孟八一:中美生物技术脱钩的可能与影响


 

 

2022年9月12日,美国总统拜登签署了一项‘鼓励美国生物技术生产和研究’的行政命令,意在鼓励美国进一步加快生物技术发展,降低美国对海外生物制品的依赖,同时,也意在回应中国对美国在生物技术方面的挑战。这是继同年8月,拜登签署‘芯片法案’后,明显针对中国的另一项法案。

 

为什么美国会提出这样的法案?生物技术和生物经济真的那么重要吗?中美之间在生物技术上有着什么样的联系?中国和美国在生物技术上会脱钩吗?能脱钩吗?会以怎样的方式脱钩?一旦脱钩,对中美双方有哪些影响?

 

本人不懂生物技术,仅就文献材料,谈一下自己的看法,一定错误百出,仅为引起大家的注意。错误之处,敬请指正!

 

 

 
1
为什么美国会通过生物技术法案?

 

 

美国对中国生物技术发展的警惕,由来已有,美国在API和基因测序等方面对中国的依赖,一直在美国饱受争议。2020年新冠爆发,美国发现,其用于抗疫的绝大多数物资,不得不向中国购买,叠加2018年开始的中美贸易冲突,和后来的意识形态对抗,加剧美国对中国生物技术发展的担忧。

 

也正是美国,从上世纪70年代开始,不断把化学和生物制造移出美国 ,转移到了中国和印度,其空心化制造窘境,造成他对海外的依赖。摆脱对中国的依赖,吸引美国制造回归美国,对所谓‘美国安全’显得十分重要。正是在中美对抗和疫情政治冲突大背景下,拜登政府先是出台‘芯片法案’,紧接着出台‘生物技术发展法案’。

 

我国是基因测序大国,目前承接了全球测序业务的大约11%,美国一部分政治家,一直反对美国将大量的基因测序拿到中国,甚至威胁说,中国已经并且正在收集世界体量最大、数量最多、多样性最丰富DNA数据。他们认为,中国在测序、蛋白质合成、基因剪辑技术、CAR-T的中下游产业已经超过美国,对美国国家安全形成了威胁,所以,需要向芯片产业那样,收紧对中国生物技术的贸易,交流和互动。以阻止中国生物技术发展。

 

 

 

2

生物技术和生物经济真的那么重要吗?

 

 
1
什么是生物技术和生物经济?

 

 

1)所有生物工程和基因改造的生物系统,都称之为生物技术,由此而产生的经济,称之为生物经济。

 

2)第一代和第二代生物技术

 

第一代生物技术,是基于基因在不同物种之间转移(transferring)和修饰(modification)的技术;

 

第二代生物技术是基于对基因的识别(reading)和编辑(writing)的技术,也称之为基因‘读写’技术。

 

3)合成生物技术

 

把现代工程学概念引入生物技术的一门学科,是一门极端依赖数据(大量的高质量数据)、依赖数字转化(data transformation)、依赖自动化(automation)、依赖对DNA‘阅读’和‘编辑’,促成信息与物质可互换可替代的科学。也有人说,合成生物学是从试验科学进入 ‘数据密集型科学’的第四范式科学。

 

我个人理解,合成生物学是现代生物学、计算机学和现代工程学融合为一体,理解生命,设计生命,改造生命,创造生命的一门学科。

 

 
2
生物技术和生物经济的重要性

 

 

19世纪是化学世纪,20世纪是物理学世纪, 21世纪应该是生物学世纪。20世纪初的量子力学导致了核武器,它改变世界军事和外交。上世纪80年代物理学的发展,产生半导体经济和计算机学经济,它改变并且仍然在改变着我们现今的生活。

 

2035年,生物技术将影响全球60%的物理输入(physical input),所涉及的经济规模将达到4万亿美元/年。到2050年,世界人口将从现在的80亿,提高到100亿,多出来的20亿人口的吃喝拉撒,将主要靠生物技术进步来解决。英国赢了19世纪,美国赢了20世纪,中国能不能赢21世纪?

