生物经济：展现巨大发展潜力，多领域呈现新特征

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摘要：生物经济展现出巨大发展潜力，在推动经济社会转型发展中发挥着日益重要的作用，在技术创新、供需、资源安全、治理体系等领域呈现出新特点。技术创新方面，全球生物技术蓬勃发展，前沿技术、交叉整合技术、辅助技术不断突破；从供给来看，生物经济相关企业和产业快速发展，相关技术广泛应用，提高经济社会发展质量和可持续性。性别、供给质量持续改善；需求侧，市场化发展路径更加清晰，支持手段更加多元化，需求空间不断扩大。在资源安全方面，动植物资源、人类遗传资源等传统生物资源的保护与生物巨擘数据等新资源的开发同步进行；在治理体系上，顶层设计、监测评估、监督支持、法律法规、公众沟通等多管齐下落实。

生物经济崛起，为经济社会绿色转型和高质量发展带来新机遇。 2022年5月，国家发改委发布《生物经济发展“十四五”规划》（以下简称《规划》），这是我国第一个生物经济五年规划。规划明确指出，生物经济以生命科学和生物技术发展进步为驱动，以生物资源保护、开发利用为基础，以医药、卫生、农林业广泛深度融合为特征。 、能源、环保、材料等产业，提出发展生物医药、生物育种、生物材料、生物能源等重点领域。近十年来，全球主要经济体持续强化生物经济布局，密集发布生物经济相关战略规划和政策。在全球推动绿色低碳转型和COVID-19疫情卷土重来的背景下，生物经济的重要地位日益凸显。

生物经济的概念早在20世纪90年代就被提及。 21世纪初，随着人类基因组第一个完整草图的完成，以遗传学和基因工程为核心的生物技术引起了全球的广泛关注，对生物经济及其发展趋势的研究不断增多。相关研究主要基于全球生命科学和生物技术的进展，重点关注生物产业的发展。人们认为，生物技术的重大突破正在迅速孕育和催生新的产业革命，世界现代生物技术的发展已开始进入大规模产业化阶段（王长林，2005），发达国家各国都把生物产业培育为主导产业，生物经济即将成为国际竞争的主战场（刘庆峰，2005）。

当前，生物技术已成为许多国家研发的重点，生物产业已成为国际高科技竞争的焦点，生物安全将成为国家安全的重点，生物经济正在成为继信息化之后新的经济增长点。经济（王红光等，2018）。

同时，对生物经济的理解也更加全面。例如，朱树(2022)认为，生物经济是继农业经济、工业经济、数字经济之后的第四种经济形态，主要包括生物医药、生物农业、生物制造、生物技术等。能源、生物资源、生物安全、生态环境等领域。

邓新安等. (2022)指出，虽然生物经济仍处于兴起和成长期，但从理念的形成到战略的制定再到行动计划和项目的实施，欧美已形成基本共识，政策研究将进入量化、标准研究和产品认证阶段。李世忠（2022）认为，生物经济的发展趋势是构建生物食源产业和生物能源产业体系。

还有学者关注生物技术（丁陈军等，2020；刘冲、邓门佳，2020）、生物产业（白景宇等，2020）、生物资源（陈芳等，2019）、生物安全等。 （王晓丽，2020）等方面，分析研判生物经济不同领域的发展趋势。

综上所述，从全球趋势来看，生物经济已成为大国当前和未来科技经济战略的核心内容之一（江江，2022）。

1、技术创新：生物技术蓬勃发展，关键领域不断取得突破。

（一）生物经济技术成为各国研发重点

近年来世界各国发布的生物经济相关战略规划均将技术研发放在优先位置，力争从资金支持、人力资源、基础设施、和国际合作。 《科学》杂志2017年至2021年每年12月公布的年度十大科学突破中，生命科学领域的技术突破占60%，而2017年、2018年和2021年更是高达70%。相关研究表明，21世纪以来，一些国家将50%的政府研发资金和30%的风险投资投入到生物和医学研究中，发表了该领域60%的论文，申请了40%的专利。占国内生产总值（GDP）的19%。值得注意的是，COVID-19疫情深刻影响了全球生物经济的布局方向，通用型COVID-19疫苗的研发成为各国科研的重点。

