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现代医药生物技术

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现代医药生物技术

现代医药生物技术范文第1篇

摘要: 对微生物转化技术在现代医药工业应用上的独特优势,特别是在手性药物或药物中间体制备、借助微生物转化手段实施组合生物催化在新药筛选方面发挥的积极作用进行了阐述分析,并结合作者自身近年来在该技术领域的实践和收获对数个相关课题作了介绍。

关键词:

微生物转化技术;

生物催化;

关键中间体

Application of microbial transformation in modern pharmaceutical industry

KEY WORDS

Microbial transformation;

Biocatalysis;

Key intermediates

1

概述

在过去的30多年中,微生物转化或酶转化技术在有机化学合成领域中的尝试不仅使理论研究获得广泛开展,在实际应用方面也取得了长足的进步。许多化学合成工艺相当复杂的药物、食品添加剂、维生素、化妆品和其它一些精细化工产品合成过程中的某些重要反应,目前已经能够用微生物或酶转化技术得以替代。在许多国外文献中经常能够看到的描述这种技术的名词有:microbial transformation、microbial conversion、biotransformation、biotransconversion和enzymation等[1,2]。微生物转化的本质是某种微生物将一种物质(底物)转化成为另一种物质(产物)的过程,这一过程是由某种微生物产生的一种或几种特殊的胞外或胞内酶作为生物催化剂进行的一种或几种化学反应,简言之,即为一种利用微生物酶或微生物本身的合成技术。这些具有生物催化剂作用的酶大多数对其微生物的生命过程也是必需的,但在微生物转化过程中,这些酶仅作为生物催化剂用于化学反应。由于微生物产生的这些能够被用于化学反应的大多数生物催化剂不仅能够利用自身的底物及其类似物,且有时对外源添加的底物也具有同样的催化作用,即能催化非天然的反应(unnatural reactions),因而微生物转化可以认为是有机化学反应中的一个特殊的分支。某种特殊的微生物能够将某种特定的底物转化成为某种特定的产物,其本质是酶的作用。因此,对酶转化无需多作解释,它与微生物转化的差别仅在于:前者是一个单一的酶催化的化学反应,而后者为了实现这一酶催化反应,需要为微生物提供一个能够生物合成这些酶的条件,因此,从这一角度来看,这似乎是真正的生物转化。另外,尽管用于生物转化的酶大多来自于微生物,但也可以是来自于动物和植物的酶。而对于一个具体的生物转化来说,究竟是采用微生物转化技术,还是采用酶转化技术,这要综合考虑实现这一过程的诸多因素,如成本、环境、技术装备和质量要求等。在研究一个微生物(或酶)转化过程时,需要仔细地考虑诸多方面的问题如:所用转化底物的选择、所用微生物对不同底物转化能力的考察、转化路线或转化反应的选择等。其中最主要的是寻找适合于所设计转化过程的微生物,以及如何来提高这种微生物的转化能力,即提高这种酶活力。再则是发现一种新的酶或一种新的反应以便为设计一个新的微生物转化过程提供一条线索。为了寻找能够适合作为生物催化剂的微生物酶,除了有必要对原来已知的一些重要的酶或反应进行重新评价外,一种更为有效的方法是筛选新的微生物菌株或酶[3~6]。用于微生物转化的菌株或酶的筛选的范围应该尽可能地广,因为至目前为止已经发现了3000余种能够催化各种化学反应的酶,其中有些酶的催化效果比化学催化剂好;另外,微生物的多样性和其生理生化特性的多样性(它们能够修饰和降解许许多多有机化合物),使我们有可能找到某种微生物或酶来催化某种特定的和所期望的化学反应。

2

生物转化与药物开发的应用

愈来愈多的研究表明,作为治疗用药物的外消旋体混合物有着不可避免的缺点,而美国FDA公布的手性药物指导原则无疑加快了从头开始开发单一异构体药物或利用外消旋体转换技术从已有的药物中开发单一异构体药物的步伐。手性药物制备的关键技术是不对称合成技术。多年来,有机化学工作者已经研究开发了许多种用化学的方法进行不对称合成的技术,但近20多年来,很多长期从事化学合成研究的工作者对微生物和酶反应发生了兴趣,与此同时,很多长期从事微生物和酶的研究的工作者对如何将此应用于有机合成发生了兴趣,从而使生物催化转化(biocatalytic transformation)成为一种进行不对称合成的重要技术。应用生物催化转化技术进行不对称合成与化学合成法相比较具有的优越性有:1)转化底物某一基团的专一性强,即对不需要转化的基团无需保护;2)通过对用于某一转化的微生物进行菌种选育和转化条件的优化,可以得到极高的转化率;3)生物催化转化的反应条件温和且对环境的污染很小。特别是近年来DNA重组技术的应用和新的转化系统的开发应用,使愈来愈多的原来使用化学方法进行不对称合成的化合物有可能被生物催化转化的方法来替代[7~10]。利用生物转化技术进行手性药物的开发主要进行两个方面的工作:一是进行药物关键中间体的制备,因为利用生物催化转化方法制备对映体纯化合物(enantiopure compounds)具有很大的吸引力,但试图利用这种方法来完成所期望的复杂的有机合成往往是困难的,甚至是不可能的,而利用这种方法获得某一关键中间体是切实可行的;另外,尽管用化学的方法能够在实验室条件下获得所需要的手性药物,但往往是由于成本和技术问题难以实现产业化。因此用化学生物化学的制备路线具有独特的优越性,即所谓的“绿色合成工艺”;二是进行消旋化合物的生物拆分或转化,得到单一构型的药物分子。表1为一些利用生物转化制备手性药物或关键中间体的实例[11]。

