综合交叉生物技术及其应用战略研究报告.doc

1 1生物与医药科技生物与医药科技调调 研研 报报 告告第第 005 期期科技部中国生物技科技部中国生物技术发术发展中心展中心 2006年年10月月前沿交叉生物技术及其应用研究报告前沿交叉生物技术及其应用研究报告基于生物信息技术的集成创新与突破基于生物信息技术的集成创新与突破摘摘 要要在生命组学的基础上，生命科学正在迅速地向以整体和相互关系为研究本体的整合生物学(Integrative Biology)或系统生物学(Systems Biology)迈进。从整体上系统地认识生命过程，并在此基础上研发出提高人类健康水平和生活质量、推动社会可持续发展的生物技术和产品，将是21世纪生命科学研究和生物技术发展的主要方向。传统上单一、零散、小规模的生物技术方法以及现有的各种组学技术，已经难以适应这样整体水平的生命科学研究和产品研发的需求。集成多种生2 2物技术以及与其他学科(数学、物理、化学、计算机和信息科学、医学、工程学)的交叉融合，发展前沿性交叉生物技术，已经成为现代生命科学研究和生物技术发展的迫切需求，也是发达国家制定和实施生命科学大科技规划的重要组成部分和关键战略制高点。集成生物信息技术多种生物信息技术与生物数据获取、生物分析测试仪器设备软件系统的整合集成，将成为整个生命科学的核心技术之一，引领生命科学研究和生物技术发展。美国能源部2001年4月提出的旨在了解生命奥秘的 “从基因组到生命(Genome to Life)”的十年规划中强调：“21世纪生物学最重要的任务是在基因组水平上认识生命的奥秘。毫无疑义，达到这个目标将依赖于建立在系统生物学和生物信息学相结合基础之上的新一轮生物信息技术革命”。因此，基于生物信息技术集成创新的前沿交叉生物技术研究与应用的突破，并在此基础上研制全新概念的生物分析测试仪器设备，是未来我国实现生命科学研究与生物技术跨越式发展的重要保证，也是我国今后经济发展的重要驱动力，具有重要的战略意义。前沿交叉生物技术将以国家科研目标和重大需求为导向，坚持863计划“有限目有限目标标、重点突破、加、重点突破、加强创强创新、重新、重视视集成、推集成、推进产业进产业、 、实现实现跨跨越越”的指导思想，瞄准发展前沿，确定战略目标和重点方向，从高起点切入，力求在技术支撑和产品研发两方面取得重大突破，在前沿交叉生物技术发展的重要方面实现跨越式发展。前沿交叉生物技术从整体上进行系统设计，研究与开发任务按照源源头头（原始性）（原始性）创创新、平台技新、平台技术术和重大和重大产产品品三个层次安排。前沿交叉生物技术的重点研究方向包括：生物信息的获取、开发和利用；生物医学信息技术；复杂生物系统计算与仿真技术；化学基因组技术；药物分子设计技术；分子影像技术；高通量检测与生物芯片技术；新概念生物分3 3析测试仪器设备研发。主要研究内容是：充分利用现代科学技术飞速发展、多学科交叉融合的优势，建立高层次的生物信息获取、管理、分析和服务体系；开展基因组、蛋白质组、结构基因组和化合物数据的计算机发掘、处理、分析及可视化研究；重构基因调控网络、信号转导通路和生化代谢途径，从整体上理解基因和蛋白质功能；开展生物实验和生物分子的模拟设计，建立我国高通量、高内涵药物筛选、药物分子设计技术体系；发展分子和细胞水平上的实时动态成像技术，揭示基因表达和生物信号传递的复杂过程；开展微型化、集成化、自动化和并行化的生物检测技术研究，应用于疾病的预测、预防与个体化治疗；同时加强研究新的科研仪器和设备研发。构建服务于我国生命科学研究和生物技术发展的源头创新技术体系和仪器设备支撑系统，实现我国前沿交叉生物技术的跨越式发展。