 

 

 
3
中美生物技术和生物经济状况

 

 

有关生物技术和生物经济的定义和界限一直很模糊,所以,统计数据也千差万别。例如,从1950年以来,美国就一直对半导体、矿业、汽车等做经济学统计,而至今,也没有生物经济的准确数据。以下数据,仅供参考,可以看出中美两国生物技术和生物经济的大概情况。“以下数据”

 

 
1
美国生物技术和经济概况

 

 

2019年美国的生物技术收入大约是4000亿美元,应该超过了美国半导体、矿业和服务业收入,占美国当年GDP的2%。美国生物技术产业大概分为三个板块:biologics、GM农作物、生物化工,Biologics大体代表了医药和医疗。如图-1所示:

 

 

资料来源:参考文献(1)

 

 

2020年美国生物技术收入,大概达到了5300亿美元。2017年美国生物技术生产的化工品,达到1000亿美元,相当于美国化工收入的1/5。Biologics中的医药,主要指大分子生物药,和其他血液制品等等。

 

 
2
中国生物技术和经济概况

 

 

我国的生物技术和生物经济很少有官方正式统计发表,也未见其他媒体比较详细的报道。这可能还是由于定义和界限不好划分的缘故。但是,从零星的新闻发布可以感觉到我国的生物技术和生物经济的发展。

 

例如,2015年商务部外贸局说,2015年中国生物经济达到约7000亿美元,预计,2020年的目标是达到1.6万亿美元。在我国的十三五规划中,2020年生物技术收入达到GDP的4%(大约6000亿美元),生物园区总量达到100个,预计生物园区收入超过15亿美元。

 

2020年,我国批准的27个抗体药物中,有9个是我们自己生产的抗体。

 

在生物技术方面,中国已经走出大多数依赖其他国家的状况,很多技术和领域实现了自主创新,中国不但成为新技术的贡献者,而且,在个别领域,中国还是领导者。

 

需要指出的是,私人投资一直是政府扩张生物技术产业的主要支持者。在整个生物技术投资中,政府投资占大约20%,而80%是企业或私人投资。2019年中国私人投资biotech达到144亿美元,同期美国私人投资只有104亿美元。

 

由于统计学误差,和统计口径的不同,也是由于生物技术和生物经济界限模糊,究竟谁有多少,谁也说不清楚,只能估计个大概。

 

 
3
中美之间生物技术联系

 

 

中国和美国生物技术的互相联系,发生于上世纪80年代的中国改革开放。中美之间的生物技术交流主要通过投资(钱)、留学生(人)、贸易(物)、交流(信息)四个途径进行。

 

1)钱(capital):改革开放的早期,主要是美国向中国的投资,包括建厂,办企业等等。早期在中国建合资企业,不但带去了产品,也带去了生产技术,和现代管理方法,为此,美国得到了廉价劳动力,产品,和部分的环境污染转移。中美各有所得。

 

在资本市场方面,2019年之前,主要是美国向中国的投资。2019年之前,中国生物技术发生的并购重组,67%的钱,是来自美国,中国生物技术风险投资27%来自美国。2010年后,中国资本开始进入美国,2017年达到高峰。但是,中国对美国的投资大多是控股投资,资本意义不大。

 

2)人(personnel):长年以来,中国在美国的留学生和访问学者大约30万-50万的规模,这些留学生和访问学者构成了美国科学界、大学、科学企业的高能力劳动力。据说,美国AI人才中,76%是来自中国,在生物技术领域,也就不言而喻了。同时,2000年后,美国大批海归回国创业,也形成了美国相中国的人才流动,这些海归,是中国新型制药企业、创新药的主动推动者,的心体力行者,带回了美国的知识,产品,管理方法,和先进技术。

 

3)物(material):美国强烈依赖中国的产品制造和商业服务,美国75%的API来自中国,中国需要美国的高端仪器和高端耗材。

 

4)信息(information):看不出美国对中国的信息依赖。中国在基础科学,科学技术商业转化方面强烈依赖美国。中国每年花费大量金钱购买美国的专利。

 

 

 

4
中美的生物技术会脱钩吗?

