有學者認為，21世紀的科技成果以生物成果為主。生物技術是當今高科技中發展最快的領域，這似乎是壹個不爭的事實。科學家預測，到2015，生命科學將取得革命性進展。這些進步可以幫助人類解決許多疑難雜癥，徹底消除營養不良，改進食品生產方式，消除各種汙染，延長人類壽命，提高生活質量，為社會治安和刑事偵查提供新的手段。有些成果還可以幫助人類加速動植物的人工進化，改善生態環境對人類的影響。關於新有機生命生成的研究也將取得進展。可能的突破區域包括:1。人類生活的質量和數量。隨著生活質量的提高，人類的壽命可以顯著延長2015。疾病控制、定制藥物、基因治療、抗衰老和返老還童、記憶藥物、恢復醫學、仿生移植、動物移植等諸多領域的進步，可以不斷提高人類生活質量，延長人類壽命。某些領域的進步(如人工傳感器)可以使人類的生理機能超過目前的水平。在這些領域，發達國家比發展中國家受益更多。2.優生學和克隆技術。到2015年，人類大概就能利用基因工程技術改良克隆人類了。這無疑是人類歷史上爭議最大的焦點。很難預測到2015這項研究是否會廣泛開展，到2015克隆人的技術可能還不夠成熟。但是，我們至少可以預見，會有壹些利用基因療法治療遺傳病的研究和帶有惡作劇性質的克隆實驗。目前關於克隆人的爭議最遲會在2015達到頂峰。生物技術的革命必然會帶來壹些問題，目前也可能出現意想不到的變化。目前，在轉基因食品、克隆技術、基因組圖譜等問題上，已經出現了倫理、道德、宗教、隱私、環境等方面的強烈爭議。這些問題的出現應該不會影響到生物技術的革命，但是隨著受生物技術力量影響的人群的不斷擴大，生物技術在未來15年還會繼續修改自己的發展進程。生物學的革命不僅取決於生物科學和生物技術的發展，還取決於許多相關領域的技術趨勢，如MEMS、材料科學、圖像處理、傳感器和信息技術。雖然生物技術的快速發展使人們很難做出準確的預測，但在基因組圖譜、克隆技術、基因改造技術、生物醫學工程、疾病治療和藥物開發方面的進展正在加快。基因組學2015生物技術將在遺傳基因相關的以下研究領域取得新的進展。1.基因圖譜和DNA(脫氧核糖核酸)分析DNA分析儀和DNA芯片系統的出現，可以提高基因分析的能力，改善藥物開發的進程，加速生物傳感器的成熟。到2015年，人類將很可能能夠解碼和描述植物(從水稻和玉米等糧食作物到用作紙漿原料的多產植物)和動物(從細菌到昆蟲和哺乳動物)的基因組。由於基因與功能和行為相關，人類可以利用動物和植物的基因圖譜更準確地診斷人類疾病，根據患者的具體癥狀和全身反應設計靶向藥物，準確預測疾病的發展趨勢，在全球範圍內跟蹤疾病的發展趨勢。值得註意的是，基因與功能的關系已被普遍認可，但環境、表型等其他因素在修飾中也起著重要作用。基因治療也會有進步，但可能到2015還不夠成熟。基因圖譜將在安全、刑事調查和法律方面發揮重要作用。DNA識別可以彌補現有生物識別技術(如視網膜、指紋識別)在安全系統(如計算機、安全區、武器)的幹預控制、通過犯罪現場遺留的DNA殘留物識別罪犯、鑒定藝術品真偽等方面的不足。基因鑒定可能成為處理綁架、親子鑒定、詐騙案件最常用的工具。生物傳感器(其中壹些是通過基因方法制成的)也將在檢測生物武器的威脅、改進食物和水的質量檢測方法、實時健康監測和醫學實驗室分析方面發揮重要作用。這些技術可以顯著改善疾病的診斷，了解疾病的發展趨勢，提高監測能力，從而從根本上改變健康服務的方式。雖然今天很多人都很樂觀，但是到2015，仍然會有很多技術障礙影響基因組學的發展。片面解決測序編碼、傳導、異構體調整、激活和最終功能等問題，都會成為影響生物工程發展的技術障礙。對遺傳密碼擁有過多的權利也會延緩研究的進展和研究成果的最終應用。但我們不能走向另壹個極端。如果不能有效保護測序代碼的專利，還會影響生物技術的商業投資，延緩研究的進度和研究成果的最終應用。2.克隆技術通過克隆技術人工制造出具有相同遺傳性狀的生物，對於培育農作物、家畜和實驗動物具有重要意義。克隆技術可能成為將人工特征快速推向市場、繼續保持這些特征並在研發中生產同壹生物體的主要手段。