黃 鑫 朱健康 尹軍祥 郭 偉 桑曉冬 趙添羽盧 姍 袁天蔚 李蘇寧 ，

（1.中國(guó)生物技術(shù)發(fā)展中心，北京 100039；2.山東第一醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，濟(jì)南 250014；3.中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)信息中心，中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所，上海 200031）

顛覆性技術(shù)最早由美國(guó)哈佛商學(xué)院Clayton M.Christensen 教授在《顛覆性技術(shù)的機(jī)遇浪潮》［1］中提出。Christensen 在該文中指出：一成不變的經(jīng)營(yíng)管理模式會(huì)使處于巔峰且運(yùn)行良好的公司忽視一些新興理念和技術(shù)，因而導(dǎo)致該公司將來(lái)失去潛在的客戶(hù)群和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。這些新興的技術(shù)一開(kāi)始并不能迎合主流消費(fèi)者的需求和心理，往往需要從低端或邊緣市場(chǎng)切入，并以?xún)r(jià)格便宜、使用便捷為初始特征，慢慢侵占主流市場(chǎng)，逐漸替代現(xiàn)有技術(shù)規(guī)范和商業(yè)模式，形成一套新的價(jià)值體系［2］。這些新興技術(shù)對(duì)市場(chǎng)和主流消費(fèi)人群的價(jià)值觀(guān)具有顛覆性的意義，顛覆性技術(shù)這一概念也應(yīng)運(yùn)而生。顛覆性技術(shù)的概念最初是在商業(yè)背景下提出，隨著特定科學(xué)技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用和延伸至社會(huì)經(jīng)濟(jì)、軍事、醫(yī)藥等領(lǐng)域并產(chǎn)生愈來(lái)愈大的影響，顛覆性技術(shù)的內(nèi)涵也在不斷地拓展。目前主要是從市場(chǎng)和技術(shù)兩個(gè)視角來(lái)看待顛覆性技術(shù)。市場(chǎng)視角主要強(qiáng)調(diào)技術(shù)對(duì)已有市場(chǎng)的影響，而技術(shù)視角更側(cè)重技術(shù)本身的突破或技術(shù)間的交叉融合。

近年來(lái)，國(guó)家出臺(tái)一系列政策文件，以“大國(guó)計(jì)、大民生、大學(xué)科、大專(zhuān)業(yè)”的新定位，促進(jìn)醫(yī)／工／理／文／農(nóng)等深度交叉融通，推進(jìn)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展［3］。為了滿(mǎn)足國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，多學(xué)科交叉融合是醫(yī)學(xué)創(chuàng)新發(fā)展的必由之路，也是促進(jìn)現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)臨床轉(zhuǎn)化，夯實(shí)健康中國(guó)重大目標(biāo)的基石。重視顛覆性技術(shù)發(fā)展，具有深遠(yuǎn)和變革性的意義。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的顛覆性技術(shù)不僅要求生命健康和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的成果創(chuàng)新，也要求滿(mǎn)足臨床應(yīng)用需求應(yīng)對(duì)重大醫(yī)學(xué)挑戰(zhàn)，發(fā)揮“醫(yī)學(xué)+X”的多學(xué)科交叉融合優(yōu)勢(shì)，突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸［4，5］。對(duì)此，本文綜述了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中幾個(gè)代表性顛覆性技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)當(dāng)前發(fā)展存在問(wèn)題進(jìn)行分析，以期為我國(guó)發(fā)展醫(yī)學(xué)領(lǐng)域相關(guān)顛覆性技術(shù)提供參考。

1 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域顛覆性技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

