日本生物技术的进展

日本生物技术的进展

世界生物技术作为参考系，观察日本生物技术，客观地评议日本技术。日本1868年1月3日成立明治维新政府开始引进欧美技术，经140年的发展，已成为世界上第二位的经济强国。

日本医疗药品售量占世界医疗药品市场的11%，日本高新企业风险企业的投资率为4%，不算低。

日本是一个呈弧状分布的岛国，位于亚洲大陆东部，长达3000公里。日本由本州、中国、九州、北海道四个主要岛屿及分布四周的4000多个小岛组成，统称为日本列岛。海洋生物资源丰富。日本国土面积大约37.8km2。

日本列岛跨亚热带到亚寒带。由于受复杂的地形和海流的影响很大、各地区气候差异显著。大部分地区是温暖的海洋性气候，四季分明。春天从南部冲绳开始一直到北海道美丽的樱花，由南往北逐渐盛开，形成美景。

梅雨、台风、大雪常见。梅雨期降雨，对种植水稻来说是不可缺少的。日本各处见到水稻田，大米是日本人的主食。日本列岛位于太平洋地震带。火山活动频繁，是世界上少有的多火山地带。1923年东京发生7.9级地震。日本各处见到各类温泉，人们休息的好地方。日本人喜欢到多彩频繁的温泉旅游。

国土的67%为山地、多为森林覆盖，林业生物资源不少。

Ⅰ尖端生物技术

目前世界上生物科技界的尖端课题是干细胞研究。

到目前为止没有统一的干细胞的概念。干细胞特点：即具有无限的自我更新能力，能够分化为一种以上高度分化的子细胞的能力。它实际上包括从胚胎发育到成人发育过程中各种未分化的成熟细胞。为此干细胞的概念可以理解为包括生命起源细胞，组织器官发育的原始细胞，和成体组织细胞更新换代、损伤修复的种子细胞。受精卵是一种最原始和分化潜能最大的干细胞。

日本的干细胞研究成果属世界领先地位。京都大学再生医学研究所的山中伸尔2006年8月“细胞”杂志上世界上首次发表由鼷鼠体细胞制备诱导多功能细胞的论文。其论文的主要内容：把4种基因转入小鼠的纤维原细胞，就可以让他们重新变成具有分化能力的细胞。他们把这细胞称为“诱导多功能细胞”-ips细胞。他们已证明这种方法培育出来的小老鼠ips细胞和小老鼠胚胎融合，发育成嵌合体小鼠，这证明，ips细胞、类似于胚胎干细胞，具有分化成其他细胞的功能。

2007年11月20日，山中伸尔发表了由人体皮肤细胞制备干细胞的论文。在细胞杂志和Tames Thomson在科学杂志上。其论文的内容是：人类皮细胞中取4组基因。利用小鼠试验同样方法，利用人类皮细胞中取得4组基因做试验，得到“诱导多功能细胞”ips细胞。Ips 细胞跟人类胚胎干细胞一样，具有分化成其他类型细胞的功能。干细胞的实用化有两个方向：一方面，干细胞应用于再生医疗。2006年开始山中伸弥和庆应大学的罔野荣之共同研究脊髓损伤治疗法。理化研究所研究，由干细胞制备網膜色素上细胞和红血球前驱细胞等问题。另一方面，干细胞应用于新药开发。武田药品工业公司由ips开拓新药。由干细胞培养心脏细胞、肝细胞等。

日本政府文教科学部2008年度投入22亿日元援助干细胞项目。2000年时世界上尖端生物技术专利申请数为约12000件，其中美国占40%，中国占30%，欧洲和日本在其后。日本生物技术风险企业数为334家。日本政府为了促进生物技术风险企业的培育，2005年12月颁布200余页的生物技术战略大纲，其中详细阐述了具体的战略重点及实施计划。

Ⅱ生物产业

1．生物技术发展环境

日本政府迈入21世纪后，以建立生物技术产业的竞争力为目标，陆续推出各项支援方案，建立整体产业发展环境。

（1）制定生物技术战略：日本政府认为21世纪是生命科学的世纪，因此制定了《生物技术战略大纲》，提出实现跨跃式发展的三大战略：大力充实研究开发、从根本上加速产业化进程，加深国民对科技的理解。实施生物技术战略的总体目标是实现健康和长寿（2010年癌症治愈率提高20%），提高食品的安全性和功能性（粮食自给率从2001年的40%提高到2010年的45%），实现可持续的舒适社会（到2010年生物能源的利用应相当于替代原油约110亿升/年）。

（2）改革国家科学与技术体系：日本的国家研究院正在改革。截止2001年4月59个国家研究院已经转变成为独立管理的机构。政府科技改革的另一个特点是加强资金体系的竞争性。决策者们更多地关注研究目的的创新性和原创性，而年青研究者将有更多的机会获得独立的资金支持。