通过国家科技计划的支持，获得一大批拥有我国自主知识产权的新技术和新仪器设备，大幅度提高我国生命科学和生物技术的创新能力；开发出一大批具有重要应用价值的新靶标、创新药物(农药)、新生物制剂，可用于生物制造、新能源和环境保护、促进特殊生物资源开发利用的新菌种、高活性酶制剂等，提高我国生物技术产品的国际竞争能力，为提高人类健康水平和生活质量、推动社会可持续发展奠定扎实的基础。大力发展前沿交叉生物技术，必将显著提高我国生命科学研究和生物技术的发展水平，显著提高我国重要疾病的预防和治疗水平，为提高我国人民健康水平以及全民族素质提供有效的技术保障；必将为我国生命科学和生物技术的全面发展提供有力的技术支撑，显著增强生物科技原始创新与技术创新能力，推动农业、医药、环保、生物制造4 4、生物能源、促进特殊生物资源开发利用等生物技术及相关产业的发展。目目 录录一、前沿交叉生物技前沿交叉生物技术术国国际际研究开研究开发现发现状及状及发发展展趋势趋势.6（一）多学科的交叉融合推动生命科学、医药、生物制造、生物能源、环境保护和 农业技术的整体发展，已经成为21世纪生物技术发展的必然趋势.6（二）生物信息技术已经成为前沿交叉生物技术的重要核心.8（三）复杂生命系统的计算与控制将是21世纪最重要的新兴交叉生物技术，将成 为医学和生物学研究的核心驱动力.9（四）化学基因组技术已经成为化学与生物组学相融合和交叉的新技术，是推动 未来生命科学、医药、生物能源、生物制造和农业技术发展的关键技术.11（五）药物分子设计技术是计算机和信息技术与创新药物研究相互交叉的重要应 用领域，已经成为新药发现的核心技术.13（六）生物医学信息技术是信息技术、分子生物学与临床医学的交叉融合，是后基 因组计划研究成果在医疗领域应用的支撑技术.15（七）分子影像技术是生物学和影像技术的交叉融合，是未来医学模式变革、生命 科学和创新药物研究的关键技术.17（八）高通量检测与生物芯片技术是近十年国际上正在迅速崛起的多学科交叉前 沿技术，为生命组学研究、医药和农业技术以及未来医学应用提供支撑.19（九）现代纳微机电加工技术与生物技术的融合，为新一代生命科学仪器设备的 跨越式发展提供重要的保证.20（十）药物靶标发现与确证是前沿交叉生物技术的一个重要研究领域，是发现新 药的突破口.23二、我国国民二、我国国民经济经济及社会及社会发发展展对对前沿交叉生物技前沿交叉生物技术术需求分析需求分析.25（一）我国研究和开发基础.25（二）我国与国际先进水平的差距分析.335 5（三）我国前沿交叉生物技术需求分析.35三、三、总总体目体目标标、重点任、重点任务务和主要研究内容和主要研究内容.41（一）总体目标.41（二）指导思想.41（三）具体目标.42（四）主要研究内容.43（五）需突破的关键技术.46（六）可能实现的重大突破.47四、四、项项目目设设置置.48（一）专项.48（二）专题.51五、五、组织组织管理措施管理措施.58（一）顶层设计，加强技术集成.58（二）项目牵引，发挥基地作用.58（三）以人为本，注重人才培养.59（四）产学研结合，整体推进.59六、生命科学前沿交叉生物技六、生命科学前沿交叉生物技术专项术专项目目标实现标实现后，后，对对相关技相关技术领术领域及域及产业发产业发展影展影 响的响的预测预测分析分析.596 6一、前沿交叉生物技术国际研究开发现状及发展趋势（一）多学科的交叉融合推动生命科学、医药、生物制造、生物能（一）多学科的交叉融合推动生命科学、医药、生物制造、生物能源、环境保护和农业技术的整体发展，已经成为源、环境保护和农业技术的整体发展，已经成为21世纪生物技术发世纪生物技术发展的必然趋势展的必然趋势从整体上系统地认识生命过程，在此基础上研发出提高人类健康水平和生活质量、推动社会可持续发展的生物技术和产品，将是生命科学研究和生物技术发展的主要方向。