基于海藻產業鏈分析的海洋藥物與生物制品產業發展思路

吳黃銘,鄭艷,曹曉榮,湯熙翔

(1.自然資源部第三海洋研究所 廈門 361005;2.國家海洋信息中心 天津 300100)

0 引言

目前,全球海洋生物醫藥與制品產業規模已達400億～500億美元,并保持年均15%～18%的高速增長趨勢。“十三五”期間,我國海洋生物醫藥與制品產業實現穩步發展,行業增加值由2015年的302億元增長至2018年的413億元,年均增速11%,在我國主要海洋產業中維持增速第一。2019年實現增加值443億元,比上年增長8.0%,產業平穩較快增長。

近些年,我國海洋藥物和生物制品的研發取得長足進步,已取得高純硫酸氨基葡萄糖、MPT-NAG腎損傷診斷試劑盒、甘露寡糖二酸(GV-971)等多項自主研發成果,海洋糖類藥物研發已率先進入國際領先地位。但我國海洋藥物與生物制品的研究、開發與國際先進國家仍存在一定的差距,國內大多數海洋藥物與生物制品企業為中小企業,龍頭企業和領軍企業缺乏,產品線以生產、銷售生物制品為主,出口則以工業提取粗成品和原料為主,占據產業鏈或價值鏈頂端的海洋創新藥物和醫療器械較少。

1 我國海藻產業鏈發展現狀

藻類資源獲取、活性成分提取和結構分析、產品研發、規模化生產、產品銷售使用等幾個互相銜接的版塊共同組成了海藻產業鏈。我國具有豐富的海藻資源,為海藻產品的加工和開發利用提供了充足的原料。海藻中除了含有豐富的蛋白質,還有多種特殊生物活性物質,如藻膠、巖藻多糖、甘露醇等[1-2],這些物質對人類及動植物的生長發育以及健康起著重要的生理作用。

1.1 我國海藻資源

海藻是生長于海洋的低等生物,是海洋中光合作用的主要生產者之一[3]。海洋海藻資源豐富,據統計,全球范圍內大型海藻約250屬、1 500余種,而我國沿海潮間帶海藻種類近850種,隸屬于紅藻門36科140屬463種、褐藻門25科54屬165種、綠藻門15科45屬207種[4]。

聯合國糧食及農業組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)在《2018年世界漁業和水產養殖狀況》中指出,2016年,世界海藻年養殖產量達3 005萬t(鮮重),我國海藻養殖年總產量達1 438.7萬t(鮮重),占世界海藻年總產量的47.9%,產量位居世界首位。我國現已成為海藻生產、加工與利用的大國,且主要養殖種類的產量均居于世界前列。

1.2 我國海藻膠生產加工工藝

我國海藻膠產業主要涉及褐藻膠(主要為海藻酸鈉)、瓊膠、卡拉膠三大海藻膠,其中又以海藻酸鈉產量最大、研究最深入、應用最廣。目前我國海藻酸鈉的產量位于世界前列,每年產量約為3.8萬t,占世界總生產能力的60%以上。由于生產技術等原因,我國海藻膠產品絕大部分屬附加值較低的工業級產品,食品和醫藥級產品生產能力較低,產量僅為8 000 t,約占總產量的22.8%,而國外海藻膠企業,生產的食品和醫藥級產品占比可達80%。為進一步提升行業技術水平,近年來,我國部分海藻生產加工企業開始使用酶解法與化學法聯合、二步法提取工藝等技術,用于提取海藻中的活性物質,進一步提升了海藻膠等海藻產品的附加值[5]。

1.3 我國海藻產品線

在農業應用方面,海藻被廣泛用于農業生物肥料、飼料添加劑、土壤調理劑等。在食品加工方面,海藻可制成各具特色的海藻食品(即食海苔和海帶食品等)[6],或開發為海藻功能性食品(如海藻茶、海藻膠囊等),此外海藻酸及海藻酸鹽作為凝膠劑、增稠劑等廣泛用于食品領域。在印紡工業方面,由于海藻細胞壁中富含纖維素及海藻酸鈣纖維等,可開發相關產品應用于經紗上漿材料、無紡布、織物、印花糊料等領域[7]。在化妝品應用方面,根據海藻活性物質特性,現已開發了保濕爽膚水、海藻面膜、去油洗發水等一系列的海藻化妝品。在生物醫藥方面,海藻酸已經廣泛應用于醫藥敷料、藥用制劑等領域,并已研發生產多種海洋藥物,如甘糖酯、海力特、降糖寧、海藻碘片、腎海康FPS、抗艾滋病毒新藥911、阿爾茨海默病新藥甘露寡糖二酸(GV-971)等,我國在海洋糖類藥物研制上處于國際領先水平。

