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——回顾历史  重视现在  奔向未来

　　四、我国生物芯片产业化的前景
　　（一）市场
　　正如前文所分析的那样，生物芯片的巨大的潜在市场已是不容置疑的。但若要成功地实现产业化，现实市场就显得更加的重要。现实市场主要有两方面，一是在其它工具无法替代的应用领域，二是生物芯片比其他方法有着更好的价格功效比的应用领域。
　　严格说来，在有生命活动的地方，在需要对生命活动进行分析的地方，都是生物芯片的潜在市场。尤其在需要对多种生命物质的存在和活动进行规模性分析的时候，生物芯片的优势就会非常明显。生物芯片的市场范围是巨大的，其应用领域的不断扩展需要各行各业工作者一个理解接受的时间过程以及芯片公司市场营销人员的努力。在此，本文仅就大家谈论较多的几个较大领域进行分析。
　　1、药物筛选和新药开发。
　　由于所有药物（或兽药）都是直接或间接地通过修饰、改变人类（或相关动物）基因的表达及表达产物的功能而生效，而芯片技术具有高通量、大规模、平行性地分析基因表达或蛋白质状况（蛋白质芯片）的能力，在药物筛选方面具有巨大的优势。用芯片作大规模的筛选研究可以省略大量的动物试验甚至临床，缩短药物筛选所用时间，提高效率，降低风险。
　　例如：美国一家医药公司曾经筛选到一种新的化合物，在动物实验中表现出良好的降血脂功能。但是，这种化合物有没有可能被开发成一种降血脂药物？对于这样的新药研究，往往需要投入至少数百万的资金才有可能得出明确的结论，而在投入巨资研究到最后阶段，发现问题而被否决的药物是屡见不鲜的。为了花最少的代价判断这种新药研究的前途，这家公司与研制基因芯片的公司合作，用一种可以同时检测与血脂合成调节相关的、现已知道的全部基因的表达情况的基因芯片，对新的化合物进行了分析。结果发现这种化合物对血脂基因表达的方式与过去被否决的一种药物的方式是一样的，而与市面上销售的占主导地位的降血脂药物的作用有很大的不同。鉴于这个原因，公司决定停止对这个化合物的进一步研究开发，从而避免了有可能超过亿元的损失。
　　另外，随着人类基因图谱的绘就，基因工程药物将进入一个大发展时期，在基因工程药物的研制和生产中，生物芯片也有着较大的市场。以基因工程胰岛素为例，当我们把人的胰岛素基因转移到大肠杆菌细胞后，我们就需要用某种方法对工程工程菌的基因型进行分析，以便确证胰岛素基因是否转移成功。过去人们采取的方法叫做“限制性片段长度多态性”，简称RELP，这种方法非常地烦琐复杂，在成本和效率方面都不如基因芯片，今后被芯片技术取代是必然的趋势。
　　随着WTO的临近，国内医药产业自主开发具有知识产权的新药将成为大型医药公司的必然选择。通过使用基因芯片筛选药物具有的巨大优势决定它将成为本世纪药物研究的趋势。单此一项，基因芯片面对的就是数以十亿计的国际市场和处于迅速增长的国内市场。目前，购买一套芯片的读取分析设备仅需要几十万元，购买上海联合基因公司的一全套17.5个克隆，代表4万个基因的芯片也不过6.5万元，由于在人体的单一组织中，大致只有十分之一的基因会表达，因此在单一组织针对性实验中，购买有针对性的分类芯片就够了，这类芯片目前国内售价不过数千元左右。且不说随着规模的扩大和技术的提高将带来芯片成本和价格的下降，以目前的芯片价格来看，用于药物筛选和新药的开发生产已经具备了经济上的可行性。
　　2、中药基因组学研究和我国的中药现代化。
　　中药基因组学的含义是通过现代科学技术手段结合传统中药理论和现代科学理论，将中药的药性、功能及主治与其对特定疾病相关基因表达调控的影响关联起来，在分子水平上用现代基因组学，特别是功能或疾病基因组学的理论来诠释传统中药理论及作用机理。能够做到这一点，将极大的推动我国几千年悠久深厚的中药文化资源得到进一步的发展和弘扬。近几年来，中药资源的开发工作日益热烙，中药现代化的呼声很高，国际国内各路资金涌向中药开发领域。中药现代化是我国“十五”目标，政府也给出了诸多优惠政策与以扶持，科技部2000年共拨出5000万元资助中药现代化项目，远高于1999年的900万元。