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从研发投入来看

全球主要国家生物技术领域支出逐年增加，研发强度处于较高水平。经济合作与发展组织（OECD）数据显示，2011年以来，美国、法国、韩国等国企业持续加大生物技术研发投入，研发强度保持较高水平水平（见表1）。

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从论文发表情况来看

2020年发表论文数量最多的7个研究领域中，美国、欧盟、中国、日本、印度、英国的论文数量排名第一，分别是健康科学、生物学和健康科学领域。生物医学科学（见图1）。

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从专利情况来看

2017-2019年全球前十大专利申请国公开专利申请中，生物技术、生物材料分析、医疗技术、制药、有机精细化学、食品化学等生物经济领域的申请占比较大，其中美国美国、英国、瑞士、俄罗斯、荷兰均超过20%，瑞士高达34.5%（见表2）。

（二）生物经济前沿共性技术快速发展

基因组学、合成生物学、计算生物学等生物经济前沿技术是生物质相关产业的共性技术，可以作为平台技术支撑其他生物技术的开发和应用。世界主要国家不断布局前沿领先技术，增强颠覆性创新，积极抢占生物经济领域战略制高点。

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在基因技术方面

美国、英国、欧盟都制定了相应的计划。预计3至5年内该地区将有100万至500万人被测序，基因组编辑将成为相应生物经济战略规划中的关键技术之一。

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在合成生物技术领域

美国和英国都部署了合成生物学应用项目，新加坡专门资助了合成生物学研发项目。与此同时，合成生物学领域的全球出版物也呈现出显着的增长趋势。

前沿生物技术突破频出，颠覆性成果不断涌现。

01

在基因组学领域

相关技术在大数据和计算生物学研究的支持下不断突破，引领基因组研究从“阅读”走向“编辑”和“书写”时代。基因组、转录组和表观基因组变异检测技术不断更新，帮助研究人员获得了许多高质量的基因组图谱，例如乌拉尔图小麦A基因组。

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在合成生物学领域

人工合成生物、人工设计和操控生物功能不断取得突破。中国科学院天津工业生物技术研究所首次在实验室实现了二氧化碳全合成淀粉。

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在干细胞领域

日本九州大学利用干细胞在体外创建了用于卵子发育的卵泡结构。

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在脑科学领域

美国和西班牙开发出“人工视觉大脑”，将信息直接发送到大脑视觉皮层，帮助盲人获得基本视力。

（三）生物经济交叉融合技术发展引领未来

生物经济是一种新兴的综合经济形态，需要大量的技术创新和系统集成。无论是生物技术本身，还是相关研究工具的发展，学科之间、科学技术之间、不同技术之间交叉融合的趋势日益凸显。例如，生物工程与互联网、高性能计算、人工智能和自动化技术交叉融合，实现基因表达和调控通路的高效模拟和预测，辅助生物设计、筛选、定向进化和组装（陈芳等.，2018）。与此同时，技术交叉融合发展加速催生了一批具有重大产业变革前景的颠覆性技术，如人工生物分子、类脑人工智能技术、生物3D打印等。

各国都在大力发展生物技术、计算机技术、人工智能等的交叉融合。例如：

01

美国

美国颁布的《2020年生物经济研究与发展法案》明确旨在促进生物学、物理、化学、计算科学和工程学等跨学科领域的研究；

02

德国

德国发布的《国家生物经济战略》也明确提出生物经济利用数字化、人工智能、机器人等集成技术，加强跨学科合作；

03

英国

英国生物技术的具体实施计划还涉及促进学科间的交叉融合。

（四）生物经济研究工具和技术效能不断提升

生物技术的发展离不开研究工具和方法的不断创新。该领域研发工具和技术平台的准确性和效率不断提高，功能不断增强，技术路径和方法路径进一步拓展。发达经济体在生物传感器、生物成像技术、生物大数据基础设施建设等方面部署了多个项目。

生物成像技术正朝着更清晰、更精确、实时的活体成像方向发展。例如，斯坦福大学开发的一种多功能成像方法可以实时观察活细胞中基因组编辑的动态变化。

脱氧核糖核酸（DNA）突变检测技术和蛋白质编辑技术取得关键突破。例如，美国博德研究所开发了一款名为Prime的超精准基因编辑工具，可以实现单个碱基的自由转换以及多个碱基的添加和删除，而不需要依赖DNA模板。