2 我國海藻產業發展歷程

2018年全球海藻產業年產值約800億元,我國海藻產業年總產值為580億元,但其中約80%屬于直接的食品類,精深加工的制品與醫藥類僅占約20%。我國海藻養殖面積達14萬hm2,產量達217萬t干重,在全球處于支配地位。中國的海藻產業隨著社會經濟和科技水平的發展,逐步從海藻養殖向食品-農業-工業-生物醫藥提升產業水平。

2.1 我國海藻產業發展過程

海帶是中國人工養殖海藻的第一個品種,自20世紀50年代起,中國科學院海洋研究所開始了海帶生物學研究,并著手人工養殖試驗,解決了生產中出現的一系列關鍵技術問題,并開展海帶種植南移研究。20世紀80年代至今,海藻養殖面積和產量呈現逐年平穩遞增的狀態,海藻肥料、海藻食品、海藻化工等產業發展迅速,褐藻膠、瓊膠、卡拉膠的出口數量也在不斷遞增,此時期我國成為世界上最大的海藻種植以及工業原料出口國家[8]。

海藻藥物作為海藻產業鏈的最高端產品,具有最高的產品附加值,但海藻藥物的研制周期長、投入高、風險大,往往需要產、學、研的緊密結合才能獲得成功產業化。藻酸雙酯鈉(PSS)對于治療腦血栓、降低血糖、降血脂、降低膽固醇等心血管疾病都有較好的療效[9],該產品由管華詩院士研制,1985年由青島第三制藥廠生產上市。甘露醇煙酸酯是海帶組分甘露醇改造合成制得,由中國科學院海洋研究所、解放軍54831部隊和青島制藥廠共同研制的新藥,適用于治療高脂血癥并有較好的降血壓作用[10],于1985投入生產。海昆腎喜膠囊的有效成分是褐藻多糖硫酸酯(FPS),是基于中國科學院海洋研究所的專利,后于2003年5月獲國家新藥證書,對慢性腎衰具有良好療效[11]。由中國海洋大學、中國科學院上海藥物所以及上海綠谷制藥聯合研制的海洋新藥甘露特納膠囊(GV-971)有效成分為褐藻寡糖[12],于2019年被國家藥品監督管理局有條件批準上市注冊申請,填補了17年來抗阿爾茨海默病領域無新藥上市的空白。

2.2 國家扶持對海藻產業發展發揮引領作用

20世紀七八十年代以來,國家從政策上、資金上對海藻產業發展給予了大力支持與引導,科研人員大量投入到解決海藻工業問題的研究和推廣應用上,推動海藻產業快速發展。

2.2.1 政策引導

20世紀50年代起,《1956年至1967年國家重要科學技術任務規劃及基礎科學規劃》《1956年-1967年海洋科學技術發展遠景規劃》《1963年至1972年海洋發展規劃》等戰略規劃相繼出臺,提出了“向科學進軍”的口號,并將海洋科學技術列入國家科學技術發展規劃中,在此期間,全國海洋科學研究工作穩步推進,并逐漸取得顯著成果。1978年國家制定了《全國自然科學發展規劃》,其中有兩項重點任務涉及海洋科學技術發展;1991年全國海洋工作會議通過了《九十年代中國海洋政策和工作綱要》;1993年2月國家科學技術委員會、國家計劃委員會、國家海洋局等聯合制定了《海洋技術政策要點》,1997年6月制定了《海洋應用基礎研究計劃》[13]。

21世紀以來,《全國科技興海規劃綱要(2008—2015年)》《全國科技興海規劃(2016—2020年)》《“十三五”海洋領域科技創新專項規劃》《全國海洋經濟發展“十三五”規劃》等規劃的發布,明確了“十二五”“十三五”期間海洋領域科技創新的發展思路、發展目標、重點技術發展方向、重點任務和保障措施。至此,我國形成了“十三五”海洋科技創新的頂層設計和政策制定,有力地指導和促進了我國海藻產業的技術創新和快速發展。此外,工業和信息化部于2017年頒布實施了《海藻酸類肥料》《含海藻酸尿素》等行業標準,這些標準的制定及實施,推動了海藻肥行業進入標準化、正規化的發展軌道。

2.2.2 項目資金支持

近年來,公益性行業(海洋)科研專項、公益性行業(農業)科研專項、“十二五”海洋經濟創新發展區域示范工作、“十三五”海洋經濟創新發展示范城市工作,以及“863”計劃、“973”計劃、國家重大專項及重點科學基金涉海項目等國家級重大專項的組織實施,為海藻產業發展提供了良好的技術突破和資金上的支持。

2.2.3 交易平臺推廣應用

各級政府通過中國海洋經濟博覽會、廈門國際海洋周、中國·海峽項目成果交易會等平臺加大海藻產業產品的宣傳,支持海藻養殖及精深加工企業開展品牌推廣、品牌新聞發布,廣告投放和贊助以及渠道建設宣傳等品牌推廣活動。逐步培育形成一些具有國際競爭力的創新型產品或原材料,打造了國內知名品牌產品,加快提升海藻產業創新產品整體層次和國際化水平。