　　基因芯片具备的快速大量基因表达检测能力使其成为为中药机理等研究工作的最有优势的研究工具，从功能和效率方面都难以由其它工具所代替。从目前芯片的市场售价来看，芯片工具也已经具备了经济上的可行性，这使其市场具有较大的现实意义。
　　3、疾病诊断
　　基因芯片作为一种先进的、大规模、高通量检测技术，应用于疾病的诊断，其优点有以下几个方面：一是高度的灵敏性和准确性；二是快速简便；三是可同时检测多种疾病。如应用于产前遗传性疾病检查，抽取少许羊水就可以检测出胎儿是否患有遗传性疾病，同时鉴别的疾病可以达到数十种甚至数百种，这是其他方法所无法替代的，非常有助于“优生优育”这一国策的实施。又如对病原微生物感染诊断，目前的实验室诊断技术所需的时间比较长，检查也不全面，医生往往只能根据临床经验做出诊断，降低了诊断的准确率，如果在检查中应用基因芯片技术，医生在短时间内就能知道病人是哪种病原微生物感染；而且能测定病原体是否产生耐药性、对哪种抗生素产生耐药性、对哪种抗生素敏感等等，这样医生就能有的放矢地制定科学的治疗方案；再如对具有高血压、糖尿病等疾病家族史的高危人群普查、接触毒化物质人群恶性肿瘤普查等等，如采用了基因芯片技术，立即就能得到可靠的结果，其他对心血管疾病、神经系统疾病、内分泌系统疾病、免疫性疾病、代谢性疾病等，如采用了基因芯片技术，其早期诊断率将大大提高，而误诊率会大大降低，同时有利于医生综合地了解各个系统的疾病状况。
　　人类所有疾病都直接、间接与基因有关，根据基因概念，人类疾病可分为三大类。第一类为单基因病。这类疾病已发现６０００余种，其主要病因是某一特定基因的结构发生改变，属于单基因病的如多指症、白化病、早老症等。第二类为多基因病。这类疾病的发生涉及两个以上基因的结构或表达调控的改变，如高血压、冠心病、糖尿病、哮喘病、骨质疏松症、神经性疾病、原发性癫痫、肿瘤等。第三类为获得性基因病。这类疾病由病原微生物通过感染将其基因入侵到宿主基因引起。随着越来越多的遗传病和其他疾病的相关致病基因的发现，通过生物芯片进行疾病的诊断、预防和设计针对性的治疗方案的优势将越来越明显。尽管芯片诊断方法与传统诊断方法相比，在现阶段并不是都具有成本等方面的优势。但随着基因研究的深入，越来越多的疾病更加适宜采取基因诊断，基因诊断的实用性不断提高，目前适用范围已从遗传病逐步扩展到感染性疾病、肿瘤、心血管疾病、退行性疾病、寄生虫病等。
　　在我国，生物芯片技术出现以前，基因诊断就已经有了较大的发展，被列为国家“863”高科技项目，在“七五”期间已取得了相当大的成绩。目前，在上海、北京、广东、广西、黑龙江、四川、湖南、江苏、山东、辽宁等地都已开展了遗传病基因诊断工作，为我国计划生育和遗传保健工作起了积极的作用。由于我国是一个幅员辽阔、人口众多而经济发展和文化素养又很不平衡的大国，据近期一次出生人口缺陷调查资料表明，各种先天性缺陷和遗传病占总人口的13%，因而基因诊断在我国是大有作为的。基因芯片的出现只是将目前的PCR基因诊断技术更加进一步的改进和完善，使应用范围增大，而基因诊断的市场是现实和处于快速发展中的，因而可以预料该部分市场可望成为基因芯片首先开拓的领域。
　　4、环境保护及其他
　　在环境保护上，基因芯片也广泛的用途，一方面可以快速检测污染微生物或有机化合物对环境、人体、动植物的污染和危害，同时也能够通过大规模的筛选寻找保护基因，制备防治危害的基因工程药品、或能够治理污染源的基因产品。基因芯片还可用于司法，现阶段可以通过DNA指纹对比来鉴定罪犯，未来可以建立全国甚至全世界的DNA指纹库，到那时以直接在犯罪现场对可能是疑犯留下来的头发、唾液、血液、精液等进行分析，并立刻与DNA罪犯指纹库系统存储的DNA“指纹”进行比较，以尽快、准确的破案。另外芯片技术可以用来筛选农作物的基因突变，并寻找高产量、抗病虫、抗干旱、抗冷冻的相关基因，也可以用于基因扫描及基因文库作图、商品检验检疫等领域。目前该类市场尚待开发。
　　5、研究工作
　　生物芯片在研究领域的应用前文已有大量叙述，其市场容量的大小一方面取决于国家的科研经费投入，另一方面取决于有实力的公司对生物产业前景的看法。
　　（二）生产
　　1、制造技术