顛覆性技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展源于科學(xué)發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用技術(shù)的互相促進(jìn)。當(dāng)顛覆性技術(shù)在安全、效率、成本、使用環(huán)境等方面產(chǎn)生足以變革研究業(yè)態(tài)和產(chǎn)業(yè)模式的突破時(shí)，將塑造新的理念。在顛覆性技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，往往存在不同學(xué)科或領(lǐng)域的交叉融合，繼而催生出新的學(xué)科、技術(shù)或者理論，可能會(huì)產(chǎn)生更多具有顛覆性效果的技術(shù)。隨著生命科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)、物理、化學(xué)等學(xué)科的融合交叉，顛覆性技術(shù)逐漸發(fā)展并具備了高通量、個(gè)性化、易操作等特征。這些技術(shù)極大地促進(jìn)了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)科技的發(fā)展，使疾病的診療模式逐漸發(fā)生革命性的變化。以人工智能、生物3D 打印、基因編輯、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞、合成生物學(xué)等為代表的研究和技術(shù)，推動(dòng)了生命科學(xué)領(lǐng)域的深刻變革［6］，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的顛覆性技術(shù)不僅會(huì)改變疾病的診療、人類(lèi)健康促進(jìn)和醫(yī)學(xué)研究的思維方式，還有助于推動(dòng)生物醫(yī)藥等國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1.1 人工智能

隨著醫(yī)療數(shù)據(jù)規(guī)模不斷擴(kuò)大、數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)不斷完善、數(shù)據(jù)分析能力不斷提高，醫(yī)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)深入交叉融合，人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域廣泛應(yīng)用并推動(dòng)變革創(chuàng)新?；诖罅繑?shù)據(jù)產(chǎn)生的人工智能算法不僅為疾病管理、醫(yī)療服務(wù)提供了快捷、優(yōu)化的途徑，也推動(dòng)了醫(yī)護(hù)思維模式的轉(zhuǎn)變［7］。隨著大數(shù)據(jù)設(shè)施的完善和計(jì)算機(jī)能力的擴(kuò)展，人工智能在醫(yī)療健康領(lǐng)域應(yīng)用的深度和廣度也被不斷挖掘和擴(kuò)展（表1）［8］?；谌斯ぶ悄艿恼J(rèn)知計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、圖像識(shí)別、語(yǔ)音交互、自然語(yǔ)言處理、智能機(jī)器人等技術(shù)和產(chǎn)品，在健康監(jiān)測(cè)、疾病診斷與治療、醫(yī)院管理、健康管理以及醫(yī)學(xué)研究和藥物開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景和臨床轉(zhuǎn)化潛力［9］。現(xiàn)已有大量文獻(xiàn)報(bào)道利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)病人進(jìn)行診斷和治療［10］。以醫(yī)療影像為例，機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能算法能夠輔助醫(yī)療診斷過(guò)程，根據(jù)核磁共振、電子計(jì)算機(jī)斷層掃描、超聲醫(yī)學(xué)影像、病理切片、內(nèi)鏡數(shù)據(jù)等對(duì)疾病進(jìn)行診斷和分類(lèi)［11］。目前人工智能已廣泛應(yīng)用于心血管疾病、腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、呼吸系統(tǒng)疾病的診療管理以及相關(guān)病理學(xué)分析。2021 年9 月，美國(guó)食品與藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）首次公布了已獲得許可的人工智能相關(guān)醫(yī)療器械名單，共計(jì)343 項(xiàng)產(chǎn)品，其中放射影像產(chǎn)品數(shù)量排在首位，占總量的72.8%；2022 年10 月，F(xiàn)DA 更新了相關(guān)數(shù)據(jù)，新增178 項(xiàng)已獲得許可的人工智能相關(guān)醫(yī)療器械，獲批總數(shù)增至521 項(xiàng)［12］。

表1 人工智能在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用Tab.1 Application of Artificial Intelligence in Medicine and Healthcare

1.2 基因編輯技術(shù)