3

组合生物催化与新药发现组合

生物转化(催化)(combinatorial biocatalysis),是指利用一种以上的具有特殊转化功能的微生物或酶,对同一个母体化合物进行组合转化,以得到化学结构的多样性,它是从已知化合物中寻找新型衍生物以及从简单化合物制备复杂化合物的有效手段。从某种角度讲,它比化学合成的方法更为简单和有效。这是一个新的研究领域。天然产物的多样性和其结构的复杂性,是存在于生物体内大量酶的作用结果。生物体内负责一系列重要生命活动的酶,在体外同样具有相同的催化能力。因此,只要体外的催化环境与体内相仿,则能够实现一系列复杂的,特别是用传统化学合成方法难以实现的化学反应。利用生物催化剂或化学合成酶催化相结合的方法,能够大大地增加衍生物的多样性,以及能够有效地对复杂天然产物的结果修饰和从简单的分子构建新的化合物库,在这过程中,往往能够发现新的生理活性物质。生物催化剂为扩大组合化学提供了各种合成的可能性[1,11~13]。表2为一些由酶或微生物催化的典型反应。利用生物催化发现先导化合物的优越性在于:1)可能进行反应的范围广;2)能够定向进行区域选择性和立体选择性;3)不需基团保护和脱保护,一步实现所需的反应;4)在温和和均一的条件下可容易地实现自动化和一步反应的重现性;5)温和的反应条件保证了复杂易变的分子结构的稳定性;6)高的催化活性可以降低催化剂的用量;7)酶的固定化可以使催化剂反复和循环使用;8)生物催化剂可在环境中完全被降解。

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近年来本中心开展的一些相关课题的进展

近年来,上海来益生物药物研究开发中心开始涉及微生物转化课题的研究,特别是用微生物进行植物甾醇边链降解制备甾体药物关键中间体的开发以及抗糖尿病新药米格列醇和伏格列波糖的开发。

表1 利用生物转化制备手性药物或关键中间体的部分实例(略)

4.1

甾体类微生物转化的研究甾体药物包括激素类药物和非激素类药物:前者如性激素、类皮质激素和蛋白同化激素等;后者有抗细菌和抗肿瘤药物等。由于其不可取代的用途及治疗适应证不断扩大,甾体药物越来越引起人们的重视。利用生物转化技术进行甾体药物生产主要有植物甾醇的边链切除,以得到关键中间体ADD和4AD,以及进行立体选择性的羟化反应。(1)利用微生物转化切除边链,制备甾体药物关键中间体ADD和4AD微生物对甾体边链的裂解转化是一个很慢的过程,因为底物和产物的溶解性都很差,且底物传递至细胞的过程和产物传出细胞的过程都很慢。因此,如何提高底物的溶解性一直是提高微生物转化率的重要步骤。我们在微生物转化菌株的菌种选育、转化条件的优化和转化系统的研究方面进行了数年的研究工作[14~17],最终已经获得了具有产业化价值的微生物转化技术,即以天然维生素E生产下脚料(含有混合植物甾醇)为底物制备甾体药物关键中间体ADD和4AD的工业化路线。图1所示为混合植物甾醇底物和ADD以及4AD的化学结构。(2)利用微生物转化选择性羟基化,制备甾体药物关键中间体11OHADD、11OH4AD,以及抗心衰新药依普利酮关键中间体11OH坎利酮我们分别进行了以ADD、4AD以及坎利酮为底物的微生物转化菌株的筛选、选育,以及转化条件的优化等大量研究工作,最终获得了具有产业化价值的微生物转化制备工艺。图2所示为11OHADD和11OH4AD的化学结构。图3所示为从坎利酮到11OH坎利酮的微生物转化。(3)利用微生物转化技术,获得多种4AD结构类似物很多甾体药物的关键中间体与4AD的结构类似物有关,我们筛选了多种具有不同特性的微生物菌株对4AD进行转化,结果得到了一系列的4AD结构类似物,如图4所示[18]。(4)利用微生物转化技术,从植物混合甾醇直接生产睾酮在我们多年对植物甾醇微生物转化边链切除的研究过程中,发现了一个非常有意义的现象:即在经过诱变处理的大量微生物转化菌种中,发现了一株能够直接将植物甾醇转化成睾酮的菌株[19]。同时,转化条件的改变能够使睾酮的转化率大大地提高。进一步的研究表明,能够将植物甾醇直接转化成大量睾酮的微生物菌株,其17羰基还原酶的活性比较高,因而将已经转化的ADD和4AD中17位的羰基还原成为羟基,分别获得睾酮和去氢睾酮,以及另外一个17位边链发生改变的结构类似物,如图5所示。经过大量的菌种选育工作和转化条件的优化工作,已经获得了一条利用微生物转化直接从混合植物甾醇制备睾酮的工业化工艺路线。

图1

底物混合植物甾醇和产物ADD以及4AD的化学结构(略)

图2

11OHADD和11OH4AD的化学结构(略)

图3

从坎利酮到11OH坎利酮的微生物转化(略)

图4

利用微生物转化4AD得到的一系列结构类似物(略)

图5

睾酮和去氢睾酮的化学结构(略)

4.2

降糖药物米格列醇的研究开发米格列醇(miglitol)的发现源于对微生物发酵产物野尻霉素的研究,研究显示该原来作为抗沙门氏菌的抗生素具有较强的α葡萄糖苷酶抑制作用,继而成为第一个具有开发价值的淀粉酶抑制剂。1脱氧野尻霉素(1deoxynojirimycin)由野尻霉素还原而得,也可由多种链霉菌和芽孢杆菌产生,同样具有糖苷酶抑制作用。N取代1脱氧野尻霉素具有更好的降糖效果,米格列醇就是其中之一。米格列醇的结构与葡萄糖相似,能够可逆地竞争性抑制假单糖α葡糖苷酶,减少单糖的代谢,降低在小肠的吸收。图6所示为葡萄糖、1脱氧野尻霉素和米格列醇的化学结构。根据文献报道,有多种制备米格列醇的化学合成工艺。其中有以6脱氧6氨基山梨醇为原料,经雷尼镍催化还原后,再与环氧乙烷反应而成。也可以先与环氧乙烷反应后,再在钯碳催化下还原制得。另外,也有多种利用生物转化和化学合成相结合的方法,以及先用微生物发酵制备野尻霉素或1脱氧野尻霉素后再用化学合成的方法来制备米格列醇[20]。本中心研究开发的米格列醇制备工艺采用生物转化与化学合成相结合的方法,简要工艺流程如图7所示。本制备工艺的关键是筛选具有高效氧化氨基葡萄糖的微生物菌株,以及能够实现产业化的转化工艺。