生物催化技术更加高效、精确和可预测。例如，中国科学院与荷兰格罗宁根大学合作建立了基于原子尺度的高精度生物催化计算平台。作为一种创新工具，研究人员可以利用计算机辅助设计工具实现复杂遗传电路设计过程的自动化，从而解决手工设计过程中出现的费时、费力、易错等问题。

2、供给：企业产业快速发展，供给质量不断提高。

（一）生物经济相关企业快速发展

国家越来越重视生物经济相关企业的培育和发展。例如：

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加拿大

加拿大提出打造生物经济支柱企业，并在政策、项目、融资等方面提供支持；

02

韩国

韩国明确建立了龙头企业、初创企业和风险企业之间的合作体系；

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日本

日本将强化创业和投资环境作为《生物战略2019》九大重点任务之一，提出建立全球孵化体系，支持生物制造企业从中小型向大型发展，提供长期稳定的融资，推动产学界合作等具体措施。

为了更好地匹配供需与市场，各国纷纷出台政策，促进制造商、经销商等有兴趣的企业尽早参与，从技术研发、产品生产到市场应用的全过程参与逐渐深入。成为主流。从研发阶段入手，确保相应技术、产品、服务的供给与市场应用需求直接对接，降低投资风险，加快技术转化，实现生物经济发展全流程供需匹配。例如：

01

美国

在生物经济计划实施框架中，美国推动引进处于发展阶段的潜在新技术制造商和经销商，并根据量化的技术、财务和政策风险制定产业化战略；

02

英国

英国建立了生物经济利益相关者参与平台以促进持续对话；

03

日本

日本鼓励学术机构与企业开展合作研究、共享尖端设备、交叉聘用人员；

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韩国

韩国提议生物医药和研发公司等有需要的公司组建合资企业。

（二）生物经济相关产品和服务供给大幅增加

随着人类对疾病认识的不断提高，精准医学、转化医学、基因编辑等为疾病诊断和治疗提供了新的方向，生物经济相关产业拥有广阔的市场前景。据麦肯锡全球研究院预测，未来 10 到 20 年，生物科学在人类健康和绩效、农业、水产养殖和食品、消费品和服务、材料、化学品和能源领域的应用预计每年将产生约 2 万亿美元的收入。年。直接经济效益达 4 万亿美元。国家高度重视生物经济产业布局，加大投入，制定明确的经济目标。例如：

01

欧洲联盟

欧盟委员会发布的《欧洲可持续生物经济》明确提出建立1亿欧元循环生物经济专项投资平台；

02

英国

英国发布的《发展生物经济——改善民生、增强经济：到2030年国家生物经济战略》提出，到2030年生物经济规模将比2014年翻一番，达到4400亿英镑。

生物经济产业链供应链价值链建设也受到广泛关注和重视。例如：

01

美国

美国发布的《生物经济行动：实施框架》提出全面整合产业链，连接生物、物理、气候、工程、交通、环境和经济模型，更全面地了解供应链决策的选择和影响；

02

英国

英国被国际公认为工业生物技术价值链的主要参与者。

值得注意的是，一些国家和地区也在积极打造本土化全价值链。例如：

01

欧洲联盟

欧盟提出完成从基础研发到商业创造再到消费者的全价值链建立；

02

意大利

意大利提议创建更长、更可持续和本地化的价值链。

与此同时，生物经济产业集群蓬勃发展。

01

美国

美国生物制药产业主要集中在旧金山、波士顿、纽约等九个城市地区。城市地区高等院校和研发机构云集，为生物医药的发展提供科学和理论基础。他们还拥有世界知名的风险投资公司，并引进了生物制药公司。领先的公司和初创企业。各企业相互促进，各环节共同协作，形成良性循环的产业链。

02

德国

德国在慕尼黑、海德堡、美因茨、柏林等地形成了产业集群。其《国家生物经济战略》指出，支持集群和示范区发展是保持生物经济领域领先创新基地的重要举措。

世界知识产权组织发布的《2020年全球创新指数》显示，全球百强创新集群中，有39个与生物经济相关的优势科学领域，分布在20个国家和地区以及欧洲发达地区而美国则占据绝对优势。 。