基因編輯技術(shù)通過(guò)改變遺傳基因來(lái)治療和預(yù)防某些疾病，這個(gè)概念的提出距今已有40余年［13］?；蚓庉嫾夹g(shù)主要包括：歸巢核酸內(nèi)切 酶（Meganuclease）、鋅 指 核 酸 酶（Zinc Finger Nucleases，ZFNs）、類(lèi)轉(zhuǎn)錄激活因子效應(yīng)物核酸酶（Transcription Activator-Like Effector Nucleases，TALENs）、成簇規(guī)律間隔短回文重復(fù)序列（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats，CRISPR）等。其中CRISPR／Cas9 能夠?qū)蚪M及其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物進(jìn)行定點(diǎn)插入、刪除和修改，具備設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、操作方便，成本低廉等優(yōu)勢(shì)，擁有極其重要的應(yīng)用意義，目前已經(jīng)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)（培育優(yōu)良新品種和創(chuàng)制育種材料等）、工業(yè)（增強(qiáng)發(fā)酵工業(yè)產(chǎn)品的品質(zhì)）、醫(yī)學(xué)（藥物靶標(biāo)篩選、基因治療）等領(lǐng)域。利用基因編輯技術(shù)，研究人員能夠更高效地建立特定的細(xì)胞系和動(dòng)物模型、開(kāi)發(fā)基因治療方法，為生命科學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)帶來(lái)革命性的變化（表2）。CRISPR／Cas9 已成為當(dāng)下主流的基因編輯技術(shù)。1987 年日本大阪大學(xué)Nakata 等［14］首次在大腸桿菌的iap 基因中發(fā)現(xiàn)了5 段長(zhǎng)為29 nt 的重復(fù)回文序列。2007 年，美國(guó)丹尼斯克公司Horvath 等［15］首次通過(guò)病毒侵染實(shí)驗(yàn)確定了CRISPR／Cas 在細(xì)菌中發(fā)揮抵抗病毒侵染的功能。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的研究，研究人員發(fā)現(xiàn)了多種CRISPR／Cas 系統(tǒng)，并對(duì)其作用機(jī)制有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)［16，17］。上?？萍即髮W(xué)陳佳研究組發(fā)展了一系列基于CRISPR／Cpf1 的新型堿基編輯器［18］。北京大學(xué)魏文勝研究組建立了基于CRISPR 系統(tǒng)的高通量篩選方法，并在全基因組范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了對(duì)編碼基因和非編碼基因的功能性篩選［19，20］。此外，經(jīng)過(guò)基因編輯修飾的細(xì)胞已用于新型腫瘤療法的研究，推動(dòng)嵌合抗原受體T 細(xì)胞免疫（Chimeric Antigen Receptor T-Cell，CAR-T）等新型療法的發(fā)展［21］。同時(shí)，基因編輯技術(shù)被認(rèn)為是有望治愈遺傳性疾病和罕見(jiàn)病的關(guān)鍵技術(shù)［22］，為人類(lèi)重大疾病的治療帶來(lái)了巨大希望（表3）［23-25］。

表2 CRISPR／Cas9 技術(shù)在多種疾病中的重要研究發(fā)現(xiàn)Tab.2 Important Research Findings of CRISPR／Cas9 Technology in Multiple Diseases

1.3 生物3D打印技術(shù)