4.3

降糖药物伏格列波糖的研究开发伏格列波糖(voglibose)是新一代的α葡糖苷酶抑制剂,最初是从某种放线菌培养液中发现的氨基糖类似物,口服后能竞争拮抗性地抑制肠道内双糖类水解酶(α葡糖苷酶),延缓糖尿病患者餐后血糖的迅速上升从而抑制餐后高血糖。同时伏格列波糖明显降低身体的脂肪量,肥胖的减轻使胰岛素受体敏感性增加,进而使空腹血糖逐渐明显下降。据文献报道,伏格列波糖的制备除了通过全化学合成获得外,还有以下几条路线:一条路线是由有效霉素产生菌发酵,从发酵液中分离出大组分有效霉素A,经生物转化后得到关键中间体valienamine和validamine,再经过化学合成即可得到终产物;或是从有效霉素发酵液中分离出小组分有效霉素G,生物转化得到关键中间体valienamine和valiolamine,两者经适当步骤的化学合成反应后即可得到终产物;第二条路线是从有效霉素发酵液中分离出小组分valienamine,经化学合成后得到终产物;第三条路线是从有效霉素发酵液中分离出小组分valiolone,同样经适当化学合成反应后得到终产物;第四条路线是由D葡萄糖经一系列的化学反应直接合成得到终产物。其流程如图8所示。本研究中心利用第一条工艺路线,筛选获得了具有高转化效率的微生物菌株,以及适合工业化生产的转化工艺。

图6

米格列醇、野尻霉素及1脱氧野尻霉素、αD葡萄糖的化学结构(略)

图7

米格列醇的制备工艺(略)

4.4

N乙酰神经氨酸的研究开发N乙酰神经氨酸(Neu5Ac)是合成抗病毒药物扎那米韦的前体,其本身也具有多种重要的应用价值。目前有三种不同的生物转化方法制备Neu5Ac(图9):途径Ⅰ是一个相对简单的醛缩反应;途径Ⅱ涉及到反应前体ManNAc的磷酸化;途径Ⅲ所合成的产物Neu5Ac9P需要进一步用另外的酶脱磷酸化。这些合成方法均可在体外进行,目前已经用于工业化生产的是途径Ⅰ。

本中心采用途径Ⅰ的生物转化方法,首先从E.coliC600中成功地扩增了N乙酰神经氨酸裂合酶基因(nal),通过同源性比较发现,它与来源于E.coli K12的nal序列完全一致。氨基酸序列比对结果表明,136和164位的氨基酸也为赖氨酸和酪氨酸,与文献报道的活性中心位点一致。进而,将该基因通过EcoRI和BamHI两个酶切位点,严格控制起始密码子和启动子间距离的情况下克隆到高表达载体pYG5上,构建成新的质粒pLY2,并进行其表达研究。然后对粗酶的制备、转化条件的优化、分析检测方法的建立,以及产物的分离纯化等进行了研究, 初步获得了一条适合工业化生产N乙酰神经氨酸的路线。

图8

制备伏格列波糖4条不同工艺路线(略)

图9

三种不同的生物转化制备Neu5Ac的方法(略)

参考文献

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现代医药生物技术范文第2篇

关键词:医药生物技术;产业化;措施

近年来,医药生物产业的飞速发展,为各行各业带来了较为广阔的发展空间,将生物技术应用于医药产业,不仅使得医药生物产业发展迅速,也使得其成为相对活跃的产业之一。虽然医药生物产业目前发展的态势良好,但仍然存在着大大小小的问题,需要我们去探索和解决,才能使得医药生物技术产业跨向一个更高的台阶。

1医药生物技术发展的总趋势

从全球医药生物技术发展的状况来看,生物技术在医药行业的运用,正在引发着医药产业的重大变革。在2000年,全球生物技术产业的销售额高达500多亿美元,而医药生物技术产业的销售额就占去了60%,实际上自90年代以后,全球生物技术药品的销售额以年均30%的速度增长着。

2我国医药生物技术产业的发展状况

我国的医药生物技术产业的发展,相较国外的发展情况而言起步相对较晚,但是随着国家在医药生物技术产业的支持力度的加大,使得医药生物技术产业有了较快的发展,缩短了与西方先进国家的差距,在全球医药生物技术产业中占有了一席之地。

3我国医药生物技术与产业发展所面临的问题

随着我国社会的不断向前发展,医药生物技术及其产业取得了很大的进步,但是其发展过程中,不断的涌现出了许多问题,如在医药生物技术领域的资金投入不足;生物医药产品的自主创新不足,产品的研发能力有限等问题,这些问题在很大程度上阻碍了我国医药生物技术及其产业的更好发展。

3.1自主研发产品能力有限,创新性不足

在我国现有的生物技术药物中,只有少数部分是自主研发,拥有产品的自主产权,而绝大部分则是依靠国外的医药生物技术进行产品的仿制,真正的自主创新其实很少,以至于出现药品研制上的重复,药品生产的过量等多种问题,再加上国内缺乏对医药生物技术知识产权保护的意识,使得部分的医药生物技术及产业的发展停滞不前,导致药品生产企业之间的竞争压力增大,企业的利润不断减少,严重的出现亏损现象,最终血本无归。有的药品生产商为了避免出现这种情况,选择企业着重于仿制药品的生产,因为仿制药品可以减少自主研发的资金投入,相对来说费用较少,而且盈利较快,风险也就相对较低,这种思想的循环使得我国的医药生物技术难以实现突破性的创新。

3.2医药生物技术的研究成果难以转化为医药产品

这些年经过医药生物技术研究方面专业人才的努力,我国的医药生物技术在研究方面较以前取得了很大的进展,但现实是很难将这种研究上的成果转化为医药产品。

3.3在医药生物技术及产业的投资不足

从我国在医药技术研究中的投入资金来看,是远少于国外在医药领域的资金投入的,这也是为什么我国的医药生物技术的研究难有创新性的发展。医药生物技术产业本就是高风险、高投资、高回报的产业,医药生物产业得不到充足的资金支持,势必会阻碍其研发过程的进展,从而影响我国医药生物技术产业的健康发展。

3.4我国医药企业规模相对较小,竞争力较弱

随着近些年我国医药生物技术产业的不断发展,涌现出了较多的生物制药企业,但是这些企业普遍的特点就是规模较小,经济实力较弱,自主研发新产品的能力较低,因此在医药行业的国际竞争中的竞争能力较差,抗风险能力弱,这显然对我国的医药生物技术产业的发展十分不利。

4解决我国医药生物技术及其产业发展问题的措施

随着经济、政治、文化、科技全球化趋势的不断增强,每个国家、各个行业都面临着机遇与挑战,对医药生物技术产业来说也不例外。在竞争如此激烈的大环境中,要加快我国医药生物技术的自主研究与产业发展,可以采取以下措施:

4.1端正态度,客观认识到我国医药生物技术的发展与世界先进国家的水平。

在摆正态度的同时,总结我国医药生物技术发展过程中的经验教训,同时加强与先进国家的交流,积极吸取、引进国外的先进医药生物技术,自主研发创新医药产品,形成我们自己的国际竞争优势。

4.2加大在医药生物技术产业的资金投入。

从医药生物技术产业的性质可以看出,想要实现我国医药生物技术及产业的发展,就需要我们集中人力、物力、财力,加大在医药生物技术产业的投入,有重点、有针对性的扶持医药生物技术项目,提高我们的医药生物技术水平。同时,还应该注重培养医药生物技术方面的专业人才,提高医药生物技术人才的专业素养,为我国医药生物技术的研究与发展注入新生力量。

4.3注重医药生物技术研究成果向产品的转化,实现上下游技术的完美衔接。

在加强医药生物技术的研究的同时,注重研究成果的转化,建立好高校的医药生物技术研究和药品生产企业的沟通、合作桥梁,实现双方的完美衔接。

5结语

综上所述,我国的医药生物技术的研究与产业发展取得了很大的进步,虽然在这一过程中仍有些许问题有待解决,但是我国医药生物技术产业的发展仍然势不可挡,相信在其未来的发展过程中,必将实现创新性飞跃。

参考文献:

[1]田玲,张宏梁,孟群.我国医药生物技术发展战略与措施[J].中国生物工程杂志,2008,S1:331-335.

[2]苟仕金,苟鸿鹰.现代医药生物技术发展现状与展望[J].中国药业,1998,02:12-14.

现代医药生物技术范文第3篇

【关键词】 生物与健康产业 概念 内涵

1 产业概念

以现代生物技术生产的产品及所形成的产业是国际上新兴的产业,涉及现代生物技术本身所形成的产品、利用现代生物技术改造传统产业培育的新产品,涉及传统生物产业与现代生物产业的内涵差别、产业规模等诸多因素,至今国际上有关生物产业的定义尚无明确界定[1]。国家发改委在《生物产业发展“十一五”规划》的研究编制过程中,将生物产业定义为“将现代生物技术和生命科学应用于生产以及应用于经济社会各相关领域,为社会提供商品和服务的统称,主要包括生物医药、生物农业、生物能源、生物制造、生物环保等新兴产业领域”[2]。

生物与健康产业密切相关且互为交融。健康产业主要包括医疗保健服务业和医疗保健相关产业。医疗保健服务业由向公众和个人提供预防、治疗、护理、康复等医疗保健服务的卫生机构和医疗保障组织组成。医疗保健相关产业包括老年护理、健康管理、医疗旅游、美容养生等延伸性保健服务,以及为医疗保健服务提品和支持的产业。

我国广州、宁波等市根据区域产业特点与经济社会发展需求,将生物与健康确立战略性新兴产业加以培育,为此,有必要探讨生物与健康产业的概念与内涵,依此调查产业的发展规模、水平、结构等基本情况,及时为各部门制定政策、开展宏观调控提供依据。

2 产业构成

目前,国内外关于生物与健康产业内涵的理论研究成果不多[3],我国相关的产业分类指导和统计管理等制度出台相对滞后,导致国家的生物产业产值通过参考国内外材料估算的方法获得[4],数据准确性差,甚至不能反映其中的核心产业生物医药产业的情况,国家亟须建立一套相关的政策体系。

2.1 国家产业政策

在产业构成上,2011年11月,国家科技部《“十二五”生物技术发展规划》,明确指出我国现阶段重点发展的生物技术产业包括生物医药、生物农业、生物制造、生物能源和生物环保五大领域[5]。2012年12月,国务院《生物产业发展规划》,提出大力发展生物医药、生物医学工程、生物农业、生物制造、生物能源、生物环保、生物服务七个重点领域[6]。然而上述文件对各领域的概念与内涵并无明确阐述。2012年9月,国家发改委《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录(公开征求意见稿)》,其中生物产业包括生物医药、医疗器械、生物农业、生物制造、生物服务、海洋生物六个小类和23个条目,初步勾画了生物产业作为我国战略性新兴产业的基本组成。

2.2 产业内涵探索

全面准确的产业统计需要对产业内各领域进行细分与测算。2008年,国家发改委着手建立生物产业运行监测系统。2008年7月,该委召开“建立我国生物产业统计体系研究课题”讨论会,总结生物产业统计试点工作,提出生物产业统计体系主要包括生物医药、生物农业、生物能源、生物制造、生物环保和生物服务六大块内容,讨论完善我国生物产业统计体系。2012年初,国家发改委、工信部等部门召开联席会议,提交了《战略性新兴产业重点产品和服务统计目录》与《战略性新兴产业行业分类统计目录》,对战略性新兴产业统计调查方法研究进行论证,提出认真做好生物产业等战略性新兴产业发展形势的监测和分析,加强信息引导,采取多种形式利用数据资源,促进战略性新兴产业健康发展。然而,由于生物与健康产业涉及的技术领域非常广泛,同时贯穿产业活动中研发、生产、流通和服务等多个环节,随着技术创新、产业分化和产业融合的不断发展,该产业的子产业关联性强、产业边界模糊等特征日益凸显,对产业的分类和统计标准设计要求较高,相关的指导和管理政策一直未能出台。

3 国内部分省市相关政策

在国家尚未出台统一的生物与健康产业相关分类和统计办法的情况下,国内各省市纷纷结合区域情况开展相关尝试性工作,在为区域产业发展提供决策依据的同时,也为国家相关政策的制定提供了参考。2011年12月,黑龙江开展全省生物产业统计工作,将生物产业分为生物医药、生物农业、生物制造、生物能源、生物环保五大领域,然而关于各领域的定义与具体范畴未见,由科技管理部门负责推进。2010年,南宁市发改委委托南宁市统计局和广西社科院开展生物产业统计体系与产业指标课题研究并于2011年3月通过了成果评审,界定了生物产业的统计范畴,提出了生物产业指标体系及具体统计方法,但具体内容未见。至2012年初,已有云南、四川等十多个省市初步设立了新兴产业统计指标监测体系,对生物产业等新兴产业进行统计,其中以云南省、江苏省无锡市、浙江省宁波市对生物与健康产业的界定较为详尽。

