生物工艺在国际金融市场上遇到了日益暗淡的前景:三、四年前,投资者曾认为,任何一家大量与生物工艺有关的公司是显然可以获利的。事实上并非如此,尽管股东们还在继续同各商行合作,并且不断地进行投资,但是,由于这一行业在许多领域内不能实现商业的目的,不满和失望的情绪滋长起来,其原因和生物工艺本身一样复杂。
实际上,生物工艺学是正在应用于工业最前沿的新工艺与已经成熟的生命科学的综合物,迄今为止,这一行业尚未打开任何新的市场(除了服务行业即为生物工艺技术人员提供的工艺设备以外)。而各个公司却已经把生物工艺用于制造工业产品以及为传统性行业(譬如农业、健康保护以及食品)服务。
这些不同的工艺正处于不同的发展阶段,若干年以吞,它们将会导致新产品的产生,已经在销售的以遗传工程或单克隆抗体为依据而制作的怀孕诊断仪便是其中的一例。几年后,这些仪器将在医学上普遍应用。还有包括人体生长激素和生物传感器在内的其它产品,这种生物传感器具有一个对特殊的生化材料很敏感的表面,而且它能发出电子信号以表示该材料的存在。许多公司的实验室,例如牛津附近的国际遗传实验室和剑桥生命科学实验室都在致力于生物传感器的研制工作。
这些生物传感器将在健康保护和工业过程控制上发挥作用。至于更高级的仪器如以蛋白质或有机聚合物制成的电子电路要在十年内以商业的形式出现则未必可能。
我们认为生物工艺行业在金融市场上的不尽人意,是西方的一种现象。日本则更为耐心地等待时机。有许多因素促使生物工艺新产品的推迟出现。生物工艺的研究和发展过程比较其它工艺例如半导体器件或以微处理机为基础的产品要长得多。这是因为它的一些内在技术问题既不相同而且又极为复杂,即使解决了在实验室中存在的问题,又会因制造一种产品的工艺的高度综合性,而足以使一些小公司望而生畏。
生物传感器也许是人们首次对生物工艺制品的直接感受,通过适当的密封包装,它们把高水平的控制和监护手段提供给新的行业以及包括食品加工业、酿造业和制药业在内的传统客户。举例说,这些传感器的敏感性和特殊反应能力使得它们能够完成以前只能在实验室中进行的医学试验。
医务工作者和病员都需要生物传感器,在许多情况下,制作这些工具的工艺相对来说是比较简单的,虽然生物传感器的大规模投产还有一些障碍,但是这些障碍并不是不可逾越的。由于对在诊断过程中生物传感器的作用常常存在一些误解,因而使得它在一般人眼里显得并不那么有效。人们总是希望任何新的生物传感器能够取得与临床实验一样的效果,在片刻之间就能给出正确答案,对那些没有经验的人员使用起来也足够方便,而且价格要比竞争产品低廉。一些在研制生物传感器过程中具有既得利益的公司正试图实现所有这些目的,但通常都以失败而告终。
生物传感器在医疗上有一个极好的应用机会——作为快速诊断病症和监护病员健康情况的工具——,显然这不是用在实验室中。各科医生及诊所与其说需要精确的数据还不如说他们都盼望一种价格便宜,使用有效的仪器,因为紧急诊断要依靠大量各种各样的信息。举例来说,用于测定血液中葡萄糖含量的生物传感器,它能诊断出糖尿病症状,并且能使患者的病情得到控制。为每个糖尿病患者提供价廉、可靠耐用的生物传感器,以监护他们的身体状况,要比只提供几个高度精确的数据更为重要。
大多数处于商业阶段的生物传感器是用于检测或控制糖尿病症的。临床试验中对常规化验血液中的其它物质也能产生敏感反应的生物传感器不久也将问世。但是现在一些起着重要作用的生物传感器的需求量却是有限的,各大医院尤其如此。那里的一些医务人员声称,他们的试验中心自己能够改善病员的健康状况。在大医院里,他们努力从事于实验室的配置,这比把精力花费在收集样品、加快实验数据的传送以及减少失误率的做法通常要好些。