3D 打印技術(shù)是基于離散-堆積原理，在計(jì)算機(jī)輔助下進(jìn)行分層加工、疊加成型的技術(shù)。生物3D 打?。?D Bioprinting）能夠基于3D 打印技術(shù)和3D 數(shù)字模型將負(fù)載細(xì)胞的生物組件構(gòu)建成有功能的組織甚至器官［38］。該技術(shù)融合了組織材料學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等知識(shí)與技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)器官和組織的體外構(gòu)建。器官和組織短缺一直是人類(lèi)面臨的巨大醫(yī)療挑戰(zhàn)之一，昂貴的保藏費(fèi)用以及器官捐獻(xiàn)導(dǎo)致的倫理問(wèn)題長(zhǎng)期存在。生物3D 打印技術(shù)為解決器官供體短缺提供了極具應(yīng)用潛力的技術(shù)方案。作為一種創(chuàng)新的生物制造策略，生物3D 打印可以將新型材料（例如金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、天然高分子化合物、細(xì)胞外基質(zhì)［Extracellular Matrix，ECM］成分等）精確定位在規(guī)定的3D 分層組織中（表4）［39］，以創(chuàng)建人造細(xì)胞群、組織或器官［40］，減少自體移植二次創(chuàng)傷和供體因素限制帶來(lái)的問(wèn)題。在藥物研發(fā)方面，通過(guò)生物3D 打印的器官模型（如類(lèi)器官等），可以用于體外的藥物功能、毒性、抗性作用等研究，從而降低藥物臨床前研究成本［41］。近十年來(lái)，F(xiàn)DA和歐洲藥品監(jiān)管局（European Medicines Agency，EMA）已經(jīng)通過(guò)了一批生物3D 打印結(jié)構(gòu)體，涵蓋了生物制劑、醫(yī)療器械和生物藥品［42］。生物3D 打印技術(shù)可以拓展到醫(yī)學(xué)的各個(gè)疾病領(lǐng)域，在人體各個(gè)系統(tǒng)中都有廣泛的應(yīng)用前景和市場(chǎng)（表5）。

表4 生物3 D 打印常見(jiàn)材料的優(yōu)點(diǎn)和適用范圍Tab.4 The Advantages and Application of Common Materials for Biological 3D Bioprinting

表5 生物3 D 打印在各類(lèi)疾病或醫(yī)療領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)Tab.5 Advantages of Biological 3D Bioprinting in Multiple Disease and Healthcare

1.4 誘導(dǎo)多能干細(xì)胞

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（Induced Pluripotent Stem Cells，iPSCs）是指通過(guò)向細(xì)胞中導(dǎo)入特定的轉(zhuǎn)錄因子，將終末分化的體細(xì)胞重編程為多能性干細(xì)胞，使其發(fā)育成新的組織。誘導(dǎo)多能干細(xì)胞從被發(fā)現(xiàn)至今已有16 年［60］，相關(guān)技術(shù)應(yīng)用的深度和廣度已經(jīng)被充分拓展，可以用于細(xì)胞命運(yùn)控制、細(xì)胞多能性、人類(lèi)進(jìn)化、人體組織器官生理機(jī)能、人類(lèi)遺傳疾病、細(xì)胞再生工具開(kāi)發(fā)、藥物篩選的細(xì)胞模型構(gòu)建、再生醫(yī)學(xué)的細(xì)胞來(lái)源、人獸嵌合體等方面研究［61］，對(duì)生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)產(chǎn)生了巨大的影響?？茖W(xué)家已經(jīng)證實(shí)iPSCs 技術(shù)能使細(xì)胞去分化、恢復(fù)細(xì)胞的多分化潛能，從而改變細(xì)胞命運(yùn)，在體外制造出各種需要的細(xì)胞類(lèi)型［62］。目前，該技術(shù)已在基礎(chǔ)研究和臨床實(shí)踐中得以應(yīng)用，但其在藥物篩選、再生醫(yī)學(xué)和異種器官制造等方面的安全保障和倫理問(wèn)題仍需要不斷探索。

1.5 合成生物學(xué)