3.1 云南省跨越一、二、三产业统计生物产业

云南省实施“生物经济强省”战略,2007年4月,省发改委《云南省生物产业发展规划纲要(2006-2020)》,提出“生物产业(烟草产业除外)指的是从事生物产品研究开发、生产和生物技术服务的产业,包括:生物医药、生物农业、生物制造(轻工、化工)、生物能源、生物服务业等。”2010年10月,云南省政府发展生物产业办公室《云南省生物产业统计报表制度(试行)》,将生物产业界定为“指以生命科学理论和生物技术为基础,结合信息学、系统科学、工程控制等理论和技术手段,通过对生物体开展研究并制造产品,或改造动物、植物、微生物并使其具有所期望的品质特性,为社会提供商品和服务的行业的统称,包括生物农业、生物林业、生物医药、生物能源、生物制造、生物环保、生物服务等领域。”该制度以《国民经济行业分类(GB/T4754-2002)》为依据设置云南省生物产业统计指标及口径范围,对生物产业的农业生产、工业生产、产品销售和利税等情况进行统计,指标体系涵盖一、二、三产业。该制度将烟草产业纳入生物农业统计范畴,因为云南省是我国最重要、规模最大的烤烟和卷烟生产基地,烟草种植业、卷烟工业是该省农业和工业的重要组成部分。烟草产业是该省最具比较优势、最有特色的产业之一,是省财政的主要支柱,所创税收自1988年起一直位居全省各产业之首,最高年份占全省70%。此外,烟草产业还促进了其他相关产业的发展,是该省的重要产业。2011年,云南省生物产业总产值达4100亿元,成为全省重要的支柱产业。但是,关于产值的具体构成未见报道。

3.2 江苏省无锡市分十大领域统计生物产业

2012年1月,无锡市统计局、发改委《无锡市新兴产业统计监测制度(试行)》,对该市物联网、节能环保、生物产业等十大新兴产业开展统计监测,该制度将生物产业界定为“包括生物技术产业和新医药产业。生物技术产业:主要是生物能源、生物工业、生物农业、生物环保等新兴产业领域。新医药产业:是指以新技术、新工艺、新剂型、新装备等的开发应用为特征,是蕴含巨大经济社会效益、最具广阔发展前景的新兴产业,主要包括生物技术药、中药、小分子药物和医疗器械、生物试剂、医用材料等。”在该制度的统计分类目录中,将生物产业分为生物医药制造、生物药品制造、中药制造、医疗器械和医用材料制造、生物工业产品制造、生物农业产品制造、生物环保产品制造、生物能源产品制造、药用包装材料、其他十大领域,统计生物产业的总产值、新产品产值、主营业务收入和从业人员数。但是,对于各领域的具体统计范畴及其与《国民经济行业分类》的关联未见,由市科技局与市农业委员会负责核定相关企业名录并组织统计工作。无锡市发改委公布的新兴产业发展数据显示,2012年1~10月该市生物技术和新医药产业总产值(营业收入)为252.75亿元,同比增长9.1%。

3.3 浙江省宁波市采用汇总系数统计生命健康产业

2013年3月26日,宁波市统计局、市加快培育和发展战略性新兴产业工作领导小组办公室《宁波市战略性新兴产业统计分类目录(试行)》,以《国民经济行业分类(GB/T4754-2011)》为依据,根据具体类别与相关战略性新兴产业的关联度确定不同的统计汇总系数,对该市节能环保、生命健康、新能源、海洋高技术等八个战略性新兴产业进行统计。其中,生命健康产业包括生物制品制造产业、生物工程设备制造产业、生物技术应用产业三个子产业,下分十个领域。

4 生物与健康产业概念与内涵

在我国现行的生物与健康产业统计体系下,本文以国家产业政策为基础,参考国内各省市产业界定方法,将生物与健康产业界定如下:

4.1 产业概念

生物与健康产业是指以生命科学理论和生物技术为基础向社会提供商品和服务的行业的统称,包括生物医药、生物农业、生物能源、生物环保、生物制造、生物医学工程、生物技术服务、健康服务产业领域。

4.2 产业构成

(1)生物医药产业:是指以现代生命科学理论为基础,与医药产业结合,利用生物体及其细胞、亚细胞和分子的组成部分或以其作为作用对象,结合工程学、信息学等手段开展研究及制造产品或改造动物、植物、微生物等,并使其具有所期望的品质、特性,进而为社会提供商品和服务手段的综合性技术体系,其内涵包括生物医药产品研制、规模化生产和流通、服务等。该产业主要包括化学药品原料制造、化学药品制剂制造、中药饮片加工、中成药制造、生物及生化制品的制造、卫生材料及医药用品制造、医疗仪器设备及器械制造以及制药专用设备制造[2]。

(2)生物农业产业:是指运用基因工程、发酵工程、酶工程以及分子育种等生物技术培育动植物新品种,以及生产农业投入品如生物农药、兽药与疫苗、生物肥料以及生物农用材料所形成的产业。该产业包括农业生物种业、生物饲料、生物农药、生物肥料、生物疫苗等重点领域[7]。

(3)生物能源产业:生物能源是指由生物质转变而成的能源,是从能源作物、林业废弃物和有机废料等生物质中产生的能源,包括来自树木的木材能源和来自非木材的农业作物的农业能源,其中储存着可用于产生电能、热能、液体燃料及气体燃料的化学能源。我国生物能源主要指利用淀粉、糖、动植物油脂以及木质纤维素为原料生产燃料乙醇、生物柴油、沼气以及生物质发电等[2]。

(4)生物环保产业:目前国际上尚无统一的界定,一般认为凡是与生物技术结合,充分利用生物的特殊功能进行生物净化、生物修复、生物转化和生物催化,从污染治理、清洁生产、能源开发到可再生资源利用,多层面、全方位地为解决工业和生活污染、农业和农村面源污染、荒漠化和海水污染等提供相关产品和服务的行业,均属于生物环保产业研究和应用的范畴,也是其发展的趋势和方向[2]。

(5)生物制造产业:包括采用微生物细胞、生物酶,以及基因工程、合成生物学和细胞融合为代表的现代生物技术及以发酵和酶转化为代表的近代生物技术成果形成的生物制造业,是以现代生物技术为基础大规模生产人类所需基础化学品与原料等的一种工业方式,广泛应用于化工、食品、制药、造纸、纺织、采矿、能源以及环境保护等许多重要领域[2]。