從我國海藻產業發展歷程來看,國家需求引導下的產業扶持、海藻資源的可持續供給、產業關鍵技術的發展、產、學、研高效結合對于我國海藻產業從低端到高端的發展,進而占據國際產業鏈的領先地位具有重要意義。

3 我國海藻產業成功發展的關鍵點分析

3.1 國家對產業發展的引導與支持

從海藻產業發展歷程可以看出,在國家需求的引導下,從最初為滿足制碘工業,形成海藻養殖技術突破,并在海藻資源供給劇增的基礎上,海藻產業在農業、工業應用上得以快速發展。為突破高端海洋生物醫藥材料的技術“瓶頸”,自然資源部通過海洋經濟創新示范項目、科技部通過國家重點研發計劃項目等支持明月海藻集團進行產業化攻關,超純度海藻酸鈉生產線于2019年建設完成,實現了集團高端產品的突破,可帶動高端海洋生物醫藥器械產值100億元。

國家專項的大力支持促進了我國海藻產業的快速發展。“十三五”期間,海洋經濟創新發展示范工作共支持海藻產業項目近30個,通過創新示范項目的組織實施,海藻產業共新增產品近150個,其中1個產品申報美國食品藥品監督管理局的食品添加劑安全性認證,1個新藥進入臨床前階段,1個新藥已經提報中國及美國新藥臨床試驗申請。

3.2 海藻資源的可持續獲取

作為海藻來源的海洋藥物和醫藥材料等相關產品,處于海洋藥物與生物制品產業整個產業鏈的高端,附加值高,社會效益和經濟效益顯著。目前高端的醫用海藻酸鈉組織工程材料主要利用來自俄羅斯、智利等區域的巨藻,用于藥物的巖藻多糖等活性成分主要來源于裙帶菜。我國海藻養殖業主要的養殖品種是海帶,針對我國海帶養殖海域無法進一步擴展的問題,可通過政策引導的方式增加裙帶菜等的養殖規模,調整海藻資源養殖結構,同時增加對遠東、南美、東南亞地區藻類資源的獲取,從而保障海藻資源的可持續利用。

3.3 產學研用高效結合

產學研用高效結合,對于促進海洋生物醫藥與制品產業技術成果轉化,打造我國的龍頭領軍企業具有重要意義,企業通過對科技成果的轉化與產業化,可以極大促進整個產業的快速發展。近年來,青島明月海藻集團在海洋功能食品產業、海洋生物肥料、海洋藥物產業方面,先后引進中國海洋大學、大連工業大學、山東農業大學等高校8個專家團隊,通過研究突破制約行業發展的關鍵、共性技術,實現海藻生物產業鏈集聚發展。自然資源部第三海洋研究所的曾潤穎團隊利用深海來源菌株實現“一步法”制備海藻寡糖,通過該項技術制備的海藻寡糖生物肥,已在重慶、成都、福建的政和與安溪等地實現規模化應用示范,能使水稻平均畝產提高超過5.7%。同時團隊專利技術于2017年授權于廈門藍腦科技有限公司,目前已開發了近10款以海藻寡糖為核心成分的非特殊用途化妝品,并實現銷售。目前該公司已在廈門火炬高新區建成年產噸級的海藻寡糖生產線,正在形成基于海藻寡糖的系列產品。

3.4 創新鏈對產業發展的支撐與促進

2020年4月23日,習近平總書記在陜西考察時指出“要圍繞產業鏈部署創新鏈、圍繞創新鏈布局產業鏈,推動經濟高質量發展邁出更大步伐”。圍繞海洋藥物與生物制品產業發展的創新鏈發展,通過“十二五”“十三五”期間的海洋經濟創新示范工作,設立一批產業創新技術平臺項目及關鍵技術引導的產品研發項目,大力促進了我國海藻產業創新鏈的發展。

4 基于海藻產業分析的我國海洋生物醫藥與制品產業發展思路

從上述對海藻產業鏈的分析可以發現,國家對產業的統籌引領和支持、生物資源的高效獲取、產學研用的高效結合、創新鏈在產業鏈中的部署、龍頭企業和明星產品的培育等是高質量提升產業整體發展的幾個關鍵因素。作為新興產業,目前我國海洋生物醫藥與制品產業相對成熟產業來說產業鏈的各個環節還是不成熟、不完善的,亟須進一步提升產業整體的發展能力。

