近几年生物技术进震惊人,它在许多工业领域中的应用引起了广泛注意。自从生物技术被承认为先进科学技术的带头领域以来,不少日本企业迅速投入该领域的研究。
最先应用生物技术的是那些业已与发酵、制药或化学剂制造有关的企业。它们研制各种医药,有些研究成果已经商业化,并正在开辟着新市场。
例如,基因工程已使人体胰岛素、生长激素、α - 干扰素、B型肝炎疫苗和诸如色氨酸、诊断酶、限制酶、去垢酶之类的氨基酸投入生产,行销市场。
通过采用细胞融合技术和利用由此技术创造出来的细胞与细菌,今天,我们正在生产如单细胞系抗体诊断剂、除草剂、饲料、抗癌抗菌素、甚至日本清酒、果酒和面包等产品。
另外,应用细胞培养技术的结果出现了像组织培养种子和籽苗、尿激酶、β - 干扰素、α - 干扰素和人参这样的产品。
1989年,上述各类产品的销售额高达1,000亿日元。
今天,市场上还可购买到大量与生物技术有关的商品。它们包括如色层系统、聚合酶连锁反应自动装置、DNA合成器,DNA序列测定器、肽合成器、肽程序装置、生物传感器、细胞融合设备、3 - D分析蛋白结构软件等。还有各种各样的通过酶转换程序正在制造的药品和食品,如人体胰岛素、透明质酸、单细胞蛋白、寡核苷酸、环糊精、油脂等。销售这些设备和产品的市场正在迅速扩大。
下面,我们将更详细地介绍日本生物工业的发展趋势。
私营企业的研究与开发
在医药领域,1989年,日本Eli Lilly制药厂和Yamanouchi制药厂把生长激素推向了市场。同时,γ - 干扰素(抗癌剂)和促红细胞生成素得到了中央药品管理局的批准。促红细胞生成素的市场前景特别广阔,Chugai制药厂已获得继续生产该药品的许可。同时,Suntory药厂已申请制造控制皮肤癌的药品干扰素,Kirin酿造厂和Sankyo药厂已申请制造一种粒细胞群刺激素,这种药可望成为控癌和治疗感染的高效药。OKT - 3是一种肾移植抑制剂,也可望申请制造。
目前正在进行临床试验的新药有间质白细胞素Iβ衍生物、间质白维胞素Iα(—种粒细胞巨噬细胞群刺激素)和第二代组织纤维蛋白溶酶原激活剂。可望很快就会对皮膜细胞生长素、人体克隆细胞抗体(抗病毒药)、间质白细胞素6和一种疱疹疫苗进行临床试验。
许多诊断药品也正在研制和面市。特别注重对诊断和治疗非A非B型肝炎药的研究。DNA探测仪也即将投入市场。例如,Toray - Fuji仿生公司就打算出售一种探测被认为引起输卵管癌的乳头状瘤病毒的探仪,其它公司也在研制DNA探测仪。
在精细化学药品领域,正在投入巨大精力研制去垢剂酶。有两家糖厂计划大规模生产一种组合体蛋白酶,Takeda化工厂正在海外建设氨基酸工厂。
另一重点研究领域是食品加工领域,引人注H的是把生物反应器应用于食品生产。例如,Kao公司正在推销一种特制乳化油用于制造面包,制造过程中使用了脂酶固定生物反应器。Nitton Denko公司正在推销一种饱含人参汁的豆腐,那种人参是由组织培养法生产出来的。富士炼油厂正在用脂酶固定生物反应器制造一种BOB油,Meiji Seika Kaisha公司正在用这种油制造巧克力,引起了商界的注意。
生物技术运用最活跃的另一领域是农业。基于灵巧地运用植物组织培养法的育苗业也正在崛起。主要的几家种子企业,如Daiichi种子公司、植物技术研究院及其它与生物技术有关的公司如日本钢铁公司等已开始生产实生苗。通过从种子转向苗,与生物工业有关的企业也正在转向生产一种具有更高价值的产品。
1990年政府财政预算
1990财政年度国际贸易与工业部关于与生物技术有关的预算总额达84亿日元,在所有正在实施的项目中,国际贸易与工业部最为重视的是那些与全球环境有关的项目,这是一件关系到整个世界的事。1990财政年度,拨款60亿7千100万日元研究全球环境措施,帮助建立一个全球环境工业技术研究所。
1990财政年度,农业森林渔业部关于与生物技术有关的预算额达79亿零200万日元。该部还拨款39亿日元为食品加工工业开发高级生物技术,卫生与福利部关于与生物科学有关的财政预算总额达近350亿日元,是所有部中财政预算最多的这是因为该部与医疗有关,此领域的研究需要大量资金,
科学技术协会关于生物技术的预算总额高达201亿8千万日元,仅次于卫生部。这个数额比19 S9财政年度高20亿日元,增加的经费将资助日本研究开发公司提出的新课题,其中包括对食物信息的控制和蛋白聚积等课题。科学技术协会还将增加预算促使公众接受新技术和新产品。环境协会的预算无明显增加,保持在3亿日元左右。