克隆人的研究將在沒有被禁止的國家繼續，也許到2015會有進展。然而，世界上大多數國家都會出於倫理和健康的考慮，限制大規模克隆人類。3.轉基因生物不僅可以記錄遺傳密碼並精確克隆生物和微生物，還可以操縱動物和植物的遺傳密碼，從而賦予生命壹些人工特征以滿足特定需求。傳統的基因操作技術(如異花授粉、育種和輻射)將被擴展到在實驗室中直接插入、刪除和修改基因。這項技術的應用對象包括糧食作物、多產植物、昆蟲和動物。4.基因組學帶來的問題基因組學的巨大潛力給人類帶來了新的機遇，也帶來了很多問題。當人們能夠解碼的有機物越來越多，對基因的功能了解越來越多，人們就會越來越重視基因序列的知識產權和隱私權。制作個人DNA圖譜的能力引起了公眾對個人隱私和過度監管的擔憂。比如公安部門利用DNA簽名數據庫進行刑事調查，保險公司或雇主利用遺傳基因預測健康傾向，從而排除壹部分人。根據基因信息決定是否接受保險或就業的做法引起了壹些政策問題。如果遺傳密碼與功能之間的機制更加明確，這類問題會帶來更多的麻煩。治療方法和藥物的發展除了遺傳學之外，生物技術可以繼續改進預防和治療疾病的方法。這些新療法可以阻斷病原體進入和傳播的能力，使病原體更加脆弱，並使人的免疫功能對新的病原體做出反應。這些方法可以克服病原體對抗生素越來越耐藥的不良趨勢，形成對感染的新攻勢。除了解決傳統的細菌和病毒問題，人們正在開發新的治療方法來解決化學失衡和化學成分的積累。例如，正在開發的抗體可以攻擊體內的可卡因，未來可以用於治療成癮。這種方法不僅有助於改善吸毒者的處境，而且對解決全球非法毒品交易問題也有很大影響。各種新技術的出現有助於新藥的開發。計算機模擬與分子圖像處理技術(如原子力顯微鏡、質譜儀和掃描檢測顯微鏡)的結合，可以不斷提高設計具有特定功能特性的分子的能力，成為藥物研究和藥物設計的有力工具。使用藥物模擬藥物與生物系統之間的相互作用將成為了解藥物療效和藥物安全性的越來越有用的工具。例如，美國美國食品藥品監督管理局(FDA)使用Dennis Noble的虛擬心臟模擬系統來了解心臟藥物的作用機制以及臨床試驗觀察結果在藥物審批過程中的意義。到2015，該方法可能成為心臟等系統臨床藥物試驗的主流方法，復雜系統(如腦)的臨床藥物試驗需要對這些系統的功能和生物學進行更深入的研究。目前藥物研發的成本已經到了難以為繼的地步，每種藥物上市前的平均成本約為6億美元。如此高的成本將迫使制藥業大力投資於技術進步，以提高其長期生存能力。基因圖譜、基於表型的定制化藥物開發、化學模擬程序和工程程序、藥物試驗模擬技術的綜合運用，使藥物開發從試驗方法轉變為定制化開發，即根據吸毒者對藥物反應的深入了解，設計、試驗和使用新藥。這種方法也可以挽救過去在臨床試驗中被少數患者拒絕，但可能被大多數患者接受的藥物。這種方法可以提高成功率，降低試驗成本，為應用範圍較窄的藥物開辟新的市場，使藥物更適合對癥人群。如果這項技術成熟，可以對醫藥行業和健康保險行業產生巨大影響。值得註意的是，全世界對醫藥行業知識產權的保護是不平衡的。壹些地區(如亞洲)將繼續專註於生產專利過期的藥物，壹些地區(如美國和歐洲)除了繼續生產低利潤藥物外，還將繼續開發新藥。生物醫學工程許多跨學科的研究團隊正在加速發展生物醫學工程，其主要目標是生產各種有機和人工組織、器官和材料。1.有機組織和器官的設計、制造和修復方面的技術進步可能導致有機和人造人體部分的誕生。組織再生和組織修復的新進展將繼續提高解決人體內部健康問題的能力。用於創傷治療的人工皮膚出現在組織工程領域的歷史不超過10年。用於修復和替代的軟骨生長技術已進入臨床試驗階段，通過功能組織的生長治療心臟疾病的技術將於2015年成熟。這些進步依賴於相關技術的進步，包括生物相容性結構材料、三維導管材料和多細胞材料的發展，以及對細胞組織在結構材料上生長過程的理解。幹細胞治療的研究和應用將不斷取得進展，使人們可以利用這些非特異性細胞來補充或替代大腦或人體以及各種器官和結構的功能。科學家在早期胚胎或胎兒組織中發現了特異性最低的幹細胞，這引發了壹場關於在研究和治療中使用幹細胞是否道德的辯論。