（三）生物技术及产业应用提升经济社会发展质量

生物经济相关技术广泛应用于农业、工业、医疗卫生、环境保护、应对气候变化等各个领域，促进经济社会健康可持续高质量发展。例如，美国利用工业生物技术促进可持续制造和新产品开发，在能源领域减少传统化石能源的使用，在环境生物技术领域推动生物修复和资源循环利用。

利用生物方法生产的新材料将得到广泛应用，生化制造的经济影响将大大增加。其中，生物原料替代化石原料或将成为相关产业发展的重点。 2019年预测，到2030年，大多数新的化学品供应将由生物技术提供；到2040年，生化产品将在所有竞争领域超越石化产品。在相关产业布局方面，各国也采取了积极行动。例如：

01

德国

德国政府通过了生物经济行动计划，到2024年投资36亿欧元，帮助可持续资源替代日常产品中的化石原材料；

02

欧洲联盟

欧盟在《欧洲化学工业生物经济路线图》中提出了具体目标，即到2030年将生物基产品或可再生原料在有机化工原料和原料中的替代比例提高到25%。

3、需求：明确以市场为导向的发展路径，持续扩大需求

（一）市场方向更加明确，标准制定与政府采购相结合

随着生物经济相关技术逐渐成熟和商业应用更加广泛，世界各国对重点市场或相关市场的发展方向更加明确。虽然侧重点不同，但不少国家都有较为明确的时间表和路线图，形成了可操作性很强的任务目标。喜欢：

01

欧洲联盟

在《欧洲化学工业迈向生物经济路线图》中，欧盟澄清了促进生物基市场增长的详细信息，涵盖了在日用化学品、分别提出2019年至2030年的短期、中期和长期行动计划和参与者。

02

日本

日本《生物战略2019》明确了九大重点市场领域，提出加强生物相关实证工作，规划市场领域发展路线图。

通过政府采购和授权公共和私营部门使用生物基产品，结合生物经济相应标准的制定，可以有效支持相关产业的发展。喜欢：

01

加拿大

加拿大政府在率先使用生物塑料、第二代生物燃料、沼气、木质纤维素材料和生物材料的同时，支持制定和传播生物经济产品的标准、方法、基准和评估标准，以扩大生物经济。空间。

02

日本

日本也在其生物经济发展战略中提出加强公共采购和标准执行。美国的生物优先（Bio）计划、欧盟的生态标签（EU）和绿色政府采购（EU Green）等，都体现了政府的导向，并提供了具体务实的措施。

（二）提前布局海外市场，统一监管和标准

各国都高度重视生物经济领域的海外市场，都将提前谋划、抢占全球市场份额纳入战略规划，并日益强调国际合作的重要性。例如，美国强调加强与国内和国际伙伴的联系。从不同地区来看，欧美国家从研发阶段就更加注重国际合作。亚洲国家将国际市场作为布局的重点目标。例如，日本提出利用政府援助项目促进日本先进技术的海外市场拓展，实现海外市场所需的标准化，协调国际监管。

为了确保生物经济相关产品和服务能够顺利进入海外市场，各国都特别注重建立行业的国际话语权，力争标准领先或与国际标准接轨。喜欢：

01

意大利

意大利提出建立意大利生物经济商业模式和产品，成为全球标杆；

02

加拿大

加拿大提议符合合作经济市场的监管要求，确保其生物技术产品的出口；

03

韩国

韩国提出与海外监管机构合作，同时推动全球级认可和认证标准的合理化；

04

日本

日本提出在标准和数据方面与国际协调同步，加强贸易政策合作，提高国际竞争力。

（三）积极培育市场需求，抓好宣传引导等前期工作

生物经济领域的产品和服务仍在不断涌现。一方面，消费者对相关产品认识不足，尚未形成消费习惯；另一方面，成本较高，在转基因食品、基因编辑等领域存在争议。如何提高公众对生物经济产品的接受度，培养相应的消费观念和习惯，是扩大市场需求的关键一环。加强与公众沟通、通过宣传活动引导消费倾向等前期工作越来越受到各国重视。例如：