(6)生物医学工程产业:是指运用综合工程学、生物学和医学的理论和方法,提供生物医学材料制品、(生物)人工器官、医学影像和诊断设备、医学电子仪器和监护装置、现代医学治疗设备、医学信息技术、康复工程技术和装置、组织工程等产品研制、规模化生产和流通、服务的产业。

(7)生物技术服务业:是指以现代生物技术与其他要素为支撑,通过生物技术的研究、创新、应用、转化、转移、扩散,形成完整的生物技术产业链的服务活动的总和,是一种创造和传播生物技术知识,提供、应用生物技术知识服务的产业体系[2]。

(8)健康服务业:是指以现代或传统医学技术为主要支撑,以医疗服务、健康理疗、康复调理、生殖护理、健康管理为主体的,为人类健康服务的综合性体系。

参考文献:

[1]李学勇.中国生物产业调研报告[M].北京:中央文献出版社,2004.

[2]北京生物产业发展报告编辑委员会.启航2009北京生物产业发展报告[M].北京:科学出版社,2009.

[3]伍业锋,刘建平.生物产业的界定及统计制度方法初探[J].统计与决策,2011,(20):35.

[4]龙九尊.专家呼吁建立战略性新兴产业统计体系[N].科学时报,2010-9-13(B1).

[5]科学技术部.“十二五”生物技术发展规划(国科发社〔2011〕 588号)[Z].北京:2011.

现代医药生物技术范文第4篇

论文关键词:生物技术产业,产业化,创业风险投资

全国政协人口资源环境委员会副主任江泽慧2010年6月2日向中国证券报记者透露,由国家发改委牵头制定的生物产业发展“十二五”规划将于6月上报国务院。近年来,我国采取了一系列措施加大对生物技术创新和生物产业发展的支持力度,包括出台了《生物产业发展“十一五”规划》,组织实施生物技术创新成果产业化和加强国家生物产业基地建设等。2009年6月国务院办公厅印发了《促进生物产业加快发展的若干政策》,明确提出加快把生物产业培育成高技术的支柱产业和国家的战略性新兴产业。

一、发展生物技术产业重大意义,它已经成为许多国家应对金融危机战略措施。

各国纷纷制订生物产业发展战略规划,专项政策,成立专门机构,加速培养和吸引人才,大幅度增加对生物技术研究和产业化的投入,引导社会资源投入生物产业,促进生物产业在知识密集区域集聚化发展,努力抢占21世纪国际经济技术竞争制高点。

二、世界生物技术产业发展现状

(一)生物技术产业已经进入大规模产业化阶段

现代生物技术首先应用于医药和农业领域,生物医药业、生物农业快速增长。以生物医药为例,全球范围内正在研制的2000多种生物药物80%已经进入临床试验阶段,批准了6000多例转基因动植物进行试验,批准生产的转基因动植物已达100多种。由于生物制药科技含量极高,受宏观经济基本面的影响较小,消费刚性特点明显,且价格稳定,盈利能力高于社会平均利润率,上世纪90年代以来,全球生物药品销售额以年均30%以上的速度增长,大大高于全球医药行业年均不到10%的增长速度。

(二)生物技术产业将成为继信息产业之后世界经济中又一个规模巨大的主导产业。

近十年来,全球生物技术产业的销售额约每五年翻一番,许多国家生物产业销售额增长率高达25%-30%,远高于全球经济增长率。预计到2020年,生物医药占全球药品的比重将超过1/3,生物质能源占世界能源消费的比重将达到5%左右,生物基材料将替代10%-20%的化学材料。继信息产业之后,生物产业将逐渐成为未来全球经济社会发展的又一重要推动力。

三、我国生物技术产业发展现状

(一)我国生物技术与发达国家差距相对较小,生物技术产业初具规模,在发展中国家中总体水平处于领先地位

近年来,我国生命科学与生物技术研究取得了长足的进步,在后基因组学、蛋白质组学、干细胞等生命科学领域具有较高的研究水平,在杂交水稻、转基因棉花等生物育种领域具有一定的优势。在我国,生物制药产业也呈现出蓬勃的发展态势,在1999年到2008年的10年间,生物制药子行业年均销售增长率为22%,而医药工业为19%,生物制药产业的销售规模虽然仅为整个医药行业的10%,但成长速度要明显快于医药工业的整体水平。另外,生物技术棉花种植面积已经超过6100万亩,生物农药年生产总量达到12万吨,燃料乙醇生产能力几近140万吨。目前我国的生物技术产业在发展中国家中总体水平处于领先地位。

(二)发展中面临的问题

1、生物技术产业自主创新能力薄弱

生物技术产品产业化程度低,生物科技成果转化率低,以生物医药为例,迄今为止,我国生产的中药以外的医药产品,自主发明的不足3%。国内有6千多家的医药企业,普遍缺乏自主知识产权,企业产品趋同,毫无国际竞争力可言。工程化研究开发薄弱,生物医药中上游技术比国际先进水平落后三至五年,而下游工程技术则至少落后十五年以上。

2、融资困局亟待打破。

发展生物产业的社会效益远高于产业自身的直接经济效益。当前,我国生物医药、生物农业、生物能源、生物基材料等一批新兴产业群体正在迅速形成。这是一个好的趋势,需要进行正确引导和扶持,特别是加快建立有利于产业化发展的投融资环境、市场环境,完善转基因生物安全管理等有关法律法规,解决新兴生物产业发展面临的融资困难、产业技术发展滞后、初期成本高等突出问题。

3、缺乏生物技术产业的高端人才。

生物技术产业的发展对人才的要求极其严格,目前在我国从事生物技术研究和产品生产经营的从业者素质参差不齐,整体素质不高,既懂技术又懂经营的高素质人才十分稀缺,难以适应我国生物技术产业快速发展的需要。

四、发展之路

(一)建立生物技术产业基金

美国的生物技术产业从上个世纪70年代起步以来,始终是全球生物科技的领跑者,其生物技术公司数量占全球总数的1/3。分析美国这方面的成功经验,除了人才、技术、设备、研发能力、体制等等因素之外,美国生物技术产业之所以能得到迅速发展的一个很重要方面是,美国无论是政府还是私营投资机构对这个产业领域的连续多年来的巨大投资。可见风险投资对一国生物技术产业的发展可谓至关重要。