传统上单一、零散、小规模的技术方法，已经难以适应现代生命科学研究模式以及生物技术发展和产品开发的需求。例如，在生命组学基础上，生命科学的研究模式发生了根本的变化，正在迅速地向以整体和相互关系为研究本体的整合生物学或系统生物学迈进。系统生物学是在经典实验生物学、生物大科学、系统科学和计算数学等基础上形成的一门交叉科学。进行系统生物学研究，解决生物能源、生物制造、农作物品质改造、发现新的药物作用靶点等，都需要经典实验生物学和生命组学技术平台，需要计算科学、数学、信息科学等学科的理论和工具，需要在细胞、组织、器官和动物水平获取、检测和分析各种生物参数的技术及相应的仪器设备，更需要新一代数据挖掘、存储、分析、仿真控制的生物信息和计算生物技术；同时，要研制出既能解决人口健康问题，又能创造巨大经济效益的新药，必须应用前沿交叉生物技术，仅仅用于新药筛选的高内涵筛选(High content screening)技术就前沿应用了分子影像技术、生物信息数据挖掘技术和生物数据统计分析技术等。因此，多种生物技术以及生物技术与其他学科(数学、物理、化学、计算机和信息科学、医学、工程学科)的前沿交叉，已经成为后现代生物技术发展的必然趋势，也将成为生命科学整体发展的主要推动力。7 7发展前沿交叉生物技术，引起了主要发达国家政府和科研院所的高度重视，力图抢占生命科学前沿交叉这一关键领域的制高点。2004年初，美国国立健康研究院（NIH）提出了生命科学研究的路线图（Road-Map）计划，提出要在生化代谢途径和基因调控网络、代谢组学、生命组学数据标准、结构生物学、小分子化合物库的建立、医学生物信息学和计算生物学、纳米医学技术、多学科交叉、基于系统生物学的临床医学等方面，进行前瞻性的布局和大规模的资金投入，新建数十个新的学科交叉研究中心，搭建一大批新的技术平台。英国在本世纪初也提出了e-Science科学研究计划，联合全英计算机领域、生物信息技术领域的著名科学研究机构，发展前沿交叉生物技术，为高水平的生命科学研究提供技术平台，通过生命科学前沿交叉领域的发展推动英国生命科学的进一步研究。人类基因组计划完成以后，美国能源部在2001年4月提出了旨在了解生命奥秘的 “从基因组到生命(Genome to Life)”的十年规划中强调：“21世纪生物学最重要的任务是在基因组水平上认识生命的奥秘。毫无疑义，达到这个目标将依赖于建立在系统生物学和生物信息学相结合基础之上的新一轮生物信息技术革命。”，并进一步提出：“从基因组到生命计划的中心任务是在今后十年里完成国家的相应基础设施建设，以实现不断产出的海量生物学数据和生物学知识与以生命组学、生物信息学和计算生物学为基础的新生物学的整合”。相应基础设施包括：新的数据库体系、高性能计算能力和网格（Grid）体系，生物学数据分析和模拟的技术体系，生命过程的多信息融合和可视化技术体系等。这说明生物信息技术将成为生命科学、8 8医药、农业技术、生物能源、生物制造和环境保护的核心技术之一，引领整个生命科学研究，成为医药、生物能源、环境保护、农业和生物技术发展的关键驱动力。（二）生物信息技术已经成为前沿交叉生物技术的重要核心（二）生物信息技术已经成为前沿交叉生物技术的重要核心生物信息学在创建后的很长一段时期内，一直被认为是一个建立在DNA序列和蛋白质序列比较基础上的学科，目的是发现进化关联，并由此进行功能类比。然而，随着生命科学的不断发展，新数据类型的不断出现，生物数据量的海量增长，生物信息学研究已经突破了原有的模式，发展了一系列新的生物信息学研究方法，系统地分析生物体内蛋白质分子或代谢途径间的相互作用、发现生物系统赖以运转的最小构成单元集合及其基因调控的规律等。