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英国

英国研究与创新支持企业和学术界以透明和负责任的方式运作，以增强公众信任，公开有效地推广创新生物基产品，提高公众对新产品的认识；

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意大利

《意大利生物经济：可持续意大利的新生物经济战略》提出从消费者角度促进生物基产品的需求，收集消费者对生物基产品的信息，开发创新和包容性产品。业务解决方案。

4、资源保障：保护传统生物资源，同时开发新型生物资源

（一）动植物资源保护形势严峻，保障生物资源可持续性更加紧迫。

21世纪以来，生物物种数量大幅下降，生物多样性保护形势严峻。联合国2019年发布的《全球生物多样性和生态系统服务评估报告》显示，近100万个物种可能在几十年内灭绝；与此同时，人们对自然资源的需求在过去30年里翻了一番。各国越来越意识到生物经济政策必须确保以可持续的方式收集和使用生物质。同时，在动物资源、植物资源、微生物资源、标本资源、人类遗传资源等方面进行了多方位的体系建设（见表3）。

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美国

美国每年投入大量研究经费，通过高级植物计划、特种植物研究计划、动物基因组研究蓝图、微生物组计划，对生物资源的保护、研发形成全面、全链条的支持和管理， ETC。;

02

日本

日本建立了多个动物资源保护和利用机构，在植物资源方面特别重视农业和粮食资源。

（二）人类遗传资源采集和保护日益重要

人类遗传资源是关系公众健康和生命安全的战略性、公益性和基础性国家资源，具有巨大的潜在经济效益和社会效益。随着生命科学的不断探索和生物技术在生命健康领域的深入应用，人类遗传资源的采集、保护和利用变得越来越重要。

01

美国

美国注重相关立法和政策实践，建立了基因专利立法和一些实用协议，如《基因专利立法》、《统一生物材料转让协议（UBMTA）》和《美国细胞培养和储存中心模式》合同》等（陈芳等，2019）。

02

英国

英国早在2000年就建立了DNA银行网络，开始正式大规模收集和利用人类遗传资源，并重点收集和储存一些严重和常见的疾病。

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中国

我国建立了中国科学院细胞库、干细胞库、国家永生细胞库、人力资源样本库、国家模式与特色实验细胞资源库等，提供优质生物遗传资源用于生命科学研究、生物技术创新和产业发展。和高水平的专业技术服务。

（三）新技术支撑数据挖掘，生物大数据成为生物经济新资源。

随着信息技术的发展，生物大数据已成为一种新型的生物资源。同时，生物大数据的挖掘也是未来生物技术进步和产业发展的重要支撑。世界各国逐渐将生物大数据的收集和应用纳入议事日程。例如：

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日本

日本的生物战略目标包括生物学与数字化融合，最大限度地利用生物数据促进相关研究和产业发展，建设生物大数据利用的世界一流国家；

02

韩国

韩国提出建设“国家生物大数据”作为新药研发、疾病治疗和产业发展的基础；欧盟提议建立生物经济数据中心。

结合信息技术和生物技术领域的前沿技术，在新资源的收集、保存、分类、鉴定等方面取得了许多成果。

01

在生物资源的保护和保存方面

标本数字化使用一种更科学和方便的方法将物理对象转换为高质量的数字图像，以保护重要的科学和技术数据，以进行生物资源研究和保护。

02

关于生物资源识别研究

基于序列分析的DNA条形码（DNA棒）技术可大大节省物种识别时间并提高识别精度。

5。治理系统：顶级设计，系统构建和公共通信的多管齐下方法

（1）国家一级的系统布局更清晰

国家发展生物经济的途径更详细。从主要的国际战略计划和政策措施的角度来看，生物经济已成为世界各国未来经济发展的相对认可的模型（Ding 等，2020）。通过积极的计划和布局，不断探索适合该国的最佳路径。在过去三年中，各个国家强烈发布的开发路线图变得更加清晰，并且迈出的迈进目标也变得更加清晰。政策连贯性也受到了特别的关注。例如，基于“加拿大生物经济战略 - 利用优势来实现可持续未来”，加拿大于2021年7月发布了“国家生物制造和生命科学战略”。此外，人口增长，气候变化和其他问题还有将全球粮食供应链承受巨大的压力。新冠状病毒的持续突变已成为世界面临的最大风险之一。粮食安全，生物安全及相关问题受到了所有国家的极大关注。创新生物技术来建立现代农业体系并加强全球生物安全治理和预防风险，这可能成为各国未来制定，调整和改善与生物经济相关的策略和政策的关键方向。