（3）加大重点项目资金资助：日本政府把遗传研究作为千年计划之一。2001年生物技术产业的预算增加34.8%，生命科学研究部分的预定经费为5-35亿美元，比2000年增加了28%，其重点用于基因研究，希望透过人类基因的解析，有助于糖尿病、癌症等，疾病的治疗，其中大约有8000万美元用于3000多种蛋白质的结构分析。此外约有44亿美元用于新成立的机构。政府还拨款5300万美元支持大学实验设备，希望提升政府与大学之间的合作。

（4）推行药物试验改革：在日本企业开发的新药很难找到愿意参加药物试验的病人及医生，使临床试验困难，相关法令的限制曾阻碍了生物医药产业的发展。政府从制度指定上，促进药物获得临床试验使用许可，从而加速日本药厂的新药开发。为协助增进药厂的全球竞

阿巴斯金是大批量生产的产品。该药是大肠癌治疗药，人类抗血管内皮细胞增子因子（VEGF）“毛能克鲁尔”抗体。捷吾阿林是用放射性同位素钇90标记的抗CD20“毛能克鲁尔”抗体。抗体相关公司大兴投资1FN 2008年后急扩大。2007年日本医药品界重新组织大企业的抗体药品生产。艾滋易和阿斯德拉斯制药公司收购抗体高新企业。武田药品工业公司新成立抗体研究中心。协和发酵工业公司和其林后阿马公司合并了。日本生物技术市场的明细表中，可见日本市场的具体动向，但因篇幅所限省略。

5．生物技术公司的2007年度排行榜：生物企业排行榜是每年年初日经生物技术编辑部作成的。根据2007年日经生物技术杂志上发表的记事为基础的“话题分数”和日经BP社生物技术编辑部所属的记者投票为基础的“价值分数”来选定排列顺序。话题分数和价值分数各50分为满分。其合数来决定企业的排列顺序。话题性分数是通过日经生物技术杂志日经生物技术联线、日经生物技术年鉴、生物高新企业大全等反映各企业的情报的标志。价值性分数是反映各企业的研究开发潜力、独创性、商品开发力、企业的合并和收购或股价上升等企业成长情况的指标。排列顺序分为四类等级：冠军、亚军、季军、四级企业。

冠军

麒麟集团、武田药品工业、中外制药、宝生物

亚军

协和发酵工业、阿斯德拉斯制药、味素（加鲁比斯）、大塚制药艾滋伊、第一三共、三菱化学、安基艾斯MG·劳修大亚斯

季军

花王、日本化学、积水化学工业、富山化学工业、富士胶卷、玖拉玖苏·斯米斯玖兰、奥林巴斯、知恩滋伊模、万有制药、巴伊艾鲁药品、三得利、努巴鲁德伊斯、后亚滋、瓦伊斯、撒努伊、GE横河、雅克鲁德本社、阿斯德拉捷内加四级

苏世集团、帝人、阿后美德利玖斯、大日本住友制药、化学及血清疗法研究所、旭化成/旭化成化学、阪大微生物病研究会、医学生物研究所、加内加、日本伊拉伊利利、日本蛋产业、美拉加宝鲁天玖斯、富士录像、德鲁毛、佳巴斯、东累、生化学工业、持田制药、荣研化学、北里研究所、雪印乳业、资生堂、科研制药、DNA片研究所、东洋纺、三洋电机、不二制血、东芝、旭硝子、明治制菓、免疫生物研究所、大正制药、氨基酸化学、日本化药、奥利恩达鲁酵母工业、医药分子设计研究所、丰田汽车、合同酒精、创晶。

Ⅲ生物农业

农业相关的世界上热门课题是克隆技术和基因工程。

1．克隆技术：

克隆技术是1997年英国世界上首次培育克隆羊而诞生的新技术。所谓克隆就是同一个副本或拷贝的集合；获取同一拷贝的过程称为克隆化。细胞克隆：为某一研究目的，从大量群体细胞中分离出某类型单个细胞，由此单个细胞增殖所产生的很多细胞的集合称为细胞克隆。分子克隆：从众多不同的分子群体中分离到某一感兴趣的分子，继而经无性繁殖（扩增）产生的很多相关分子的集合，即为分子克隆 DNA克隆：DNA克隆就是应用酶学的方法，在体外将各种来源的遗传物质——同源的或异源的、原核的或真核的、天然的或人工合成的DNA与载体DNA结合成一具有自我复制能力的DNA分子—复制子，继而通过转化或转染宿主细胞、筛选出含有目的基因的转化子细胞，再进行扩增，提取获得大量的DNA分子，即DNA克隆。在分子生物学及分子遗传学领域所谈的分子克隆专指DNA克隆。

日本总理大臣“生命科学研究开发计划”基础上农林水产部推进畜产动物、医用实验动物、绝灭前的希有动物克隆事业。日本鹿儿岛畜产草地研究所培育隼人2号克隆牛。现阶段对体细胞克隆牛研讨安全性问题。出售时自己要谨慎。