合成生物學(xué)作為新興的顛覆性技術(shù)，被譽(yù)為“第三次生物科學(xué)革命”的重要載體［63］，其實(shí)質(zhì)是以生物學(xué)研究為基礎(chǔ)，基于工程學(xué)思想，綜合利用化學(xué)、物理學(xué)、信息科學(xué)的知識(shí)和技術(shù)，從頭或者改造合成具有特定生物學(xué)活性的生物分子及其復(fù)合物、功能線(xiàn)路和細(xì)胞器，從而創(chuàng)造細(xì)胞、組織、器官、生物個(gè)體乃至生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞和生命體的定向演化［64，65］。簡(jiǎn)而言之，合成生物學(xué)是一種通過(guò)模擬生命體系來(lái)實(shí)現(xiàn)精確控制信號(hào)輸出的生物學(xué)技術(shù)。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，合成生物學(xué)的應(yīng)用主要是根據(jù)不同的疾病和致病機(jī)制，設(shè)計(jì)、構(gòu)建適宜的治療性基因回路，糾正機(jī)體內(nèi)功能缺陷的回路來(lái)治療疾病。在發(fā)展初期，合成生物學(xué)多應(yīng)用于原核生物和簡(jiǎn)單真核生物，例如利用合成生物學(xué)技術(shù)改造噬菌體破壞細(xì)菌表面保護(hù)膜并殺死細(xì)菌，或者通過(guò)改造細(xì)菌來(lái)合成大量藥物（如青蒿素等）。2010 年，Venter 實(shí)驗(yàn)室將合成的蕈狀支原體基因組導(dǎo)入山羊支原體細(xì)胞中，產(chǎn)生與蕈狀支原體非常相似的個(gè)體［66，67］。這是首例“人造細(xì)胞”，即全球首個(gè)“由人類(lèi)制造并能夠自我復(fù)制的新物種”［68］。2018 年，覃重軍團(tuán)隊(duì)利用基因編輯技術(shù)，建立僅含一條超級(jí)染色體的酵母細(xì)胞，為推演酵母進(jìn)化和理解生命本質(zhì)開(kāi)辟了新的方向。如今，合成生物學(xué)及相關(guān)技術(shù)在藥物篩選、腫瘤免疫治療設(shè)計(jì)、腫瘤細(xì)胞的特異性結(jié)合工程菌方面都取得了顯著進(jìn)展［69］。同時(shí)，合成生物學(xué)已經(jīng)被用來(lái)生產(chǎn)復(fù)雜的小分子或者新型蛋白藥物，如抗瘧疾藥物前體、疫苗等［70］。研究人員也利用合成生物學(xué)來(lái)開(kāi)發(fā)新的治療策略來(lái)應(yīng)對(duì)自身免疫疾病、代謝性疾病、傳染病等。

2 顛覆性技術(shù)帶來(lái)的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

顛覆性技術(shù)能夠快速潛入并替代傳統(tǒng)技術(shù)，由此產(chǎn)生巨大變化，在給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)利好的同時(shí)，也對(duì)現(xiàn)有的發(fā)展模式、思維方式、價(jià)值理念、隱私安全、倫理框架等帶來(lái)沖擊。

2.1 人工智能帶來(lái)的醫(yī)療安全問(wèn)題

作為顛覆性技術(shù)的重要代表之一，人工智能已經(jīng)成功應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像分析、醫(yī)療機(jī)器人、藥物研發(fā)、醫(yī)院管理等多個(gè)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，大大提高了臨床醫(yī)療的效率，減輕了醫(yī)生的負(fù)擔(dān)［71］。然而，人工智能帶來(lái)的潛在醫(yī)療安全問(wèn)題也不容忽視。由于人工智能需要算法程序來(lái)確保此類(lèi)系統(tǒng)的運(yùn)行，算法程序中的錯(cuò)誤和缺陷可能導(dǎo)致不可預(yù)見(jiàn)或不公平的結(jié)果。為確保人工智能醫(yī)療產(chǎn)品的可靠性，研究人員必須改善人工智能算法的透明度、可信度、可衡量性、穩(wěn)定性和可恢復(fù)性，在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中堅(jiān)持“以人為核心”的原則，及時(shí)并干預(yù)修復(fù)因人工智能算法產(chǎn)生的結(jié)果偏差［72］。在手術(shù)機(jī)器人方面，Homa 等［73］梳理了手術(shù)機(jī)器人的臨床使用不良事件，提出機(jī)器故障是造成患者死傷的原因之一。無(wú)疑，手術(shù)機(jī)器人提高了手術(shù)精準(zhǔn)度，但由于缺少自主意識(shí)，即使在醫(yī)生的操作和監(jiān)督下也無(wú)法完全確保其無(wú)差錯(cuò)運(yùn)行［74］。隨著科技的發(fā)展，人工智能已經(jīng)越來(lái)越具有人性化的特征，但現(xiàn)有的智能手術(shù)機(jī)器人還無(wú)法充分理解人類(lèi)社會(huì)中的大量常識(shí)性知識(shí)，難以高度合理有效地處理自然語(yǔ)言［75］，無(wú)法完全替代醫(yī)護(hù)人員作為醫(yī)療活動(dòng)的主體。人工智能的醫(yī)學(xué)應(yīng)用還應(yīng)警惕其潛在的信息安全問(wèn)題。人工智能醫(yī)療系統(tǒng)中含有大量的患者隱私數(shù)據(jù)，保存于云端或固定存儲(chǔ)器內(nèi)，即使有加密措施也無(wú)法完全阻止信息的調(diào)取和泄露［76］。2017 年美國(guó)發(fā)生了15 次重大醫(yī)療信息泄露事件，超過(guò)三百萬(wàn)患者的信息被泄露［77］，給社會(huì)帶來(lái)巨大不安定因素和潛在威脅。