 

 

与半导体技术,计算机技术的硬科学不同,生物技术是一种软科学(例如,医学,制药)。半导体和计算机可以量化,切断硬件供给和中断IP交易,就可以大幅度的阻止对手的发展。生物技术不同,它的基础知识的传播、商业转化技术(idea)的扩散,大多是通过会议、媒体、人与人面对面的交流和彼此间的理解而发生的。一纸合同可以明确半导体和计算机的义务和责任。

 

生物技术往往是一纸合同说不清,要靠人与人交流才能发挥合同功能。这也是为什么生物技术和制药技术的IP争议、合同诉讼,要比半导体和计算机产业复杂的多。生物技术更多的是人与人之间默契合同(tacit agreement)使然。

 

所以,生物技术脱钩不会像半导体和计算技术那样容易。正是由于生物技术的软科学,弥散性传播的特点,无论通过什么法案,通过第三国,第三途径的传播,都是无法阻止的。所以,‘芯片法’或许能管住芯片出口,而‘生物技术法’未必能阻断生物技术的传播。美国政府能阻止的,无非是限制对NIH项目接触。

 

美国和中国在制造、服务、贸易(包括IP贸易)、人员交流上,可以实现全脱钩,理论上没有绝对的障碍。但是,美国要为此付出成本和时间代价。重建工厂,重新组织雇员,重新培训,也并非易事,也不是一年半载能做得到的。阻断人员往来,美国要失去大量的有才能的科学劳动力,大量的海归回国,短期来说,对中国科技发展未必不是件好事情。

 

总体上,美国依赖中国的制造、服务、留学生人才;中国依赖美国的基础研究、商业转化技术。脱钩的主动权美国大一些,比中国有更多的筹码。但是,脱钩对谁都不容易,双方都会受到伤害。相对而言,美国找到中国替代,比中国找到美国替代更容易一些。短期对美国伤害较大,长期对中国比较艰难。

 

 

 
5
技术发展对脱钩的影响

 

 

相对于硬脱钩而言,生物技术自身发展速度和技术变化,对中美两国的竞争更为重要。

 

目前全球生物经济收入,主要来自1980年-2000年发展成熟的第一代生物技术,即,基因转移和修饰的生物技术。第二代生物技术(基因读写)还处于萌芽阶段,其复杂性和成本,使得第二代生物技术还远远谈不上应用。基于此,中国和美国在第二代生物技术差距不大,在基因测序,蛋白合成的下游应用产业,中国还稍稍领先。

 

2000年以来,生物技术,计算机技术,工程学技术飞速发展,发展到了前所未有的高度,并产生了生物技术、计算机技术、工程学技术的融合(fusion),这种融合,实现了信息与物质的互换,这种互换,把试验科学转化为‘数据密集型科学’,从人们对生物的认知,上升到改变生物、设计生物,和创造生物高度。

 

需要看到的是,第一代生物技术的基因转移和修饰,正在被第二代基因‘读’和‘写’的功能所替代,21世纪生物技术竞争,是围绕着第二代生物技术的竞争,是合成生物学的竞争。目前的生物技术水平谁强谁弱,并不代表未来。如果想在未来赢得这场竞争,必须在第二代生物技术的开启阶段保持领先,现在落后,意味着在未来的长期竞争中落后。

 

基础研究、数据收集、计算能力、商业转化,显然是第二代生物技术的基本建设(infrastructure)。基础建设落后于对手,在未来竞争中将长期处于追赶状态。半导体和芯片技术事已如此,如果在第二代生物技术的基础建设落后于美国,那么,半导体芯片卡脖子状况,会再次出现在生物技术竞争中。

 

21世纪生物学能力提升,将来自现代工程技术在生物技术中的应用,这将需要大量的、高质量的数据(high quality data sets),需要模型计算(computation for modeling)、极广泛的自动化。所有这些的本质是数字化(digital)的能力,数字与生物的融合是人类的一种全新的能力,唯有这种能力,才能实现从原子到生态的全过程编程。

 

在美国,有一些企业和投资人,正在把制造苹果手机,特斯拉汽车,波音787飞机的工程学制方法,移植到生物技术产业。这将为生物创新(尤其是药物创新)开辟一个全新的产业。数字化工程技术,在大工业中已经十分成熟,但是,在生物工程中还鲜有使用。这种反差,正说明了在生物技术产业引入数字化工具的重要性和迫切性。

 

就药物创新和药物制造而言,很可能通过数字转化、算法算力、计算机编程等手段,将药物的设计(design)、试验(experiments)、申报(review)、制造(manufacturing)和使用(uses)这些模块,通过数字、算法、应用进行集成、控制和运作,进而输出自动化、设计与制造融合、可重复的高质量合规产品(服务)

