我国“合成生物学”项目立项概况与实施管理建议

曹芹，旷苗，王晶，谭昳，田金强

（中国生物技术发展中心，北京 100039）

“合成生物学”是一门新兴、交叉、汇聚、颠覆性学科。它在系统生物学基础上，融合工程科学原理，采用自下而上的策略，重编改造天然的或设计合成新的生物体系，以揭示生命规律和构筑新一代生物工程体系，被喻为认识生命的钥匙（建物致知）、改变未来的颠覆性技术（建物致用）［1］。2018 年国家科学技术部启动重点研发计划“合成生物学”重点专项，确立其总体目标为，针对人工合成生物创建的重大科学问题，围绕物质转化、生态环境保护、医疗水平提高、农业增产等重大需求，突破合成生物学的基本科学问题，构建几个实用性的重大人工生物体系，创新合成生物前沿技术，为促进生物产业创新发展与经济绿色增长等做出重大科技支撑。

“合成生物学”专项改变过去科技计划按不同研发阶段设置和部署的做法，按照基础前沿、重大共性关键技术到应用示范进行全链条设计，一体化组织实施。同时合成生物学的交叉、汇聚、颠覆性，以及典型的生物两用性，对专项组织实施提出很高的要求。本文作者对专项的任务设置、项目申请与资助情况进行梳理，并提出项目申请与执行的建议，旨在使业界对“合成生物学”专项有个全面、深入的认识，提升立项申请工作的质量与效率，在项目执行中采取针对性管理措施，并为凝练下一步研究方向提供参考依据。

1 “合成生物学”重点专项部署

面对经过亿万年自然选择压力下进化形成的高度动态、灵活调控、非线性且难以预测的复杂生命体系，如何以工程化的设计，获得特定的生物器件或合成一个完整的、遗传程序经过重新设计的人工生物，是合成生物学面临的重大挑战。解决这一挑战，不仅需要研究人工生命设计与构建的科学原理，丰富、发展和创新合成生物学理论，更需要一系列方法和技术创新的支撑。本专项以构建实用性的人工合成生物体系为目标，以基因回路、功能装置和人工细胞的创建为核心任务，从设计合成不同功能的元件、模块和系统等不同层面开展理论研究和技术创新工作，提升生命科学的定量预测、精准化设计、标准化合成与精确调控的知识基础与技术能力，解决人工生物构建的基础科学问题以及在工业制造、农业固氮、智能医疗等方面应用的技术瓶颈。专项设置“人工基因组合成与高版本底盘细胞”“人工元器件与基因线路”“人工细胞合成代谢与复杂生物系统”以及“使能技术体系与生物安全评估”等4项主要任务，涵盖11 个任务模块、47 个研究方向。本专项总概算为23.161 亿元，其中中央财政专项经费18.161 亿元，深圳部市联动经费5 亿元。专项实施年限为2018—2022年，共5年。

2018—2020年，本专项共发布指南方向79个，已经基本覆盖所有任务模块。2018—2019 年已安排专项经费约13.51 亿元，2020 年指南预计安排专项经费3.8亿元，截至2020年底，预计安排的专项经费约占本专项总概算的74%。各任务模块指南部署情况见表1～表4。

表1 专项“任务1”中各任务模块部署情况Tab.1 Deployment of each task module in Task 1

表2 专项“任务2”中各任务模块部署情况Tab.2 Deployment of each task module in Task 2

续表

表3 专项“任务3”中各任务模块部署情况Tab.3 Deployment of each task module in Task 3

表4 专项“任务4”部署情况Tab.4 Deployment of Task 4

续表

2 项目申请及资助情况

“合成生物学”专项2018—2019年，共正式申请项目165项，获得立项67项（包含9个青年项目）；共申请专项经费约33.41亿元，获得资助约13.51亿元。

2.1 项目在创新链条中的分布

本专项项目按照研究内容在创新链条中所处阶段，分为基础研究类、共性关键技术、产品研发和应用示范类以及其他项目类别。正式申请及立项项目按项目类别统计见表5。基础研究类申请了107项，获得立项50项；申请专项经费约21.52亿元，获得资助约9.58亿元。共性关键技术类申请了48项，获得立项17项；申请专项经费约10.32亿元，获得资助约3.93亿元。产品研发和应用示范类以及其他类各申请5项，未获资助。

从表5可以看出，申请的项目中基础研究类最多，产品研发和应用示范类最少，这与合成生物学的学科特点和专项定位一致。合成生物学是21世纪初新兴的生物学研究领域，也是基于生物学与化学、工程学、计算、生物信息学等多学科交叉，目前以原创性基础研究和应用基础研究为主。