我国目前的风险投资以政府为引导,以国有资本投资为主体。即资金来源主要集中于政府财政专项拨款和金融机构贷款。这种特点不可避免地导致了现行风险投资资金的低效率与盲目性,因此改革我国现行的风险投资体制已迫在眉睫。政府部门应当制定优惠政策,拓展生物技术企业高风险时期的资金来源,调动社会资金支持生物技术企业的发展,通过多种渠道拓宽生物技术产业基金的资金来源,规范和发展资本市场,吸引民间投资,大力发展创业风险投资,推动贷款担保机构发展,形成以民间资本和民间投资机构为主体的多元化投资主体和投资结构。

(二)加强国际合作

近年来,除了美国是传统的生物技术产业强国,加拿大的生物技术产业也迅速增长,目前它已经发展成该国的第二大高技术产业,加拿大生物技术产业的成长速度是西方七国平均增速的四倍。北美已经形成了世界生物产业的领头羊。尽管欧洲生物技术产业近年来也取得了长足的进步,但与北美相比,双方的差距仍然非常大。为了缩小差距,近年来欧洲生物技术企业通过行业内结盟和建立战略伙伴关系,形成优势互补,充分利用别人创造的经验和技术,达到迅速扩大经营规模,增加收入,占领市场等目的。

与北美相比,我们的差距则更大,据介绍,我国在生物技术的某些方面与国际先进水平的差距只有5年,而产业化差距却达15年。以生物制药为例,目前中国作为世界第七大的医药市场,对全球医药市场的影响巨大,2007年的全国医药产业销售总额是6392.69亿元人民币,到2010年,中国将跃居世界第五大医药市场,但即使是这样一个增长潜力巨大的市场,生物医药只占其中业务的一小部分,目前我国一年生物药品的销售额还不如美国一家中等生物制药公司的年产值。生物医药由于具有特异性强、准确率高等特点,能进行研究的领域还有很多,只是中国的生物医药仍处于产业阶段的初期,需要很长的时间进行培养。也就是说,在中国需要等待一些生物技术的研发成功需要再等上五到十年,研发成功后又会遇到资金的再投入及产业化的难题。

因此,最好最快的方法是加强国际合作,将北美乃至欧洲的成熟科研成果引入中国,同时引入国外成熟的产业基金,在中国落户后将其迅速规模化和产业化,创造利润后会有充足的人力和物力投入到国内生物技术的科研和开发上面,使生物技术的星星之火,可以燎原。

参考资料

【1】2006年生物产业发展情况及2007年政策建议【z】.国家发改委高技术产业司,2007年

现代医药生物技术范文第5篇

    1 生物经济及其发展趋势

    生物经济是以生命科学与生物技术研究开发与应用为基础的、建立在生物技术产品和产业之上的经济形态,是在农业经济、工业经济、信息经济充分发展基础上产生的一种新的经济形态。生物经济的概念最早是在2000年5月由美国管理咨询专家斯坦?戴维斯和克里斯托弗?迈耶[1]提出,但其作为一种新的经济形态出现则要更早一些,它是伴随着现代生物技术而产生和发展起来的。现代生物技术从诞生开始就显现出其巨大的应用价值和商业前景,并被迅速、广泛地运用于农业、医药、能源和环境保护等领域,这直接促成了生物经济产业的发展。近年来,随着以基因组研究为代表的生物科技新理论和新技术的飞速发展,以及这些技术运用深度和范围的扩大,未来生物经济将表现出以下几个发展趋势:

    1.1 生物技术相关产业飞速发展,生物经济时代即将到来

    生物经济时代来临的明显特征是与生物技术产业及其相关产业的飞速发展。近10年来,全球生物产业的销售额约每5年翻一番,许多国家生物产业销售额年增长率高达25%~30%,约是全球经济增长率的10倍。2005年,全球公开上市的生物技术公司的营业收入达到631亿美元,生物技术产业已经成为新的经济增长点[2]。目前,全球生物药品销售额达到600多亿美元,在整个医药工业的比重从1995年的不及4%迅速上升到11%;全球转基因农作物种植面积达到9 000万公顷,10年间增长了50倍。全球范围内正在研制的2 000多种生物药物中,有80%已进入临床试验,6 000多例转基因动植物经批准正在试验。因此,美国《时代》周刊于2000年5月22日撰文指出,我们现在正处在信息经济时代的中期,从开始到完成它大约将持续75~80年的时间,到2020年代结束。接着,人们将迎来下一个经济时代:生物经济时代,生物经济将产生10倍于信息经济的规模[1]。

    1.2 生物技术运用的深度和广度不断扩大,生物经济的范围和影响日益增大

    随着生物技术在越来越多的行业中发挥着越来越主要的作用,生物经济的范围和影响日益增大。目前,生物技术的应用已遍及农业食品、医药卫生、化工环保、资源能源、海洋开发等各个领域,显示了它对解决人类所面临的食物、健康、资源、能源、环境等重大问题所产生的巨大作用与潜力。而未来还将在如下领域发挥巨大作用:①农业生物技术将推动“第2次”绿色革命,为消除世界“粮食鸿沟”提供技术可能;②医药生物技术推动第4次医学革命,人均寿命将进一步提高;③工业生物技术将推进“绿色制造”,发展绿色GDP;④能源生物技术将使生物可再生能源替代化石能源,缓解能源短缺压力;⑤环境生物技术将为“再造秀美山川”提供技术支撑,促进循环经济发展;⑥海洋生物产业逐渐兴起,促进海洋经济的发展;⑦生物技术将在保障国家安全、防御生物恐怖威胁中发挥不可替代的作用。

    2 世界各国生物经济的政策选择

    鉴于生物经济有巨大的发展潜力,世界各国政府都高度重视本国生物经济的发展,越来越明确了生物经济产业在国家经济和社会发展中的重要作用及潜力,纷纷确立生物经济的战略地位,并制定了一系列的优惠政策,来推动生物经济的发展。