 

写作此文的前,我还认为这些离我们的现实生活还很遥远,火爆的chatGPT 改变了我的看法。chatGPT很快就会影响到生物技术,影响到制药工业,影响到药物创新。制药工业的苹果,特斯拉没准很快就会出现。

 

现在,我们再回过头分析中国和美国的竞争与脱钩。

 

 

 

6
中美两国的生物技术基础建设分析

 

 

从上世纪初到本世纪现在,全球有影响力的生物科学理论和应用,无不出自美国。美国除了把大量的生物制造移到海外,国内制造空心化意外,它的基础研究(basic research)、基本建设(infrastructure)、商业化能力,都是其他国家无法比拟的。

 

美国生物技术基础建设的一大特点,就是美国生物技术的地区性聚集,例如,主要分布在旧金山湾区、圣地亚哥、波士顿、华盛顿DC、和大纽约区。美国这五大区的聚集,是在美国长期经济发展中,生物技术特有的‘靠近科学’,‘靠近人才’,‘靠近产业’,‘靠近资本’的自然形成的结果。

 

所以,这种聚集是健康的,是基础研究、应用研究、商业转化、融资机会、市场消费的一个整体聚集,形成了从设计(idea)到产品(服务),到消费的完整链条。由于美国的单一市场巨大,就形成了这些聚集相对于欧洲和日本的优势。这五大区是美国的生物技术和生物经济发动机,强劲而有力。

 

我们国家从1982年开始,政府就制定政策,鼓励建设工业园区。截至到现在,我们已经建设差不多100多个生物工业园区。在过去的40年里,中国的生物园区建设,对发展中国生物技术和生物经济,解决14亿人民生问题,无疑是成功的。尤其我们的制药工业,在最近十年,有了翻天覆地的变化。

 

但是,我们的园区发展模式,是基于中央和地方土地政策和税收优惠基础之上,他并不是生态聚集。1982年开始,到十三五规划,十四五规划,我们的政策一直延续了引进技术,改造技术,为我所用的方针方法。即,以商业转化为主要追求的园区建设。从一开始,到现在,一直奉行一套‘拿来主义,为我所用’的重商轻科的实用主义原则。

 

除此之外,这么多年,民营企业一直是生物技术基础研究的投资的主力,国家投入基础研究的比例并不高。不但政府投资不高,我国的整体R&D投资结构也有问题。

 

例如,2020年,我国整体R&D投资绝对金额甚至稍高于美国。而美国R&D投资中,基础研究投资,一直保持在40%左右(日本也是40%),而我国的基础研究投资不但起步晚,而且比例低,一直在10%-20%徘徊。我们的基础研究投资占GDP比,甚至还比不上东欧国家。美国和日本在国家R&D投资中,日本的46%,美国的38%都投向了生命科学,尤其是制药科学。我国没有这方面数字,但比例肯定不高。

 

很多年以来,我们没有认真区分‘发明’(invention)和‘创新’(innovation),一直混为一谈,叫做‘科技’。Invention是基础研究+早期开发,其主要目标是发文章、提机制、建证据;Innovation是把概念、机制、证据、转化为商品或服务。这么多年来,我们在下游应用发展很快,形成了发明赤字(invention deficit),与商业开发不相称的基础研究短缺。

 

没有基础研究、基础数据和工业化软件就无从谈起。目前我们的生物技术,药物设计等用到数据库和设计软件,大多还是来自美国。即便世界基因测序大佬,华大基因,其设备和仪器,也大多来自美国。

 

21世纪生物技术竞争,是数据竞争、数字转化竞争、算力算法竞争、编程能力竞争。所有这些无不依赖原始创新。所以,无论中国和美国脱钩与否,发展自己的基础研究,不要在21世纪的第二代生物技术中踏空,对我国未来的生物技术和生物经济无疑是至关重要的。

 

那么,我们在哪些方面值得自信呢?我们的CAR-T,CRISPR的国际文献数,专利数占了全球的50%,我们的基因测序占了全球的将近12%,我们的蛋白合成成本,在世界遥遥领先,我们自己有足够大的市场。所以,在21世纪的竞争中,无论脱钩与否,发展自己是根本,对美国是如此,对中国也是如此。

 

 

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