多个部门和机构的系统合作促进已成为主流。生物经济是一项跨越多个领域的经济活动。各国为各个部门建立了一种协调机制，以领导不同领域，并履行各自的职责，以系统地促进生物经济的发展。例如：

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德国

德国的国家生物经济战略建议，政府将任命一个基于广泛的咨询委员会，以在多个相关群体的参与下对多个目标和实施计划提出具体建议；

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欧洲联盟

“在欧盟中部署生物经济：制定生物经济策略的框架方法”提出，应考虑建立正式参与平台，以确保各种利益相关者之间的交流和互动，以确保对投入，监视和评估生物经济策略的参与和行动计划。

（2）监测和评估生物资源和生物经济发展已成为重要的内容

建立一个基于明确定义生物经济概念的监视系统和评估系统。一方面，它有利于监测生物资源并确保生物经济的可持续发展；另一方面，它有利于评估生物经济的发展，并澄清和改善战略规划和政策指导。

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在监测和评估生物资源方面

美国能源部估计生物质的潜力并构成“ ”报告，同时避免过度解释有机资源；加拿大对生物量进行了体重化，并使用技术标准来评估生物量和设施的质量和数量，以证明其规模和检查生产。数量与质量。

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在生物经济监测和评估方面

欧盟将实施欧盟范围内的监测系统，以跟踪可持续和循环生物经济的进展；德国还建议加强对生物经济发展的监测和评估。美国在“捍卫2020年生物经济学”中提出，以清楚地定义了美国生物经济的范围，扩展并增强了与经济贡献相关的数据收集工作。

（3）监管环境更合适，商业环境更公平

生物经济是跨学科的，涉及人类生活和健康等关键领域。它面临一个复杂的政策环境，需要特别谨慎的监督。以新的药物监督为例，从实验室到临床应用的药物研究和开发面临严格的市场监督和长期批准周期。监督不仅必须确保新药的安全性和有效性，还可以跟上快速科学发展的速度。因此，欧洲和美国等生物医学发达国家提出了特别的批准条款，以减少障碍。例如：

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欧洲联盟

欧洲药品局发布了优先药品倡议（Prime）；

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美国

美国食品药品监督管理局采用四种特殊批准程序：优先审查，加速批准，快速训练和突破疗法。

从政策趋势的角度来看，各国致力于逐步建立宽大且中等严格的监管框架和公平的竞争环境（Wang 和Zhou ，2019年），以促进生物经济的发展。例如：

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韩国

韩国提议将特定区域指定为受控的自由区，以为无法控制的产品提供大规模实验的机会，并加强对食品和药物审查的快速加工和安全管理；

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美国和英国

美国和英国发布了该报告“遗传人类基因组编辑”，以参考人类基因组编辑的科学治理和监督。

（4）法律和监管制度和公共交流方法得到了更加改进。

尽管在生物经济的最前沿的新兴技术正在迅速发展，但它们的潜在社会问题和安全风险不可忽视。各国不断改进相应的法律法规，以便可以遵循法律和法规的发展。以遗传修改的技术为例，欧洲法院在2018年裁定，包括基因编辑在内的基因诱变技术应被视为转基因技术，原则上应受到欧盟基因修改法律的监督。

加强与公众的沟通和宣传可以增加对相关产品和服务的社会接受，并减少负面的社会影响。例如：

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美国

在“生物经济计划：实施框架”中，美国将提高宣传，作为加强生物经济发展的四项措施中的第一项，并通过出版物，信息发布平台，论坛等通过出版物，信息发布平台等向公众推广。

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日本

日本提议建立生物优先的思想，并在充分考虑生物技术的道德，法律和社会问题的前提下，将生物优先的概念深深地融入经理，社会领袖和政府层面；

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英国

英国将公共交流视为实施生物策略的关键要素，以便整个社会可以在生物经济领域充分理解和支持研究和创新。