研究人員應(yīng)繼續(xù)探索人工智能算法的解釋、優(yōu)化、升級(jí)過(guò)程，以提高其醫(yī)療決策能力和醫(yī)療行為可靠性。人們?cè)谙硎苋斯ぶ悄軒?lái)便利的同時(shí)，也需要注意加強(qiáng)醫(yī)療數(shù)據(jù)安全的保護(hù)和使用監(jiān)管。

2.2 基因編輯和干細(xì)胞技術(shù)帶來(lái)的倫理問(wèn)題

顛覆性技術(shù)在促進(jìn)人類(lèi)發(fā)展的過(guò)程中會(huì)不可避免地觸發(fā)科學(xué)與倫理的碰撞，基因編輯技術(shù)和干細(xì)胞技術(shù)的發(fā)展就面臨著大量倫理爭(zhēng)議。以“基因編輯嬰兒”事件為例，該事件被Science 雜志總結(jié)為2018 年度“科學(xué)崩壞”（Science Breakdown）［78］。它打破了生物倫理的底線(xiàn)，違背了關(guān)于生殖細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的國(guó)際共識(shí)，也嚴(yán)重違反了我國(guó)《人類(lèi)遺傳資源管理暫行辦法》等相關(guān)規(guī)定。中華醫(yī)學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)倫理學(xué)分會(huì)關(guān)于“基因編輯嬰兒”事件專(zhuān)門(mén)提出呼吁，建議進(jìn)一步增強(qiáng)尊重科學(xué)、敬畏生命的意識(shí)［79］。另外，諸如人獸嵌合體和人胚胎干細(xì)胞等研究都可能對(duì)當(dāng)前的倫理觀(guān)念帶來(lái)挑戰(zhàn)。

這類(lèi)飛速發(fā)展的新型技術(shù)，需要及時(shí)對(duì)其制定倫理規(guī)范和法律法規(guī)［80］，應(yīng)將受試者的生命和健康利益放在首位，嚴(yán)格遵守國(guó)家法律法規(guī)和國(guó)際國(guó)內(nèi)的醫(yī)學(xué)倫理規(guī)范?？茖W(xué)家應(yīng)該在正確的倫理指導(dǎo)框架下開(kāi)發(fā)和應(yīng)用顛覆性技術(shù)，使之造福人類(lèi)。值得注意的是，倫理研究也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，兼顧人類(lèi)的根本利益以及新技術(shù)的特征，做出有益的探索并提出可行性建議。