成人幹細胞或幹細胞培養等替代方法可以成為在減少倫理爭議的前提下大規模生產細胞的新途徑。通過轉基因技術獲得的供體組織、器官抗體和調節蛋白可以減少排斥反應，改善異種移植技術。例如，狒狒或豬可以通過轉基因技術或克隆技術長出人體移植所需的器官。但是這項技術到2015還不會取得大規模的成功。除了排斥現象，社會的關註也會影響異種移植技術的實際應用。人們可能會擔心動物疾病會通過同種異體移植傳染給人類。此外，還有倫理、道德和專利方面的顧慮，可能造成法律法規對異種移植的限制，影響其適用範圍。2.人造材料、人造器官和生物工程除了有機結構，設計和制造供人類使用的人造組織和人造器官的研究仍在繼續。目前正在開發的多功能材料可以作為人體的結構和功能材料，帶來新的應用。例如，具有疏水性內核和親水性外殼的聚合物可用於有規律地釋放疏水性藥物分子，作為基因治療或無活性酶的載體或作為人工組織。具有穩定空間排列的聚合物也可以用作藥物遞送途徑。人們目前正在開發用於生物醫學的其他材料。例如，正在開發的氯化膠體可以利用氟的高電負性來提高其傳輸氧氣的能力(作為手術中血液的替代品)，也可以用作藥物輸送途徑。正在開發的水凝膠可以控制其溶脹效果，並可用作藥物輸送途徑或組織工程中附著生長材料的模板。具有生物活性的陶瓷材料如氧化鈣-磷酸鹽-二氧化矽玻璃(凝膠玻璃)、烴磷灰石、磷酸鈣等可用作網格、海綿、水凝膠等促進組織生長。正在開發的塗層和表面處理材料可以改善移植材料的生物相容性，如克服人工血細胞缺乏內細胞的問題，減少血栓形成。血液替代品可以改變血液儲存和代償系統，避免血液感染的危險。新的制造技術和信息技術的出現可以使我們按照定制的尺寸和形狀生產生物醫用材料。比如我們可以將計算機斷層掃描和快速成型技術相結合，通過逆向工程壹層壹層的設計出新的骨骼，從而根據手、腳、頭的受傷部位定制陶瓷材料的骨骼。除了結構和器官，到2015還可以實現神經系統和感覺系統的人工修復。視網膜和耳蝸移植、脊神經和其他神經損傷分流、其他人工通訊和模擬技術將因成本的降低而得到改進和普及，從而消除許多導致失明和耳聾的疾病。這樣可以減少或消除重度殘疾對健康的影響，減輕社會負擔。3.仿生學和應用生物學、腦功能圖像處理、動物淘汰等最新技術，徹底改變了人們對人和動物智能和能力的認識。這些成果將在2015之前極大地加深人們對許多現象的理解，如錯誤記憶、註意、認知過程、信息處理等。這不僅可以讓人們更加了解人類，還可以更好地設計人工系統，比如自主機器人和信息系統。神經形態工程的結構和設計原則是基於生物神經系統的結構。人們利用神經形態工程學的原理設計了新穎的控制算法、視覺芯片、頭眼系統和仿生自主機器人。雖然目前還無法做出類似高等生物的智能和能力的系統，但是按照目前的發展趨勢，到2015可能會實現很多有用的功能，比如用吸塵器打掃房間，探礦或者自主搜索。4.生物技術和材料科學在外科手術和診斷方面的進步可能會徹底改變外科手術和外科治療系統，從而大大減少住院時間和醫療費用，提高醫療效果。新的手術工具和技術的出現，以及新的包膜材料和組織支撐材料的出現，可以不斷縮小手術的侵入範圍，為醫療技術提供新的途徑。血管成形術等技術可以使患者免於許多外科手術，心臟組織激光穿孔等技術可以促進相關組織的再生和恢復。隨著成本的不斷降低和經驗的積累，激光手術可以讓手術更加精準(比如LASIK眼科手術可以讓患者摘下眼鏡)。各種圖像處理技術可以提高診斷能力，指導醫生或機器人的手術過程，有助於了解人體和大腦的功能。信息技術(如遠程醫療)可以將專科醫療延伸到偏遠地區甚至全球，從而提高治療水平。5.生物醫學工程的意義和問題是可以預見的。到2015年，人類可以實現以下目標:給藥系統可以實現精確的目標和精細的控制，移植和修復的壽命會更長，人工皮膚、骨骼、心肌甚至神經組織可以廣泛應用。隨著這些發展，上面提到的壹些社會、政治和道德問題可能會出現。
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