　　基因芯片从实验室走向工业化却是直接得益于探针固相原位合成技术和照相平板印刷技术的有机结合以及激光共聚焦显微技术的引入。它使得合成、固定高密度的数以万计的探针分子切实可行，而且借助激光共聚焦显微扫描技术使得可以对杂交信号进行实时、灵敏、准确的检测和分析。生物芯片是一个学科高度交叉的领域,必须依靠多学科的科学家和工程技术人员通力合作。芯片技术原理并不复杂，就其制作涉及的每项技术而言，我国已具有实际能力。芯片如何实现各种相关技术的整合集成，是我国发展生物芯片的难点。
　　但是，若要实现芯片分析过程的全集成即制作芯片实验室，对我国精密机械、微加工等相关工业技术则是一个较大的挑战。
　　2、基因、蛋白质等前沿研究
　　对生物芯片工业来讲，除去制作技术外，关键就是芯片上放置的基因和蛋白质等物质了。如果制作用于检测某人核苷酸多态性以诊断某种遗传病，或者用于基因测序，那么芯片探针上一般放置的是有8个碱基的寡聚核苷酸片段，基因芯片和蛋白质芯片则相应放置的是基因标志性片段EST（可表达的基因标志性cDNA序列片段，可以通过对mRNA的双端尾侧的几百个碱基进行测序得到）、全长基因或蛋白质。因此制作生物芯片首先要解决的是DNA探针、基因以及蛋白质的尽可能全面和快速的收集问题。
　　对于这个问题，我国第一军医大分子生物学研究所所长马文丽教授利用自行发明的一种分离基因的新技术已成功地解决了国内开发DNA芯片研究首先面临的大量收集基因探针的难题，并设计出符合我国国情的DNA芯片研制的技术路线，上海联合基因公司也已经建立了国内第一家自己的基因库,公司利用拥有专利的全长基因高效克隆技术，大大提高了工作效率，至1999年9月，在一年时间内获得了27000组UniGene,包括8000条人类全长基因，其中4000条人类全长新基因，而最近数据显示，该库的UniGene已经增加到了40000组，全长基因到了9000多条，新基因到了5000多条。基因库的发展为基因芯片的发展打下了坚实的基础。最令人欢欣鼓舞的是从美国归来的陈晓宁教授将世界三大基因库正式放在了中国，并将其中最大的一个——人类基因克隆库赠送给国家，这三大基因库分别是：人类基因克隆库；人类基因探针库；小鼠基因克隆及探针库。三库落户中国十分有利于我国生物技术公司方便快速地利用，无疑将大大地促进我国生物芯片产业的发展。
　　目前基因芯片上面使用最多的是基因标志性片段EST，可以从公共数据库中查找获得。DBEST是目前最大的一个公共数据库，至1996年夏天，它就已收集到了40万种EST。目前，国际数据库中所储存的EST数量正以每日1000多个的速度增加着。据估计，两三年后，就可以由此生产出包含全部人类或小白鼠基因（可表达基因）的基因芯片。关于EST，虽然美国政府授出了数量巨大的EST专利，但由于EST是生命体内客观存在的物质，其功能具有不确定性，因此各国政府都不支持EST的专利申请。在我国的专利保护范围内也找不到EST，应该说，我国企业在国内市场使用公共数据库中的EST序列基本不存在专利问题。
　　由于公开渠道资源相对有限，基因和蛋白质的更全面的获得要依赖于前沿生物领域的研究进展，而且芯片上功能基因和致病基因的使用还将牵扯到专利问题，如果我国生物界在新基因发现和克隆以及蛋白质研究方面不能处于领先地位的话，这将成为相关生物芯片产业发展的不利条件。但是，可以看到，随着国家投入的加大和民间资金的积极参与，我国在基因测序和全长基因分离克隆（如联合基因公司）等基因前沿研究能力方面已经居于世界前列，而且，由于我国民族和人口众多，人口流动性小，生物多样性十分丰富，各种疾病和独特生理现象的家系资源丰富，因此，我国在新基因发现和克隆方面是具有优势的。
　　由以上分析可以得出，生物芯片有着巨大的潜在市场和可观的现实市场，我国在生物芯片的制作方面虽然有一些劣势方面，但也存在着不少优势方面。该行业在我国有着广阔的发展前景，有能力和优势的相关公司应该积极介入。（需要生物芯片科研合作、产品购买、技术转让与交流、芯片投融资，请联系：戴天岩，手机：13051069337，E-mail:davad311@126.com，msn:davad311@hotmail.com,qq:104974415。）

注：以上观点，转载者没有做评论，只代表作者发表文章年代的个人观点。

来源于：2000年09月证券时报全景财经（长城证券　李卫红）