2.2 项目按研究任务统计

本专项正式申请和立项项目按研究任务统计见表6。基因组人工合成与高版本底盘细胞类申请了44 项，获得立项20 项；申请专项经费约8.93 亿元，获得资助约4.19 亿元。人工元器件与基因线路类申请了55 项，获得立项19 项；申请专项经费约11.84 亿元，获得资助约4.04 亿元。人工细胞合成代谢与复杂生物系统类申请了57 个项目，获得立项24 项；申请专项经费约11.13 亿元，获得资助约4.48 亿元。使能技术体系与生物安全评估类申请了9 个项目，获得立项4 项；申请专项经费约1.51亿元，获得资助约0.80亿元。

项目的平均资助率为40.4%，其中“人工元器件与基因线路”方向资助率相对较低，主要因为该任务中2018 年和2019 年分别有一个指南方向流标。

表5 按项目类别统计申请及立项项目情况Tab.5 Statistics of applications and projects by project category in program

2.3 项目申请和承担单位地域分布

本专项正式申请和立项项目按省（自治区、直辖市及特别行政区）统计见表7。广东、北京、天津、上海、湖北申请项目数和立项数均居于全国前五（江苏立项数与湖北并列第五），申请数约占所有申请项目总数的70.9%，立项数占所有立项项目总数的77.6%，获得资助经费占专项总经费的79.2%。其中，北京立项项目数居全国首位，共立项14 项，占全部立项项目的20.9%，获得资助经费2.93亿元，占专项总经费的21.7%。

该项目采用矢量环法针对加热炉建立了一种进出料机械手的运动学模型，利用VB编程求解运动学理论数据。同时利用ADAMS/View软件对该机械手进行建模仿真，在数据后处理中得出该机械手仿真运动学数据，以验证矢量环法建立模型的正确性。采用自适应模拟退火方法对机械臂尺寸参数进行优化，在满足任务要求的前提下，降低机械手末端执行器在运动过程中的加速度来减小惯性力。

项目申请与立项的地域分布与当地大学、科研院所等科技资源配置和学科方向布局密切相关。建议中西部单位积极申请，并加强同国内优势单位的科研合作。同时，项目承担单位的地域分布情况，也为合成生物学领域人才队伍建设、科技创新基地建设和学科布局优化调整等提供了参考。

表6 按研究任务统计申请和立项项目情况Tab.6 Statistics of applications and projects by research task in program

表7 按省（自治区、直辖市及特别行政区）统计申请和立项项目情况Tab.7 Statistics of applications and projects by province in program

2.4 项目申请（承担）单位性质统计

本专项正式申请和立项项目按承担单位性质统计见表8。大专院校作为承担单位申请的项目数占申请项目总数的61.2%，立项数占已立项项目的67.2%；资助经费占专项总经费的65.4%。事业型研究单位作为承担单位申请的项目数占共申请项目数的29.7%，立项数占已立项项目的29.9%，资助经费占专项总经费的31.2%。其他事业单位作为承担单位申请的项目数量占共申请数的2.42%，立项数占已立项项目的3.0%，资助经费占专项总经费的3.4%。企业类作为承担单位申请项目数占共申请项目数的6.7%，未获得立项。

表8 按承担单位性质统计申请和立项项目情况Tab.8 Statistics of applications and projects by nature of enterprise in program

从表8可以看出，申请和立项项目单位均以大专院校和事业型研究单位为主，企业申请数相对较少，且竞争力较低，这与研究型单位基础研究能力较强有关。

2.5 部市联动任务和港澳单位的申请及立项情况

本专项指南中专门安排了部市联动任务，共计17 个指南方向。2018—2019 年共申请了26 项，获得立项12 项；申请专项经费约6.53 亿元，获得资助约3.01 亿元，约占部市联动任务总经费60%，项目资助率达46.2%。

“合成生物学”重点专项作为首批试点之一向港澳开放。香港单位2018 年和2019 年度分别申请项目1项，均未获立项。此外，2018年度香港单位参与3 个立项项目；2019 年度澳门单位参与1 个立项项目。港澳单位参与项目情况见表9。

表9 港澳单位参与项目情况Tab.9 Statistics of participation of enterprises in Hongkong and Macao in program

2.6 青年项目申请与立项情况

本专项在部分指南方向设置了青年科学家项目，只允许35 周岁及以下的青年申请。青年项目的资助率达39.1%（表10），较常规项目资助率低，但与国家自然科学基金委员会青年科学基金项目相比（国家自然科学基金委员会2019 年青年科学基金项目资助率为17.9%［2］），从资助经费额度和资助率方面来看，均具有相当优势。青年项目资助明细见表11。

表10 青年项目申请和资助情况Tab.10 Statistics of applications and projects in youth program

表11 青年项目资助明细Tab.11 List of funding projects in youth program

3 思考与建议

3.1 项目申请应紧扣专项特点和指南要求

项目申请单位在组织项目过程中，应紧扣“合成生物学”重点专项的特点，聚焦研发问题，整合集成全国相关领域的优势创新团队，强化基础研究、共性关键技术研发和典型应用示范各项任务间的统筹衔接，集中力量，联合攻关。

