世纪，全球生物医药技术在基因编辑、细胞免疫、干细胞等方面取得了诸多突破。当前，欧洲的发达国家与美国在药物生产与研发方面领跑全球，亚太国家中日本的生物医药产业发展较快，印度等东南亚国家则在生物仿制药方面发展良好。2021年7月，英国医疗健康领域调研咨询机构Evaluate Pharma发布《2021年全球生物医药行业评估暨2026年展望》报告，指出在未来5年内，全球生物医药的销售额将以每年6.4%的增长率继续保持上升趋势，预计到2026年，销售额将达到1.4万亿美元。

我国生物医药产业虽然起步较晚，但近年来我国十分重视生物医药产业，不断加大相关政策的扶持力度，使我国生物医药行业开始迅速发展，并逐步缩小了与先进国家的差距。2021年，我国在疫苗、抗体类药物、重组蛋白、血液制品、基因治疗等生物医药领域取得了十分突出的成果，其中重组蛋白药物、血液制品的新增获批上市产品数量达到2020年的6倍。2022年6月，美国弗若斯特沙利文咨询公司发布《创新小分子靶向药物独立市场研究报告》指出，2020年，我国生物医药市场规模为3 457亿元，预计到2025年，市场规模将达到8 116亿元。

2 新冠疫情下生物医药行业的政策导向

2.1 受新冠疫情大流行影响，各国政府加大对新冠相关研究的资金投入

在新冠病毒肆虐的疫情期间，快速研发出安全有效的新冠疫苗与药物成为防控疫情大流行的关键任务。全球新冠疫苗的巨大需求，促使疫苗研发处于一个“争分夺秒”的竞争环境。新冠疫情期间，美国联邦政府通过《防备和应对冠状病毒补充拨款法》《新冠病毒援助、救济与经济安全法案》等，对新冠疫苗、药物、诊断及机理等研发生产投入大量资金[7]。2020年3月，美国联邦政府通过《新冠疫情应急拨款法案》，向美国各部门总共资助83亿美元，用于疫苗、药物与诊断试剂的研发生产，以及支持疾病控制与预防中心（CDC）与各地区的卫生防疫计划等。同时，美国联邦政府通过《新冠病毒援助、救济与经济安全法案》（CARES法案），将2.3万亿美元用于刺激经济。《新冠病毒援助、救济与经济安全法案》除了向个人、企业、政府等提供多种救济援助，还旨在满足医疗产品供应、药物的研发与创新拨款等。2020年5月，美国首次提及“曲速行动”计划（Operation Warp Speed），将整合政府、军方和药企三方力量，资助100亿美元用于加速新冠疫苗、药物、检测等方面的研发进程，其中辉瑞、强生、莫德纳等制药或生物技术公司都受到该计划的资助。

欧盟及欧洲各国也相继出台了新冠疫苗研发资助计划。2020年6月，欧盟委员会提出了欧洲新冠疫苗战略，用于加快新冠疫苗的研发生产等相关进度。德国为摆脱新冠疫情带来的经济危机，于2020年推出了新冠肺炎疫情危机刺激经济计划，投入95亿欧元，用于重要药物与医疗设备的生产、新冠疫苗的研发等方面[8]。英国在新冠肺炎大流行初期就开始了对新冠疫苗的资助，并相继追加了多次拨款用于新冠疫苗研发。法国、德国、意大利和荷兰创建了 “疫苗联盟”，与多家制药公司合作研发新冠疫苗，旨在实现“欧洲本土”研发的新冠疫苗。

我国在暴发新冠疫情后，党中央、国务院都高度重视疫情的防控工作。国务院迅速成立了新冠疫情联防联控机制科研攻关组。科学技术部迅速启动了应急科研攻关项目，在病毒溯源、药物与疫苗研发、检测试剂开发、动物试验模型等方面进行了科研部署。国家自然科学基金委员会发布了“新型冠状病毒溯源、致病及防治的基础研究专项”，共资助20个科研攻关项目，每个项目资助金额约为150 万元[9]。