近年来，基因调控网络分析、蛋白质-蛋白质相互作用连锁图谱构建等方面的研究也取得了较大的进展，为深入进行系统生物学研究奠定了基础。另一方面，生物信息技术发展也非常迅猛，从以往的对DNA和蛋白质序列进行比较、编码区分析、分子进化分析技术，发展到大规模生命科学数据的高性能计算技术、大规模数据整合和挖掘技术、知识发现技术、信息数据的可视化技术、关系型数据库技术、XML数据交换格式、Web Services技术和网格技术等。生物信息技术的研究范围也扩展到比较基因组学、基因表达和调控网络分析、蛋白质组数据分析、蛋白质结构与功能分析、代谢网络分析、蛋白质设计、酶活性改造、药物靶点发现等领域。基于生物信息技术发展起来的生物学数据整合技术手段和方法、生命系统虚拟现实和模拟技术已经成为系统生物学的一个不可缺少的重要组成部分。生物信息技术也是各种生命组学(蛋白质组学、结构基因组学、代谢组学9 9、药物基因组学等)的研究重要手段，近期发展的许多生物分析测试技术，如高通量检测生物芯片技术、分子影像技术、高内涵药物筛选技术等，更是离不开生物信息技术。因此，生物信息技术已经成为前沿交叉生物技术的核心。（三）复杂生命系统的计算与控制将是（三）复杂生命系统的计算与控制将是21世纪最重要的新兴交世纪最重要的新兴交叉生物技术，将成为医学和生物学研究的核心驱动力叉生物技术，将成为医学和生物学研究的核心驱动力以复杂生命系统的计算与控制为技术核心的系统生物学是继生命组学之后生物学的一个新兴的交叉研究方向，代表着二十一世纪生物学的未来。系统生物学主要是在系统科学思想的指导下，采用数学、物理、化学、计算机等各个学科与生物学研究相结合的方法，在整体上系统、定量地研究生物过程，借助和发展多学科交叉的新方法和新技术，研究功能生命系统中所有组成成分的系统行为、相互联系以及动态特性，进而揭示生命系统设计与控制基本规律。系统生物学不仅使我们全息地了解复杂生命系统中所有成分以及它们之间的动态关系，还可以预测系统一旦受到了刺激和外界的干扰后的行为，据此寻找治疗疾病的前沿性方法。因此，系统生物学研究对整个生命科学的发展以及医药工业和临床实践将具有重要的意义。由于研究体系的复杂性和研究手段的多样性，单一生物技术已经不能胜任系统生物学的研究，高水平上的学科交叉，尤其是物理学、数学、工程学、信息和计算科学的引入已经成为进行系统生物学研究的基础和前提条件，同时，系统生物学的研究也呼唤和催生着以学科交叉为基础的新的生物技术的不断涌现。作为系统生物学的关键技术支撑，复杂生物系统的计算和控制可以分为两个分支，一是数据挖掘工作，即如何从大量的实验数据中找出隐含的规律，并在此基础上提出假设；二是基于生物系统的模拟1010进行分析，利用计算机模拟检验理论假设，并提供可进行体外或体内实验验证的方案。多细胞生物的计算和模拟要实现基因细胞组织器官个体等各个层次的整合。系统科学的核心思想是“整体大于部分之和”；系统特性是不同组成部分、不同层次间相互作用而“涌现”出不同于单个组成部分的新的性质；对系统部分或低层次的组成成分的个别分析并不能真正地预测和获知系统高层次的行为。如何通过研究和整合去发现和理解涌现的系统性质是复杂生物系统的计算和控制面临的一个带有根本性的挑战。系统生物学的研究可以使人们更好地模拟生物系统的行为，从而可以有针对性地寻找最合适的纠正病态系统的干预手段，发展系统的药物治疗方案。同时，由于对系统行为的准确模拟，还可以预测个体疾病的发生，从而提出预防措施和进行个性化医疗。国际上一些研究机构和制药公司已经相继展开了系统生物学的研究。1999年，美国成立了以诺贝尔奖得主Gilman教授为首的由52位杰出科学家组成的细胞信号传导联合研究体（AFCS），其目标是在5年内绘制B淋巴细胞和心肌细胞中1000个蛋白质相互作用网络的详细图谱。