    2.1 确立生物经济的战略地位,列入未来重要发展规划

    日本成立了以首相为首的生物技术战略理事会,并于2005年颁布了生物技术战略大纲,详细阐述了具体的重点战略和实施计划,其中还包括一些已经列入政府重点开发项目的具体计划,如国立癌症中心及国立循环器官疾病中心,旨在提高在检测解析仪器的研发以及生物信息学领域的国际竞争力,针对相关疾病开展蛋白质组研究计划。印度是亚洲高科技产业取得迅速发展的国家,在软件产业获得飞速发展的同时,已深刻地认识到生物经济产生的巨大潜力,并把生物经济作为未来高科技产业发展的重要支点。2005年3月,印度政府公布了《国家生物技术发展战略》草案,提出了未来10年印度生物技术及产业发展的国家目标和政策措施。在人力资源开发、基础设施建设、发展生物技术产业及贸易、生物技术园及孵化器、法规建设和科学普及等方面提出了战略目标和具体的政策措施。

    2.2 设立高规格全局性的领导和协调机构

    日本在制造业中崛起,在信息时代相对比较落后,因此政府决定在生物经济时代再创辉煌,提出了“生物产业立国”战略,并将生物技术产业作为日本的四大新兴产业,同时成立了以首相为首的“生物技术战略理事会”;印度政府成立了世界第1个生物技术部;马来西亚建立了生物技术与产业联合会,由副总统担任主席;泰国政府成立了“国家生物技术委员会”,由总理担任委员会主席;美国白宫和国会成立了专门生物技术委员会来领导和协调全国的生物技术产业,委员会制定生物科技发展宏观战略和规划,同时负责跟踪生物技术的发展,并研究制定相应的财政预算、管理法规以及税收政策来促进生物技术的发展。

    2.3 加大对生物经济的资金支持

    生物经济作为现代高科技产业,具有高投入、高收益、高风险的明显特征。无论是前期的技术研发,还是产品生产和市场推广都需要极大的投入资金。为了解决生物经济产业高密度的资金需求,世界各国纷纷采取了各种举措,来建立多元化的投融资渠道,加大对生物经济的资金支持。最主要的措施是加大对基础研究的资金支持以及建立较为完善的风险投资制度。

    2.3.1 加大对技术基础研究的支持力度

    生物经济作为一种高度技术依赖型经济,生命科学和生物技术基础研究是维系其发展的基本动力。欧美国家在生物经济的发展中都不遗余力地加大对基础科学的研究,使得他们在生物经济领域始终保持着领先地位。美国是世界生物经济第1强国,同时也是世界生命科学研发的第1强国。对基础研究强有力的支持保证了美国在这一领域的领先地位。2003年,美国生命科学与生物技术研发经费已高达380亿美元,同年美国总统布什还提出了“生物盾牌计划”,拨款60亿美元支持生物反恐研究。美国在生命科学领域的研发投入已经占据了其基础研究总投入的49%。其它发达国家为了在生物经济浪潮中获得先机,也纷纷加大了对生物技术基础研究的投入,欧盟科技发展第6个框架计划将46%的研发经费用于生物技术及其相关领域。2001年,德国生物科技产业的科研经费为12.28亿欧元,大于其销售额,比2000年增加了71%。2004年,联邦教研部对生物技术的项目经费增加了14.5%。随着这项投资的增加,德国基因研究的经费仅次于美国[3]。而亚洲各国尽管对生物技术的研究起步较晚,近年来对其的研究投入也在大幅增加。例如,日本政府于2002年开始逐步加强了对生物技术方面的研究投入,并计划今后5年内将科研预算增加1倍,达到8 800亿日元。印度政府长期以来一直注重加大对生物技术研发的资金支持,2002-2003年度的研究预算为23.56亿卢比,在随后5年的预算计划中,联邦政府研究经费投入将达到208亿卢比[4]。加大基础研发的另一重要举措是吸引和增加社会资本的投入。美国政府采取了一系列优惠政策来刺激社会投资,如减免高技术产品投资税、高技术公司公司税、财产税、工商税等。目前,以大公司为代表的民间高技术研究投资总额已经超过了政府资助,在生物技术产业发展中发挥着越来越重要的作用。

    2.3.2 构建顺畅的融资渠道

    由于生物经济产业具有很强的风险性,这在很大程度上阻碍了社会资本对其进行投资。为了扩大生物产业的融资渠道,鼓励风险投资已经成为各国通行的重要举措。(1)政府引导和鼓励风险投资进入生物经济领域。在风险投资最为发达的美国,政府通过各种政策积极引导资金投入生物产业。2003年,美国生物科技投资占美国风险投资总额的12.5%;2004年,这一比例增至13.5%,明显呈现出快速增长的态势[3]。美国风险投资对生物产业的高投入,极大地促进了美国生物产业的高速发展。2002年,印度最大的风险投资商ICICI风险资金管 理 公 司 宣 布 成 立 生 物 技 术 孵 化 基 金,资 金3 200万美元,现在已完成多项投资[4]。(2)政府投资设立科技创新基金。1998年,英国财政部建立了3个用于支持生物技术等高技术中小企业的风险资本基金,这些基金提供的资本为2.4亿英镑。印度政府正在筹建一个10亿卢比的生物技术投资促进基金,由工业发展银行、生物技术部、发展银行和生物技术联盟有限公司等共同参与组建。德国联邦教研部和联邦经济技术部于2001年联合推出“面向小型技术企业的投资”计划(BTU),筹集了30亿欧元,用以满足小型技术企业创业初期的特殊需要[5]。

    2.4 制定和完善一系列保护和鼓励生物经济发展的法律和政策

    2.4.1 税收优惠

    美国各州采取多种税收优惠手段来刺激生物经济的发展:销售和使用税减免或延期,减免或允许企业延期支付购买R&D及生产资料产生的消费税或使用税,鼓励企业增加R&D投入;投资税收信贷,生物企业投资现代 化 生 产 线 时 的 税 收 可 以 抵 扣 购 买 计 算 机 等R&D设备时的消费税和财产税;资本所得税减免,投资者在售卖股票后继续投资生物企业上市公司至少一年,部分州允许投资者缓交投资所得税;R&D税收信贷,允许企业将其R&D费用的一定比例用于税收抵扣[6]。英国政府新出台了税制改革。为了鼓励风险投资,英国政府对小型高技术企业的投资减免了20%的公司税;同时还引入针对中小企业的研究开发税务信贷,年研究开发投入超过5万英镑以上的企业可以享受150%的研究开发费用免税;对研究开发投入很大但没有盈利的新企业,其研究开发投入的80%可以作为信贷累积减免税收,等企业盈利后再从利润中扣除[7]。