2.2 在整个医疗健康政策驱动下，生物医药行业呈现数字化、智能化发展趋势

新冠疫情加大了医疗负担，很多病患不得不选择线上医疗，这将数字医疗推向了一个前所未有的重要位置，推动了全球医疗健康的数字化革命。在疫情催化下，远程医疗、医疗数据的互联互通、自动化与人工智能医疗等创新趋势得到飞速发展。疫情中数字化、智能化的医疗服务所展现的优势，将使数字医疗在后疫情时代变为一种常态化的刚需。2020年5月，美国信息技术与创新基金会（Information Technology and Innovation Foundation，ITIF）发布《在新冠疫情期间建立全球数字健康系统框架》报告，指出“数字健康”有望变革全球的卫生医疗体系。欧盟则一直高度关注全行业的数字化与智能化。2021年2月，欧盟联合研究中心（JRC）在《欧洲如何成为人工智能健康领域的全球领跑者？》报告中指出，高标准的卫生系统、丰富的健康医疗数据以及强大的研究与创新生态系统，能够促使欧盟成为人工智能健康领域的全球领先者。2022年5月，欧盟委员会提议建立欧洲健康数据空间，以应对全球新冠疫情等公共卫生危机。我国在《“十四五”医药工业发展规划》中，明确提出在“十四五”期间要推动医药行业的数字化转型。2020年8月，工信部联合中国医药企业管理协会发布了《制药工业智能制造白皮书（2020版）》，从药品研发、生产、物流和质量管理等环节提出了制药工业智能制造的实施路径。

整个医疗健康政策向数字化、智能化倾斜的背景，也加速了生物医药企业的数字化转型，推动了人工智能在药物研发等相关领域的应用。生物医药企业可以在药物研发、临床研究、上市审批、药品生产、产品流通与企业管理等方面实现数字化转型，以缩短研发周期、降低成本、控制生产风险等。例如，大多数生物医药产品的研发，离不开庞大的基因数据、蛋白质数据、临床数据和生物医药企业的数字化转型不仅方便数据的管理与使用，还可以利用大数据、人工智能、云计算等技术，通过计算机模拟与预测，快速筛选、设计、优化候选药物。生物医药企业通过数字化、智能化转型，构建以人工智能为驱动的数字化实验室、生产线，通过数字化精准管理采购、生产、流通等环节，最终形成具有智能化研发平台、数字化供应链等智能化、数字化基础设施的生物医药企业。

2.3 全球生物安全防御战略，使生物医药行业的监管更趋严格

近年来，随着DNA测序、基因编辑以及合成生物学的快速发展，生物技术正在从医疗健康、环境保护、农业育种等方面改变着人类的生活方式。但是，生物技术的快速发展也带来一系列的安全威胁。2020年11月，卡内基国际和平基金会发布《生物技术的福与祸》报告，指出大多数国家，甚至全球范围内的生物技术监管准则和机制都缺乏必要的监督，生物安全方面缺乏强制性的全球标准和问责机制。受新冠疫情大流行的影响，多国政府都意识到开展生物防御安全战略的必要性。

美国长期重视生物安全防御能力建设，并且在近两年持续关注如何应对生物威胁，重新制定、调整和完善生物安全防御战略，提高生物安全防御的基础研究能力，加强对生物威胁事件的早期预警与防控工作。2021年以来，美国先后出台了新冠疫情响应的事后分析报告、生物防御阿波罗计划、《生物防御愿景》备忘录、雅典娜推进阿波罗生物防御计划等生物安全防御战略。美国生物防御政策侧重对新冠、炭疽、流感等导致动植物的疾病等重大生物事件的应对，不仅加大相关疫苗、药物、检测的研究与开发力度，还重在建设与提升生物防御的监测预警系统，例如建立数字病原体监测系统、国家公共卫生数据系统、国家病原监测预报中心等。数字化的监测系统，对生物医药企业在研究与生产过程中产生的病原体泄露等生物安全事件可以起到快速监管的效果。

欧盟也深刻意识到应对生物防御事件的重要性，以新冠疫情为切入点，着手各项生物威胁准备计划。2021年2月，欧盟委员会启动名为“HERA孵化器”的欧洲生物防御准备计划。2021年3月，欧盟启动“欧盟医疗计划”（EU4Health），投入51亿欧元以应对跨境健康威胁，促进药品供应，建立更强大的卫生系统。此外，欧盟在《欧洲绿色协议》中增加“新生物多样性战略”以预防和增强应对人畜共患流行病的能力等。欧盟近两年的生物防御战略主要用于应对新冠疫情的挑战，特别重视对本土生物医药相关行业的发展，扩大与提升本土药物研发与疫苗生产的能力。尽管新冠疫苗等相关产品的需求巨大，但欧盟并未放松对其的准入、上市审批等要求，例如欧洲药品管理局（EMA）还成立了新冠特别小组，旨在促进相关产品的研发管理和监督。