美国能源部科学办公室发布的“从基因组到生命（GTL）”计划将于2007年之前拨款一亿零七百万美元，对生命现象进行基本、深入和系统地了解。美国西雅图的系统生物学研究所计划筹集2亿美元的经费，用于嗜盐菌、酵母、海胆和小鼠等模式生物的大规模基因调控和蛋白质相互作用网络的研究。大型制药公司Eli Lilly宣布将在未来五年内投资1.4亿美元用于系统生物学研究。复杂生命体系的计算和控制技术在信号传导网络分析、药物的吸收、分布、代谢、排泄/毒理（ADME/T）预测、抗癌药物的设计方面1111开始显示出重要的影响。例如针对表皮生长因子信号传导网络的研究，通过构建信号传导网络，建立了100个以上的与蛋白质-蛋白质结合、酶催化反应、基因转录相关的方程，进行动力学模拟，成功地分析了该途径的复杂行为，为更有效地开展针对表皮生长因子信号传导网络的药物设计提供了基础。在药物的早期ADME/T预测方面，计算系统生物技术主要是通过构建化合物在体内的复杂代谢网络来进行预测。在癌症治疗方法方面，由于癌症是一种鲁棒系统，单一的微扰（单一给药）难以达到破坏整体系统稳定性的目的，这也是为什么到目前为止癌症的有效治疗方案还很少的原因之一。复杂生命体系的计算和控制技术的发展将给药物研发的整个过程，包括有效靶标的识别及相互调控关系、针对信号传导网络的有效药物设计、药物 ADME/T的早期预测以及复杂疾病治疗方案的设计等方面，带来革命性的变化，是21世纪最重要的新兴交叉生物技术之一，将成为医学和生物学研究的核心驱动力（四）化学基因组技术已经成为化学与生物组学相融合和交叉（四）化学基因组技术已经成为化学与生物组学相融合和交叉的新技术，是推动未来生命科学、医药、生物能源、生物制造和农的新技术，是推动未来生命科学、医药、生物能源、生物制造和农业技术发展的关键技术业技术发展的关键技术与靶标蛋白、核酸或其他生物大分子特异性结合的小分子，是研究基因功能的有效工具。这一在传统药理学上被用于研究药物作用机理的方法现已被广泛地应用于基因功能的研究，并在此基础上发展成一门新的学科化学遗传学 (chemical genetics，有人也称之为化学生物学(chemical biology)。人类基因组计划的完成，促使基因功能研究发展到基因组水平，与此对应，化学遗传学技术也推向基因组规模，产生了化学基1212因组(chemical genomics或chemogenomics)技术。化学基因组学的目标是为基因组中的每一个生物大分子(主要是蛋白质)寻找一类特异性结合小分子化合物(天然产物或合成化合物)，再用这些化合物为探针研究基因组的功能以及发现新的药物作用靶标、途径和网络。化学基因组技术为功能基因组研究提供了一条新的思路、策略和方法。运用化学基因组技术研究基因组的功能，其产出至少有两种，即基因的生物学功能和调控基因功能的活性化合物。因此，化学基因组技术在药物作用新靶标的发现与确证和新药先导化合物的发现中有较大的潜力。由于这一特点，化学基因组技术受到各国政府、科研机构和大制药公司的高度重视。例如，最近美国国立健康研究院(NIH)推荐的路线图计划(NIH Roadmap) http:/nihroadmap.nih.gov/的五个研究方向中，专门设立了化学基因组研究方向。1999年哈佛大学化学系更名为“化学与化学生物学系”，以Schreiber和Mitchison等倡导成立了多个学院、多个学科交叉的“化学与细胞生物学研究所” (Harvard Institute of Chemistry and Cell Biology) ，在国际上较早开展化学基因组学研究。