教育、科学与文化部已为生物科学与技术研究拨款140亿日元左右,建设部拨款2亿日元进衍生物技术研究。
新进展
生物技术显著进步的标志是研究与开发的范围明显扩大。这方面的一个实例是生物技术与电子学相结合的研究正在加强。例如,80多个国内主要企业目前正在致力于研究生物传感器。
其中一些产品已经商业化,创造了约10亿7千万日元的市场。大多数产品是用于医疗的葡萄糖传感器,用于生化供氧设备的微生物传感器也非常畅销,在这方面,国际贸易与工业部正在准备使生物传感器标准化。关于如何把生物传感器应用于工业加工和环境计量的研究也很活跃。其它方面的应用研究包括用于卫生间人体健康检查的传感器、监控汽车的传感器、气味和味觉传感器。
生物技术与电子学相结合的研究可见证于最近开发的仿照神经网络信息加工功能的神经计算机,再近一点,神经计算机的神经元件也开始出现。
海洋生物工程
迄今为止,生物技术研究一直集中在陆地有机体上,而海洋是生命的发源地,今天仍然是无数生物的家乡。这些生物体生活在低温高压高盐的环境中,它们具有各种惊人的功能。
据相信,由这样的海洋生物体分泌的生物活性物质含有各种具有药效的成分。因而,旨在开发这些迷人的生物的海洋生物工程最近已引起人们的重视,这个领域的研究正在加紧进行。引起人们产生这种兴趣的主要有两件事。第一件事是1988年12月由国际贸易与工业部和24家国内主要企业联合建立了海洋生物工程研究有限公司。第二件是,1989年9月3日至5日在东京召开了第一届国际海洋生物工程讨论会。
1990年财政年度,国际贸易与24家有关公司为上述有限公司联合提供了11亿8千6百万日元的预算。其目的是开发海洋生物体中所含的精细化学药剂,这是国际贸易与工业部所属的工业科学与技术协会大规模全国研究与开发计划的一部分。特别是,该计划将利用海洋生物制造诸如酶、颜料与化妆品原料和胶粘剂等生物活性材料。另一目标是把海洋半物的独特功能并入生物传感器和生物芯片。
另外两个工业利用海洋生物研究中心正在釜石和清水两个城市中建设。两个中心都计划今年4月竣工。
所有研究中心都必须有世界各海洋的海洋生物以便使其功能受到严格的检验。出自这个目的,海洋生物工艺学研究有限公司从东京大学海洋研究实验室获得一只勘查船,并将其进行了改造。有了这只船,今年就会开始全面取样与动手研究海洋生物。
第二个激起对海洋生物工程研究兴趣高潮的因素是第一届国际海洋生物工程讨论会。来自世界各地的4)0多名研究者参加了这个会,他们报告了海洋生物工程的先进研究成果,交流看法。这次讨论会促进了全世界海洋生物工程的研究,打算第二次国际讨论会在美国召开。另一个进一步激起人们对这个领域的兴趣的因素是深海研究船Shin Vai6500号最近已交付科学技术协会所属的日本海洋科学与技术中心。
全球环境
所有迹象表明关于与全球环境问题有关的生物技术的研究将非常活跃,这是由泛美科学院提出的警告引起的,该警告指出CO2正在增加,致使地球大气变暖。植物固定CO2的能力由于我们消耗化石燃料、破坏热带雨林、不断沙化和制造酸雨而逐渐减弱。结果,每年66亿吨的CO2被制造出来,我们的生态系统吸收不了这样多的CO2,于是便导致了大气变暖。
从短期来看,减少对石油和煤的消耗也许是一种令人满意的解决途径,但这会引起经济界的巨大反响。为了提供一种长远的解决这个问题的办法,我们必须运用生物工程培育出能在分子水平上进行控制的新植物。这些新植物将更能抗干旱,抗盐与酸,将能固定更多的CO2,并可被用来绿化沙漠,复活森林。
从中期观点出发,答案将是在利用生物工艺学的用时开发更加有效的技术减少CO2的产生。基于此,国际贸易与工业部已拨款11亿3千4百万日元开发生物固定CO2技术,拨出1亿零8百万日元研制生物可降解塑料,这是一种能减轻环境负担的材料。该部还拨出7千2百万日元研制高性能化学合成生物反应器系统,这是一种能顺应环境的生产过程技术。
为了研制生物可降解塑料,1989年9月,在国际贸易与工业部的赞助下由48个私营公司建立了一个生物可降解塑料研究团体,研究工作已经开展起来。
我们已经考察了生物工程研究与发展的一般趋势与有关产品的商业化程度。我们还看到了生物工程研究与发展迅速扩大到如海洋科学与环境科学领域的事实。这种扩大对地球未来至关重要,其结果完全有希望创立对我们的环境更加相宜的工业。
[Science & Technology In Japan 1990年第3期]