申报材料的组织撰写，应该严格按照指南要求。申请书形式审查中常见问题主要有：超项问题；联合申请协议不齐全、未签字盖章；未提交诚信承诺书；项目申请材料未按格式要求填写完整等。特别指出的是，2020 年项目申请试行无纸化申请，网上提交的材料就是最后专业机构进行形式审查、项目评审立项的依据。另外，加强对申请材料审核把关。项目申请单位及所有参与单位要切实落实《关于进一步加强科研诚信建设的若干意见》要求，杜绝夸大不实和弄虚作假。

3.2 项目执行应遵循学科特点

合成生物学作为交叉学科，需要汇聚不同专业领域的人才团队，从多角度开展联合研究。项目承担单位应有意识地搭建跨学科交流的条件和平台，形成多学科科研人员合力攻关、协同创新。合成生物学作为颠覆性学科，具备一定的高风险性和高收益性。项目内容设计须大胆探索、勇于创新，但务必做好风险评估和可行性分析；执行期间要把握关键节点、抓住重点、突破难点；项目执行中后期，可尝试积极对接投融资机构，实现项目成果的产业化和高收益。

3.3 加强生物安全与生物伦理管理

“合成生物学”作为典型的两用技术，存在较大的生物安全和生命伦理风险。专项实施过程中，部署了“合成生物学伦理、政策法规框架研究”“合成生物学生物安全”等法律法规及伦理相关的指南方向，旨在为合成生物学的研究工作提供法律政策依据。一是专项内部，法律法规及伦理研究相关项目应加强与其他科研项目之间的沟通，前者力争为后者提供法律法规及伦理支撑。二是项目单位及研究人员在项目执行过程中，要严格遵守《生物两用品及相关设备和技术出口管制条例》（2002年国务院发布）、《生物技术研究开发安全管理办法》（2017年科技部发布）、《人类遗传资源管理条例》（2019年国务院发布）和《涉及人的生物医学研究伦理审查办法》（2016年原卫生计生委发布）等法规和伦理。

3.4 坚定落实中央财政科研资金管理改革的精神

各级项目管理部门应深入领会中央财政科研资金管理改革精神，贯彻落实“放、管、服”相关政策，切实减轻科研人员负担，解决科研经费不敢花、不能花、不想花的问题。

项目承担单位（中央高校、科研院所）应按照改革精神，完善相应的财务管理办法，规范管理、改进服务，把科研人员的创造性科研活动从不合理的经费管理体制中解放出来。一方面，要完善保障和激励创新的分配机制，推进科技成果产权制度改革，提高科研人员成果转化收益分享比例。另一方面，要细化内部管理办法：制定预算科目调剂、劳务费使用及结余资金管理等相关细则；完善内部风险防控机制，保障资金使用安全、规范、有效；实行内部公开制度；建立健全科研财务助理制度，制定符合科研实际需要的内部报销规定；本着“精简高效、厉行节约”原则，自行制定差旅会议管理办法；改进仪器设备管理办法等。

3.5 做好部市联动项目和港澳单位申请的组织实施

本着“国家主导、部市联动，需求牵引，聚焦重大，规范高效、开放融合”的原则，本专项设置了部市联动任务，旨在带动深圳市的科技发展和人才队伍建设。一方面专业机构应积极与深圳市科技创新委员会加强协同管理，积极探索有效的沟通机制，共同为部市联动项目实施做好服务；另一方面项目承担单位应主动对接地方经济发展，提升深圳市在“合成生物学”领域的自主创新能力和国际竞争力助力。

“合成生物学”专项作为向港澳开放的首批试点之一，在2020 年“合成生物学”申请指南中明确列出有资格作为申请单位的港澳高校。各级科研管理部门，应进一步加大宣传并做好相关政策的传达，推动港澳单位、人员牵头申请；同时港澳单位科研团队可积极与境内科研团队加强合作，联合申请、协同攻关。

3.6 大力发挥青年科学家在原创性科技创新中的作用

科技部专门印发了《加强“从0 到1”基础研究工作方案》，支持青年科学家在基础前沿领域和应用基础领域开展研究。合成生物学因其原创性和颠覆性等特点，亟需具有创新思维、“质疑精神”的青年科学家投入研究。“合成生物学”专项已经资助的青年项目，普遍具备原创性强、立题新颖、学科交叉性强的特点。建议加大资助青年科学家项目的比例，聚焦重大原创性基础前沿和关键核心技术的科学问题，发挥其在推动学科发展和解决国家战略重大科技问题方面的作用。另外，对于青年项目的管理，为发挥青年科学家在原创性科技创新中的作用，鼓励青年科学家开展风险较大的探索性工作，提倡青年科学家的冒险精神；在项目绩效管理方面，建议宽容失败，鼓励大胆创新。同时，青年科学家应积极申请，在承担重点专项过程中获得成长、历练，为登上更高的“科研创新舞台”做好准备。