这一研究所的目标是实现Schreiber教授提出的“一个基因一个化合物(one gene one compound)”计划，即为每一个基因发现一个调控其功能的小分子化合物，用于功能基因组研究和药物开发。耶鲁大学基因组和蛋白质组研究中心(Yale University Center for Genomics and Proteomics)专门成立了化学基因组研究小组，从事化学基因组新技术及在功能基因组研究中的应用等方面的研究工作。化学基因组技术在药物作用新靶标发现方面的研究也引起国际制药公司的高度重视，如1313Eli Lilly公司基于化学基因组技术，发展了一种创新药物新模式“小分子引导的药物发现模式（ligand-directed drug discovery model）”，即以小分子化合物为探针，进行功能基因组研究，发现新靶标，在此基础上发现创新药物；Iconix是专门从事化学基因组技术进行新药发现与开发的公司，近年来在药物新靶标的发现与确证以及在化学基因组研究的基础上开发新药等方面有较好的技术积累和产品开发，发展了化学基因组新药研究专用技术DrugMatrix。近几年来，化学基因组技术在发现新基因功能和阐述基因调控通路方面取得了较大的进展，解决了许多遗传学方法不能解决的问题，与基因组和功能基因组技术形成了较好的互补和交叉融合。一系列重要的信号传导途径，如FXR信号传导途径、一些新的G蛋白偶联受体（GPCR）和核受体的信号传导途径，被化学基因组方法阐明。这些结果说明，化学基因组技术在功能基因组研究中有其独特的优势，与功能基因组技术（蛋白质组、结构基因组等）紧密结合，将会在今后的功能基因组研究中发挥更大的作用。化学基因组技术在药物作用新靶标发现方面具有独特的优势，以现有的药物或活性天然产物为探针发现新的信号传导途径和新候选靶标，在靶标发现的过程中同时也对靶标进行了初步的确证，因此，用化学基因组技术发现的获选靶标成为药物筛选靶标的可能性比较大。最近，Eli Lilly公司正在运用化学基因组技术进行激酶组学（kinomics）研究，目的是获得激酶的功能及与疾病关系的信息，发现新激酶、激酶的新功能及其抑制剂，继而开发成新药。化学基因组技术是化学合成、生命组学、生物信息学、计算生物学、药物化学、药物筛选等技术的前沿交叉技术，在功能基因组研究中确实有其独特的优势，与生命组学（蛋白质组、结构基因组、代谢组1414等）技术紧密结合，将会在今后的功能基因组研究、药物作用靶标发现和创新药物研究中发挥重要作用。（五）药物分子设计技术是计算机和信息技术与创新药物研究（五）药物分子设计技术是计算机和信息技术与创新药物研究相互交叉的重要应用领域，已经成为新药发现的核心技术相互交叉的重要应用领域，已经成为新药发现的核心技术药物分子设计是计算机和信息技术与新药研发的相互交叉的重要应用领域，是计算化学、化学信息学、结构生物学、药理学等学科的交叉集成技术，其功能是根据药物作用靶标的结构特征、药物作用的机理或调控途径，前沿应用计算机、信息和计算技术，设计具有潜在药理功能的新化学实体（new chemical entity），包括小分子化合物、多肽、核苷酸和蛋白质，目的是缩短新药研发（R（3）生理/病理模拟仿真与手术导航技术，包括：人类重要组织、器官的生理、病理模拟、仿真，以及医疗手术导航技术；（4）基于基因组信息的疾病预测与诊断技术、个性化医疗信息系统平台研发； （5）生物医学计算平台技术，包括：生物医学知识表示技术，海量生物医学信息管理技术，生物医学信息安全技术，生物医学信息检索技术，远程医疗信息支撑技术。（6）数字人体技术预预期成果：期成果：5656（1）分布式生物医学信息数据库体系；（2）人体重要组织器官的虚拟仿真与手术导航系统；（3）个性化医疗信息支撑系统平台及个性化电子健康监测系统；（4）生物医学信息处理平台；（5） 数字化人体。