2.3 生物3D打印技術(shù)面臨的瓶頸及相關(guān)難題

近年來(lái)，生物3D 打印取得了一系列重要突破，但目前仍處在研發(fā)和探索階段。首當(dāng)其沖的瓶頸便是耗材的限制，現(xiàn)階段常用的生物3D 打印耗材包括金屬、陶瓷、聚乙二醇及聚乳酸、明膠、膠原、透明質(zhì)酸和殼聚糖等，材料成本較高。羥基磷灰石等兼顧良好生物相容性和安全性的材料還多處于實(shí)驗(yàn)研究階段，離臨床實(shí)踐還有較大距離［81］。其次，生物3D 打印是一個(gè)交叉和融合程度較高的學(xué)科，集合了機(jī)械、材料、細(xì)胞等相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)，目前各領(lǐng)域的交流有限，融合性技術(shù)人才缺乏。再者，生物3D 打印還存在免疫反應(yīng)、多組織打印、仿生結(jié)構(gòu)等技術(shù)瓶頸，以及伴生的倫理問(wèn)題。

然而，這些問(wèn)題既是挑戰(zhàn)，也是機(jī)遇。未來(lái)，生物3D 打印技術(shù)可能會(huì)產(chǎn)生更多的突破，推動(dòng)器官移植和個(gè)性化醫(yī)療的發(fā)展。

2.4 合成生物學(xué)引發(fā)的生物安全問(wèn)題

合成生物學(xué)的廣泛應(yīng)用為人類(lèi)健康帶來(lái)了一系列生物安全（Biosafety）和生物安保（Biosecurity）問(wèn)題，值得深入思考［82］。生物安全關(guān)系到國(guó)家公共衛(wèi)生、社會(huì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)，是國(guó)家安全體系的重要部分［83］。目前，合成生物學(xué)等生物技術(shù)可能引起的生物安全問(wèn)題主要?jiǎng)澐譃槿N：一是對(duì)生物多樣性產(chǎn)生的威脅；二是對(duì)人類(lèi)健康及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響；三是引發(fā)實(shí)驗(yàn)室生物安全風(fēng)險(xiǎn)［84］。在醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域，合成生物學(xué)可能創(chuàng)造新的病原體，一旦發(fā)生泄露或是被作為生物武器，將造成難以估量的后果［85］。我國(guó)也面臨著潛在的生物技術(shù)濫用、誤用、謬用等情況，生物安全風(fēng)險(xiǎn)形勢(shì)日益嚴(yán)峻和復(fù)雜［86］。

加快完善我國(guó)生物安全風(fēng)險(xiǎn)防控和治理體系建設(shè)是當(dāng)前的必然要求，2020 年10 月17 日我國(guó)通過(guò)了《中華人民共和國(guó)生物安全法》，從法律層面對(duì)生物技術(shù)研究、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用安全進(jìn)行立法保護(hù)。該法案明確將生物技術(shù)研究、開(kāi)發(fā)活動(dòng)分為高／中／低風(fēng)險(xiǎn)三類(lèi)，開(kāi)展高風(fēng)險(xiǎn)生物技術(shù)研發(fā)活動(dòng)應(yīng)當(dāng)取得批準(zhǔn)，開(kāi)展中風(fēng)險(xiǎn)生物技術(shù)研發(fā)活動(dòng)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行備案。

2.5 其他問(wèn)題

除了上述問(wèn)題，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的顛覆性技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中還會(huì)給人類(lèi)和社會(huì)帶來(lái)許多不可預(yù)知的風(fēng)險(xiǎn)，為技術(shù)開(kāi)發(fā)人員、醫(yī)療服務(wù)人員、監(jiān)管決策人員等帶來(lái)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。利益相關(guān)方對(duì)各類(lèi)顛覆性技術(shù)的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)、評(píng)價(jià)指標(biāo)、責(zé)任評(píng)判、倫理框架等尚未形成統(tǒng)一、準(zhǔn)確的共識(shí)和指南。