在外科、生物传感器被用来对血液进厅常规的分析。这方面的诊断专家极其需要一种能够显示老年甲状腺机能,测定化学制品中的乙醇含量,检查慢性心、肺疾病,诊断食道连锁状球菌感染等等的仪器。科学家应该调查分析并满足这种潜在市场的要求,而不应把精力集中在同现有中心实验室仪器的竞争上。
先进的控制手段和通过遗传选择改进的材料将会增加过程的生成物,减少过程间的变化因素,大多数生物过程缺少数学模型,这就阻碍了更优的控制手段的发展。反过来说、没有控制过程和观察细胞如何根据环境变化而做出反应的更好手段的帮助,模型也就不会得到改进和提高。
工业上如同医疗界一样,期望生物传感器一旦出现差错不能发挥作用,就能撤除。例如,大多数的生物传感器并未设计成连续读数,在一个发酵罐中经过蒸汽消毒,它们就不能再次使用,将它们置于产品流水线旁边分析常规的样品要比在生物过程中进行连续控制更加合适,问题不在于开发一种能在发酵罐中进行工作的特殊生物传感器,对一个自动设备而言,所要求的只是在给定的时间从发酵罐中取出样品,并经过适当的消毒提供给生物传感器。当实验室频繁进行无菌取样时,过程的自动化不能成为无法克服的障碍,生物反应罐之外的生物传感器应该经得起加热消毒,同时试验过程中工程师还能对生物传感器进行校准和修理。
除了市场销售和产品设计外,健康服务和农业产品必须克服管理控制方面的困难,任何新产品的顺利发展,同样离不开公司积极支持革新,这通常意味着资方对尚不成熟的技术发展要投以更多的资金使其转化为新产品,致力于新技术的同时还应培养顾客对产品的兴趣。
技术和市场同步开拓是革新的重要组成部分,这方面拜有失衡势必阻碍新产品的发展,花费二十年时间方在喷气式发动机的无损试验中获得商业应用的全息摄影技术,就是失去这种平衡的极典型的一例。集成电路的发展又是一例。
相对于其他学科而言,工业界对于以生物工艺学为基础的产品研究和发展,给予了更多的资助,这种需要更多资金更长时间的要求,使得投资者神经紧张,迫不及待。——这点在美国更加明显,在欧洲稍好些,而日本几乎没有这种现象。
公司和科学家们确信销售的专门知识和技术——它详细说明了一种产品及其重要的特性,如包装,类型及其利润——在完成产品的设计和生产之前,这并不是必要和有用的。事实上,一旦一项技术从实验室转移到了设计室,这时销售方才开始。
产品的销路表明市场销售人员是需要的,因为用于诊断产品的制造商已经低估和忽视了生物传感器的真实作用,把它们仅使用于初始诊断阶段,这种缺乏对销售的正确估价是许多发展生物传感器计划的通病。在设计阶段进行市场研究的作用是弄清产品的需求量以及确保它在市场竞争中能够获胜。
销售对于贸易成功的影响与设计、生产所起的作用一样重要,生产工艺作为第三种技术在设计的开始阶段发挥其作用而不是在完成生产和样机的时候,到那时再进行有效产品的最佳设计也许为时太迟了。
不能运用这三种技术,可能会导致产品生产的失败。不过要把所有这些领域的专家聚集一起,即便是一些大公司也确实感到头痛。
生物传感器是难以研制的产品。因为除了基础的生物化手原理以外,这项工作还需要把模拟信号转换成数字信号,进行电池设计、电子封装、大规模集成电路及光学与纤维光学等一系列技术和知识。组建一支具有这些技术的队伍需要许多年,而且为了使所有这些人员在生产过程中都能起到作用,还需要有连续长期的工作——这种情况未必可能。
有一点是很显然的,生物工艺要实现它所有的希望,只有将商业和以生命科学为基础的技术紧密地结合起来,过去以及未来从事这一行业的投资者必须确保这一结合的到来。
[New Scientist,1987年4月30日]