近年来，我国的生物安全事件也不断进入公众视野，问题疫苗、基因编辑婴儿、新冠疫情等事件凸显了生物安全防御的重要性。2021年4月15日，我国正式施行《生物安全法》，这标志着我国生物安全防御迈进了一个新的阶段。我国将依托《生物安全法》，聚焦生物安全防御机制，尤其是针对生物技术的研发与应用、病原微生物实验室的生物安全、人类遗传资源等生物资源的安全、生物恐怖袭击、生物武器威胁等生物威胁事件，都做出了明确的监管与应对管理措施。我国生物医药行业的监管政策逐渐完善，相关的产品质量将进一步得到更多保障，而问题疫苗等生物安全事件将随着《生物安全法》的实施日趋减少。

3 后疫情时期生物医药行业的技术发展机遇

3.1 mRNA技术

信使核糖核酸（mRNA）负责把遗传信息从DNA上传递到核糖体上，参与蛋白质的合成过程。1961年，mRNA首次被发现并提取出来[10]。1990年，mRNA参与蛋白质合成的机制被首次确认[11]。此后，mNRA技术得到快速发展，科学家与生物医药公司开始尝试将mRNA技术应用于癌症治疗等领域。2020年底，德国BioNTech公司与美国莫德纳公司研发的mRNA新冠疫苗先后从美国食品药品监督管理局获批紧急使用权，这是mRNA技术成功应用的首个成果。mRNA技术经过多年的基础研究积累，借助新冠疫情的催化效果，最终迎来了快速发展的黄金时期。在《麻省理工科技评论》期刊发布“2021年全球十大突破性技术”中，mRNA疫苗被列为其中之一。全球对mRNA疫苗都给予了高度关注，甚至有科学家预测mRNA技术将有可能获得诺贝尔奖。被誉为诺贝尔奖风向标的拉斯克奖则在2021年度颁发给了mRNA疫苗开拓者。

3.1.1 产业层面，新冠疫情使mRNA技术得到更广泛的商业化应用

新冠mRNA疫苗的成功，使仅成立12年的莫德纳公司一举成为全球第三大疫苗生产企业。国际制药巨头渤健、辉瑞、安进等，以及国内的恒瑞、君实、石药等，都纷纷在mRNA技术上开展布局。例如，2021年8月赛诺菲以32亿美元收购了mRNA药物研发公司Translate Bio。事实上，mRNA技术除了应用于新冠疫苗开发外，还可以应用于其他传染病的防治，以及癌症及罕见病等多种疾病的治疗，可以说mRNA技术为疾病的预防和治疗提供了新思路。据中国食品药品网数据显示，目前全球mRNA药物研发项目中几乎一半的项目属于传染病领域，肿瘤领域相关项目约占1/3。目前，经美国食品药品监督管理局正式审批上市的mRNA药物仅有两款，且均用于治疗新冠，分别是BioNtech公司的BNT162b2和莫德纳公司的mRNA-1273，而其他mRNA药物大多处于早期研发试验阶段。

3.1.2 技术层面，mRNA作为新兴技术仍有较大的改进与迭代空间

mRNA不需要进入细胞核就可以发挥作用，与DNA相比，具有更快的转染效率。此外，mRNA具有较低的免疫源性，有更高的安全性。在生产制备过程中，mRNA技术过程简单且成本更加低廉。当前，全球对mRNA技术的研发投入持续增加，mRNA作为一种新兴技术，处于行业发展的早期阶段，在技术上仍有较大的改进与迭代空间。要将mRNA技术真正落地应用于其他疾病的临床防治中，还需要在mRNA的合成、修饰及递送三个环节中进行进一步完善。例如，解决目标蛋白与靶点反应的持久性问题，进一步提高临床安全性，开发更加高效无毒的递送系统等。我国的mRNA技术起步较晚，从事mRNA技术研发的企业较少，但近两年在mRNA技术上的研发投入也显著增加，将来通过技术积累、专利壁垒构建等，我国mRNA技术也有望取得更多显著成果。

3.2 人工智能辅助药物研发

在新冠疫情暴发初期，对治疗新型冠状病毒新药的紧迫需求，使得人工智能辅助药物筛选被许多科研人员及制药企业关注。例如早在2020年2月4日，英国人工智能公司BenevolentAI就发表了相关论文[12]。BenevolentAI公司基于其生物医学知识图谱人工智能平台，通过对数以万计已上市的药物进行虚拟筛选，检索出抗风湿类药物巴瑞替尼可能对防治新冠肺炎有效。2020年11月，巴瑞替尼获得美国食品药品监督管理局的紧急使用授权，用于新冠患者的治疗。随着人工智能技术的快速发展，先进的算法使人工智能筛选或预测结果更加准确。例如，谷歌旗下DeepMind公司研发的新一代人工智能系统AlphaFold解析的蛋白质结构与目前使用冷冻电子显微镜、核磁共振等工具解析出的结果相差不多，极大地推动了人工智能辅助药物研发的应用进程。在《麻省理工科技评论》期刊发布的“2020年全球十大突破性技术”中，人工智能辅助药物设计被列为其一。在CB Insights发布的“2020，改变世界的十二大领域”中，基于人工智能的蛋白质预测也被列为一大技术领域。2020年与2021年，《科学》期刊连续两年将人工智能预测蛋白质结构列入年度十大科学突破。