在謀劃和促進(jìn)顛覆性技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，應(yīng)該重視顛覆性技術(shù)帶來(lái)的各種問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)判可能會(huì)給人類(lèi)社會(huì)造成的危害，提高風(fēng)險(xiǎn)防范意識(shí)和制定防范措施。防微杜漸，重視顛覆性技術(shù)的前瞻性治理，促使實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)和社會(huì)格局平穩(wěn)過(guò)渡，加速顛覆性技術(shù)的轉(zhuǎn)化、應(yīng)用和發(fā)展。

3 展望

顛覆性技術(shù)能夠打破傳統(tǒng)發(fā)展思維與路線(xiàn)，取代現(xiàn)有主流技術(shù)，建立新技術(shù)維度［87］。隨著技術(shù)體系的提升和進(jìn)步，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新技術(shù)取得重大突破并產(chǎn)生變革性效應(yīng)（表6）。未來(lái)，人工智能的醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域還將不斷細(xì)分，加快醫(yī)學(xué)機(jī)器人、遠(yuǎn)程輔助診療和健康大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)等產(chǎn)品的智能化升級(jí)［88］?；蚓庉嫾夹g(shù)能夠精確改變內(nèi)源致病基因，有望從根本上治愈腫瘤、心血管及遺傳性疾病等，未來(lái)或可用于檢出多種病毒或改造病毒的特征，進(jìn)而控制和切斷疾病傳播。生物3D 打印技術(shù)近十年來(lái)飛速發(fā)展，已能夠使用從小鼠中提取的胚胎干細(xì)胞打印成功獲得仿生主動(dòng)脈［89］。未來(lái)，該技術(shù)有望突破免疫反應(yīng)、血管化、多組織打印、仿生結(jié)構(gòu)等瓶頸，推動(dòng)器官移植和個(gè)性化醫(yī)療發(fā)展。誘導(dǎo)多能干細(xì)胞被認(rèn)為是21 世紀(jì)治療人類(lèi)疾病的最理想模式之一，未來(lái)有望代替胚胎干細(xì)胞和治療性克?。?0］。合成生物學(xué)在基因工程和疫苗研制等方面均有較大突破，未來(lái)十年或?qū)氐鬃兏镝t(yī)療領(lǐng)域。

表6 醫(yī)療領(lǐng)域顛覆性技術(shù)的未來(lái)方向及應(yīng)用領(lǐng)域［88-91］Tab.6 Future Direction and Application of Disruptive Technology in Medicine［88-91］

顛覆性技術(shù)的發(fā)展，不僅在企業(yè)和產(chǎn)業(yè)層面上非常重要，在國(guó)家科技戰(zhàn)略層面也具有更加重大的意義。習(xí)近平總書(shū)記在十九大報(bào)告中強(qiáng)調(diào)：“加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究，拓展實(shí)施國(guó)家重大科技項(xiàng)目，突出關(guān)鍵共性技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)、顛覆性技術(shù)創(chuàng)新”；在二十大報(bào)告中再次強(qiáng)調(diào)：“加快實(shí)施一批具有戰(zhàn)略性全局性前瞻性的國(guó)家重大科技項(xiàng)目，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力。加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，突出原創(chuàng)，鼓勵(lì)自由探索”。《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》也中明確提出要前瞻謀劃未來(lái)產(chǎn)業(yè)，加強(qiáng)前沿技術(shù)多路徑探索、交叉融合和顛覆性技術(shù)供給。

當(dāng)前新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在加速推進(jìn)，各學(xué)科領(lǐng)域之間深度交叉融合。在這個(gè)“百年未有之大變局”的特殊歷史時(shí)期，我國(guó)應(yīng)緊緊抓住這個(gè)重大的歷史機(jī)遇，準(zhǔn)確把握與預(yù)測(cè)引發(fā)產(chǎn)業(yè)變革的顛覆性技術(shù)發(fā)展方向，為我國(guó)科技創(chuàng)新提供重要突破口以支撐我國(guó)科技強(qiáng)國(guó)建設(shè)，在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中搶占戰(zhàn)略制高點(diǎn)。