4分子影像技分子影像技术术研究目研究目标标： ：发展对活体动物或人体实现多模式高分辨的分子功能影像技术，从形态、解剖、功能、代谢等多方面阐明生物分子的功能，研究疾病的发生机制，在体评价药物的作用机理、药效、代谢和毒性。开发和研制高灵敏、多功能、特异性的分子探针，用于在体研究生物分子的功能和疾病的早期诊断。研究内容：研究内容：（1）发展细胞、组织、器官和动物水平检测基因调控通路和网络分子影像新方法、新技术和和新系统；（2）发展研究疾病诊断分子影像技术，包括表型和功能分析的分子影像技术，疾病潜伏阶段和临床阶段使的用分子成像技术，面向临床应用的分子影像可视化技术；（3）发展药物筛选、药效学评价、代谢和毒理学测试专用分子影像测试技术；（4）发展分析和挖掘分子影像技术获得数据的生物信息技术；（5）挖掘、识别和分析重要分子影像测试数据，建立分子影像数据库；（6）应用分子成像技术进行生物医药应用研究，包括重大疾病(肿瘤、心血管、代谢障碍和神经退行性疾病)的诊断、功能基因的调控网络探测、药物作用靶标及其相关基因网络的发现等。5757预预期成果：期成果：（1）多元化（光、磁、核等）的实时在体分子检测的技术平台；（2）分子影像获取数据挖掘、识别和分子的生物信息技术以及成像信息的整合、模拟和可视化技术；（3）一批用于分子功能标记的探针试剂；（4）若干拥有自主知识产权的活体细胞内分子动力学过程测试的成像系统；（5）药物筛选、药效学评价、代谢和毒理学测试分子影像系统。5高通量高通量检测检测与生物芯片技与生物芯片技术术研究目研究目标标： ：建立与生命科学研究和生物技术产业发展密切相关的高通量检测与生物芯片技术；开展与之相关技术的创新研究和技术集成，获得具有自主知识产权的系列高通量检测和生物芯片产品、相关试剂及配套仪器设备。在此基础上，形成能在国际上立足的、具有创新发展能力的生物芯片研发体系和产业雏形，为我国的基因组研究、新药开发、医学诊断和治疗以及生物检测等生物技术行业提供有力的技术支撑。研究内容：研究内容：（1）发展疾病诊断、预测、预防和个体化治疗相关高通量检测和生物芯片技术；（2）发展基于生命组学研究的高通量检测与生物芯片技术，用于发现和寻找重要功能基因的调控网络，药物作用新靶标、药物筛选和药物安全性评价，食品安全性的检测等； （3）发展用于糖功能组研究高通量检测与生物芯片技术。预预期成果：期成果：（1）获得一批具有自主知识产权的高通量检测和生物芯片技术5858的微制造和微分析技术；（2）建立若干高通量检测与生物芯片技术的批量化制造平台；（3）获得一批用于疾病预测的高通量检测和个体化医疗的生物芯片产品；（4）建立用于功能基因研究和新药发现的高通量检测与生物芯片技术系统。6生物生物电电信号高分辨率提取和信号高分辨率提取和脑脑机交互技机交互技术术研究目研究目标标： ：随着认知神经科学、生物电信号检测技术、计算机及网络技术、无线通信技术等迅速发展，人和机器之间的多模态信息交互越来越受到关注。研究多种生物电信号的高分辨率提取、分析和重建技术，开发高信息容量的脑机接口技术，利用神经科学的研究成果，实现人类认知、情绪以及精神活动的机器感知，控制和反馈，为我国相关的智能信息系统研发、医疗和教育的研究与实践提供新的技术与手段。研究内容：研究内容：（1）脑电、肌电、神经电信号等生物信息的高分辨率提取、分析和重建技术；（2（ 便携式、可穿戴生物电信号检测装置以及无线传输系统；（3（ 生物电信号与机器接口和信息交互技术；（4（ 生物信息的远程传输和远程感知技术；（5（ 感知觉、情绪等复杂生物信息的检测、分析和反馈；（6）基于生物电信号的突发性疾病自动无线监控系统及其装备。