4.1 我國海洋生物醫藥與制品產業的短板

4.1.1 國家級產業創新載體缺乏

與電子信息等成熟產業相比,我國目前缺乏針對海洋藥物與生物制品產業發展的國家級平臺,產業發展缺少專門的智庫、技術、成果轉化的系統性國家級創新載體的支撐,產業發展的頂層設計、統籌發展保障能力欠缺。

4.1.2 創新人才團隊儲備不足

我國海洋藥物與生物制品產業科研機構數及從業科技人才嚴重不足,參與研發的人數較少。根據《中國海洋統計年鑒》數據,從2012年開始,海洋領域的R&D人員、經費支出及課題項目、海洋生物學碩士點和博士點均有所下降,創新人才的不足將導致海洋藥物及生物制品產業創新技術的不足。

4.1.3 研發與產業融合度不足

我國目前研發機構與生產企業“兩張皮”的現象明顯,與美國、日本等產業發達的國家相比,具有自主研發能力的海洋藥物與生物制品產業里大型垂直一體化的龍頭企業較少,研發還是以科研機構為主,研究人員的研究成果轉化到企業的轉化率低,科技成果轉化機制、成果轉化專業中介機構都存在短板。

4.1.4 產業鏈聚集效應不明顯

與傳統的食品、服裝、電子信息等產業具有成熟產業鏈集聚效應不同,我國的海洋生物醫藥與制品產業以中小企業為主,分散在全國各沿海地區,圍繞產業細分領域進行產業聚集發展的產學研高效融合發展不足,產業不能形成規模化、集團化發展。

4.1.5 產業發展制度環境缺乏統一協調機制

目前我國海洋生物醫藥與制品產業發展涉及自然資源部、工業和信息化部、國家衛生健康委員會、國家市場監督管理總局、商務部、科學技術部、國家發展和改革委員會等多個部委,產業標準、政策與監管體系往往需要多個部門之間協調,缺乏相對統一的協調機制。

4.2 我國海洋生物醫藥與制品產業思路建議

為進一步保障我國海洋生物醫藥與制品產業的高質量發展,為海洋強國戰略提供支撐,圍繞產業鏈與創新鏈發展的關鍵環節,建議“十四五”期間我國海洋藥物與生物制品產業發展思路如下:圍繞海洋經濟高質量發展的主旨,以產業重大工程為抓手,以核心關鍵技術為突破口,以產業融合和新業態為路徑,以體制機制創新為保障,統籌產業鏈、創新鏈和資本鏈,發展海洋藥物與生物制品產業,促進海洋經濟高質量發展。

4.2.1 建立國家級產業創新體系和支撐體系

加大產業重大工程、創新載體建設,加快補齊創新發展短板。支持青島的國家海洋藥物工程技術研究中心創建“國家海洋藥物工程技術創新中心”,為產業發展提供高端海洋藥物創制的關鍵技術;支持“中國大洋樣品館(生物)”的建設,提升我國深海生物樣品庫、深海菌株庫、深海基因庫、深海化合物庫的保有量和共享服務能力,以保障我國深海生物資源的可持續利用。打通智力支撐、資源獲取、基礎研究、技術研發、成果轉化的創新鏈條,促進國家在海洋生物醫藥與生物制品產業發展布局上形成區域統籌、差異化發展的良好發展布局。

4.2.2 突破卡脖子的核心關鍵技術

加大產品創新升級支持力度,籌劃國家層面的海洋藥物和生物制品專項,加快突破重點領域技術“瓶頸”。重點在海洋創新藥物、現代海洋中藥、海洋生物醫療器械、海洋保健品、海洋化妝品、海洋基因工程制品等技術密集領域突破一批核心關鍵技術,如深海生物資源的規模化培養、高通量分子靶標活性篩選、海洋生物活性物質的高效制備、活性分子組合生物合成等,培育形成一批具有國際競爭力的創新型產品,打造國有知名品牌產品,加快提升創新產品整體層次和水平。

4.2.3 促進產業融合,發展新業態、新增長點

大力提升企業創新主體地位,加快構建“企業+科研機構+中試平臺+成果轉化平臺+產業基地”協同創新體系,促進產業發展中產學研用的高效融合,加速科技成果轉化。鼓勵扶持企業利用“互聯網+”和區塊鏈、人工智能、云計算、5G物聯網等新興技術,發展新業態,形成新增長點。培育并打造一批領軍型、龍頭型高新技術企業。

4.2.4 完善產業標準體系、知識產權體系、投融資體系建設

國家行政主管部門需進一步加強頂層設計,進行統籌管理。加快建設產業標準體系,對標國際標準,建立健全適合我國產業發展的行標、團標、企標。扶持加快我國自主知識產權的申請及保護,加大對產業的監管力度,嚴格按照相關產業標準,確保安全合格的產品進入市場流通。同時,進一步加大政策扶持力度,并完善產業投融資體系,適度加大對我國海洋藥物與生物制品領域龍頭企業的財政扶持。