畜产草地研究所、京都大学、畜产生物科学安全研究所

04年~08年

开发体细胞克隆牛的技术。研究克隆产肉的安全性

2006年予算是4747万日元

体细胞克隆猪的制造技术及种子猪的有效性研究

农业生物资源研究所、静罔中小家畜试验场

04年~06年

开发高效率的克隆猪技术。研究克隆猪后代作为种子猪的可能性2006年的予算是1639万9000日元

为了染色体健康科学的产业化开发猪后代试验动物

农业生物资源研究所北里大学

05年~07年

为新药的产业化，利用体细胞克隆的染色体开发医疗用模型猪。2006年的予算是4716万3000日元

体细胞克隆胎儿的胎盘机能的基础研究：解析分娩迟缓原因

北海道立畜产试验场

06年~08年

体细胞克隆牛分娩迟延的分子生物学解析

06年予算是100万日元

为提高体细胞克隆牛的成功率，进行发育机制的研究

畜产草地研究所

06年~10年

为了提高克隆牛的成功率，研究发育初期的影响，异常发育的因素、细胞遗传学的影响等因素

开发动物的有用技术。培育模型家畜

农业生物资源研究所

06年~08年

利用克隆技术培养转基因动物。

开发家畜系列技术

家畜改良中心

98年

应用体细胞克隆牛技术，培育转基因动物

应用机器人技术，开发胚胎操作的自动化设备

畜产草地研究所、大阪大学、东北大学、川崎大学、富士平工业、产业技术综合研究所

05年~09年

机器人技术应用到胚胎操作，开发胚胎操作自动化设备。

06年度予算是6000万日元

2．转基因技术：

转基因动物是指用DNA重组技术，将人们所需的目的基因导入动物的受精卵或早期胚胎内使外源目的基因随细胞分裂而增殖并在体内表达，且能稳定地遗传给后代动物。东京大学、农业生物资源研究所共同培育出吐黄丝的转基因家蚕。

研究人员首先共同决定蚕茧颜色的基因。蚕茧的颜色除了白色以外还有黄色、金色、橙红色，绿色等各种。决定蚕茧染色的是蚕饲料桑叶中的黄色类胡萝卜素和绿色墨黄酮。这些色素在蚕的肠道中被吸收后送入绢丝腺，并给绢丝着色。

蚕的Y（yellow bood黄血）基因控制着胡萝卜素结合蛋白表达，将CBP基因导入生产白茧系列家蚕中，成功地让家蚕产生了黄茧。如果进后能鉴定出决定粉红色和绿色的基因，采用同样的转基因方法，就可以制作任意染色的蚕丝。

Ⅳ生物能源

生物能源是世界各国研究的热点课题。生物燃料指由糖质发酵制生物乙醇和由植物油分解成脂肪酸而得的柴油。日本决定至2010年，使用换算成原油50万KL的生物燃料为目的。2006年6月日本石油连盟发表：至2010年，ETBE（指含3%生物乙醇的石油）的使用量达到汽油需要量的20%为目标。ETBT使用量年间达到36万KL，换算成原油的话达到21万KL。

生物燃料生产中主要问题是原料。若用食用物质—玉米甜菜、甘庶、植物油作为原料的话，引发粮油价格的上升，危害社会稳定。另一条路是用非食用物质作为原料，生产生物燃料。世界各国中热心研究非食用物质作为原料的课题。葡萄糖连接的纤维素是木质系生物资源的叶和茎的主要成分。农产物的废弃物中含大量的纤维素。即纤维素是稳定发生的未利用的资源。

2006年9月14日本田汽车公司着手研究生物乙醇。本田和地球环境产业技术研究中心共同发表生物乙醇研究成果。利用木质素生物技术是地球环境产业技术研究中心和本田技术中心的汤川研究组开发的。

木质系生物资源含有纤维素以外，还含有木糖、木质素及微量成分。微量成分中含有苯酚等阻碍微生物增殖的物质。

汤川工艺特点是分开微生物的增殖和物质生产过程。其结果物质生产过程中，存在阻害物质也不影响乙醇生产。利用酶的细胞表面上固定纤维素酶技术生产乙醇。不仅找到最佳发酵条件，还要对纤维素分解、发酵、乙醇精制等各步骤全盘考虑后，制定完整的工艺过程。用纤维素资源生产乙醇技术不仅国内使用而且考虑向美国巴西输出技术。

筑波大学的高新企业—产加休尔斯公司（茨城县筑波市若林恒平社长）在东南亚地区，同当地生产者合作生产生物燃料柴油的原料向日葵。向日葵是根入地深，乾期也生长的植物。农作物容易生长的雨期种植玉米，农作物不易生长的乾期种植，向日葵。葵花子作为生