3.2.1 产业层面，人工智能公司与生物医药公司的合作日趋紧密

在新冠疫情下，人工智能辅助药物研发令人工智能与生物医药公司看到了极大的机会：人工智能作为药物研发的强大加速器，能够大幅度缩短药物研发进程，同时降低研发成本。因此，诸多大型医药公司开始与人工智能初创公司合作，各自合作的侧重点有所不同。例如，赛诺菲与Exscientia公司合作侧重筛选小分子候选药物；默克与英矽智能合作侧重新型小分子的设计；辉瑞与Atomwise公司合作侧重筛选靶蛋白的潜在候选药物；诺华与BenevolentAI合作侧重寻找药物潜在的新适应症；强生与ConcertAI公司合作侧重临床试验多样化的设计。

3.2.2 技术层面，生物医药研发领域应用人工智能技术时应防范技术滥用

从药物研发的过程看，人工智能技术已经在药物发现、临床前药物研究、临床试验等诸多环节中具有相应的应用场景。在技术层面上，人工智能辅助药物研发还有很多完善的空间。目前，为了提高人工智能筛选及预测的精准度，其技术难点主要在于底层知识图谱的构建、模型的训练，以及高性能计算设施提供的算力支撑等方面。尽管人工智能辅助药物研发具有极大应用潜力，但是后疫情时代人工智能辅助药物研发的机遇与挑战并存，发展的同时也面临着诸多风险问题。相关的监管政策仍有待完善，若该技术被滥用，则有可能加速生化武器的生成。例如，Collaborations Pharmaceuticals公司测试了反向使用其开发的药物毒性预测人工智能工具MegaSyn分子生成模型，结果在6个小时内生成了40 000个有毒化学品[13]。该测试实验为人工智能辅助药物研发敲响了警钟。开源的软件以及公共的毒性数据库等都为该技术的滥用提供了便利条件，人工智能辅助药物研发技术的相关监管政策需得到更深一层的完善。

4 后疫情时代我国生物医药行业的发展建议

（1）关注新机遇所带来的创新要素，提高我国生物医药的研发能力。新冠疫情的全球大流行，严重影响着新一轮科技革命与产业变革的发展。新冠疫情使生物医药行业的研发投入大大增加，基础研究势必得到飞速发展。应重视新冠疫情为生物医药产业带来的新发展机遇，时刻关注与跟踪全球科技创新动态，充分利用大数据、互联网、生物信息和人工智能等技术，提升先进研发基础理论和技术，快速占领新一轮的生物医药产业的市场高地。此外，我国生物医药企业可多关注回归的海外人才。新冠疫情的大流行，使不少人才选择回国发展，携带着技术知识的人才的加入势必会为我国生物医药行业注入新的力量。

（2）以新冠疫情防控为契机，把握“双循环”发展格局，做大做强我国生物医药企业。生物医药行业前景广阔，但其行业壁垒比较高，对我国生物医药企业来说，想要在国际市场立足，仍存在一定的挑战性。受新冠疫情的影响，我国生物医药行业具有很大的突破机会。新冠疫情对全球供应链造成了极大冲击，严重影响了国际贸易往来，各国也开始重视本土产业的发展。因此，在双循环发展格局下，需重视我国国内生物医药产业链的大循环主体，严格遵守生物安全监管机制，发挥本土优势，推进国内生物医药行业的发展。我国生物医药行业已有一定的积淀，后疫情时代，我国医药行业有望进一步被激活，相关的技术创新有望提速。

（3）形成生物医药产业联盟，寻求全行业的合作共赢。新冠疫情中，部分口罩、防护手套等技术含量不高的企业临危受命，加速生产，起到了供应市场的重要作用，但另一方面，也暴露出市场需求和未来产业布局间存在的矛盾。随着新冠疫情的逐渐好转，在疫情中兴起的技术含量不高的生物医药行业可能会面临停产或被淘汰的困境。因此，政府部门、企业与科研机构等应形成联盟，共同应对后疫情时代可能出现的挑战。以企业为主，政府部门牵头，科研机构参与，对于生物医药行业的共性难题进行合作探讨，找到突破口或解决方案。此外，我国生物医药企业还需多与全球技术创新企业开展合作，广泛吸纳全球的创新资源要素，提高技术竞争力与创新水平，加快研发进程。