预预期成果：期成果：（1）开发出一批实用性强的脑机接口高技术产品和系统；（2）开发出一批基于生物电信号的医疗和康复仪器和实用装备；5959（3）实现脑电信号等复杂生物信息的检测和分析技术，开发出一批有自主知识产权的医疗设备。五、组织管理措施随着国家中长期科学和技术发展规划的完成，科技计划的全面落实，一定将全面推动我国科学技术的进步，863计划作为“发展我国高技术，实现产业化”的科技计划，科技规划的缜密设计和管理措施的严密可行必将为生物技术的发展和生物产业的形成、发展和壮大，成为国民经济的重要支柱产业，为我国全面建设小康社会起到决定性作用。（一）顶层设计，加强技术集成（一）顶层设计，加强技术集成国家科学和技术中长期发展规划的制定，已经为我国各级科技计划制定了宏伟的蓝图。在此基础上，结合前沿交叉生物技术的自身特点，加强生物技术、物理、化学、计算和信息科学及工程学科的交叉融合，相互渗透，使其他学科和技术的发展与生命科学的研究和生物技术的发展紧密配合，相互促进，实现生物信息技术的集成创新与突破，应对生命科学大科学计划的需求，促进生物技术的跨越式发展。（二）项目牵引，发挥基地作用（二）项目牵引，发挥基地作用切实在“十一五”863计划项目组织实施的过程中，以项目为牵引，充分发挥已有和在建基地的作用，充分发挥国家实验室、国家重点实验室、国家工程中心的平台优势，同时，促进平台基地的开放，加强技术平台的交流、共享与合作，促进前沿交叉生物技术和产品的大规模产出。（三）以人为本，注重人才培养（三）以人为本，注重人才培养在国家前沿国力的不断加强和科研环境不断改善的大背景下，6060注重引进优秀留学人才；注重对国内优秀青年人才的培养，落实以人为本的原则，使优秀的研究个体和群体获得更加优厚的研究条件和宽松的科研环境。（四）产学研结合，整体推进（四）产学研结合，整体推进在国家宏观研究发展的战略框架下，切实加强产学研的结合，加强科技界与产业界的沟通与交流。使最新的科技进步成果短时间内实现产业化，进一步促进国民经济的健康可持续发展；使产业界的需求在国家科技的研发过程中得以体现，进一步推动科学技术的进步与发展。六、生命科学前沿交叉生物技术专项目标实现后，对相关技术领域及产业发展影响的预测分析生命科学前沿交叉生物技术的研发，将对生命科学研究和生物技术发展以及相应的产业发生深刻的影响，能产生新的学科、技术和产业生长点。生命科学前沿交叉生物技术的发展，一方面不断吸收借鉴和应用了其它科技领域及产业的最新成果，同时也将反过来强力推动其它领域革命性的创新与发展。前沿交叉生物技术的发展，将进一步拓展生物数据的获取和前沿分析能力，加强在细胞、组织、器官和动物整体水平上认识生命过程的能力，加快对生命过程的认识，极大地推动生命科学基础研究的突破，推进生命科学研究向定量化和理性化迈进，并由此产生新的学科增长点；将彻底改变药物研究与开发的模式，突破我国靶标发现和创新药物研究先导结构发现的瓶颈，提高我国创新药物研究与开发的整体水平和前沿实力，促进我国医药产业的跨越式发展；在医学医学方面，一个新的医学模式即将诞生，分子医学将根据个体的基因差异对病人6161实施不同的治疗方案。这将引起医学诊断学及其相关产业的一次重大变革，将会产生重要的商机。本项目建立的前沿交叉技术将提高我国疾病的诊断、预测、预防和个体化医疗的水平。前沿交叉生物技术的实施，具有广阔的市场前景。集成生物信息技术、技术系统生物技术、药物设计技术、生物医学信息技术所产成的数据库和规模化软件包，将形成生物信息技术产业；获得的代谢网络通路、信号传导途径、药物作用新靶标和创新药物能形成巨大的产业。值得一提的是，本项目开拓的新概念生物分析测试仪器设备研究，