科学政策

第一天项目

通过研究，创新和翻译来加速生物工业

01.20.23 | 12分钟阅读 | 文字乔恩·罗伯茨

Summary

美国的生物经济正在进入一代一代。研发（R＆D）的突破使我们进入了科学的转折点。同时，健康和安全威胁启发了新的战略协调水平。尽管我们现在拥有强大的基本科学基础，但我们缺乏将“经济”置于生物经济中所需的同样强大的工业基础。生物工业，包括较少浮华的产品（化学品，塑料，燃料）和生物增强的工具和能力，通常无法吸引将研究与用例，商业化和规模相关联所需的关注和投资。但是，如果没有跨越多个应用程序和部门孤岛的解决方案和功能，我们的生物经济将停在实验室门。

在加强美国生物业方面的快速进步是可能的，但它需要协调一致的努力，以利用联邦政府独特的规模和高效的实验室到市场激励机制的组合。精简的开放和跨学科研究，奖品和挑战机制以及通过创新采购的市场塑造的资金都在面对市场失败和应用技术差距的情况下都非常有效，就像我们的生物工业中所见。

为了完善，量身定制和管理其在该领域的独特实验室到市场工具包，联邦政府应建立一个协调实体，以与利益相关机构密切合作，加速生物工业。位于国家标准技术研究所（NIST）中的生物工业研究，创新和翻译引擎（BRITE）将通过：

• Coordinating and funding accessible, open topic research opportunities tackling the most pressing blockers of bioindustrial progress
• 设计和管理开放创新竞赛以及降低风险和加速使用的生物工业解决方案的挑战
• 通过提前承诺和汇总创新产品和服务的采购来催化生物工业市场
• 将战略性的清晰度和凝聚力带给联邦对生物工业的投资，最大化所有利益相关者的回报

挑战和机会

在政策制定者中稳步增强了思维和势头之后，我们的生物经济已经达到了曾经的一代。这在Covid-19大流行期间揭示的生物疗法的紧迫性以及生物技术和生物制药创新在全球反应中所起的作用。同时努力实现全面的美国生物经济愿景日期可以追溯到2012年，拜登政府的2022年9月行政命令为该愿景提供了清晰而引人注目的新阐述，并可以作为实现它的平台。此外，最近的立法行动，包括筹码和科学法，降低通货膨胀法和各种拨款（请参阅常见问题解答），已使一系列联邦生物经济计划和投资能够。

满足我们生物经济时刻的最大障碍不是基本科学之一。这是美国生物工业的欠发达。生物工业包括生物化学，生物塑料和生物燃料的制造以及驱动和实现更广泛的生物经济性的工具，套件和服务。有非常真实的技术，能力和激励障碍为了生物工业的进步，包括：

• 当将生物处理扩展到实验室之外时，性能的不可预测性以及相关的反复试验要求
• Limited demonstration testbed and intermediate-scale facilities to enable scale-up experimentation and iteration
• 现有设施的高度专业化，除非设施可以扩展或改造，否则该设施限制了开发人员的可访问性
• 现有的数据和任务标准很少，降低了不同工具和方法的互操作性
• 成本和惯性不鼓励更系统地过渡到可持续的生物经济
• 一种奖励针对应用或翻译研究的发现和出版的文化
• 传统的联邦赠款结构和标准加强了所说的文化

鉴于这些障碍，生物工业尤其容易受到两个“死亡之谷”的影响，这是一个科学突破与可用产品之间的，而另一种是在市场就绪的产品和部署之间。在这些山谷中，典型的创新资助者不愿远离高风险 /高回报投资，并难以实现任何类型的投资连贯性或凝聚力。A国会研究服务报告指出，生物经济的定义在各个部门和国家 /地区都有很大差异。资本倾向于隔离一个主题领域（例如气候，高级材料，农业，健康），而不是为基于系统的，横切的投资加油，从而增长整体馅饼。这产生了重复的努力和重复失误的高风险。A施密特期货工作队报告据估计，如果没有充满活力的生物工业，美国可能会失去至少2600亿美元的年度经济机会，否则该机会将出现在国外。如果我们未能建立富有弹性的国内生物经济供应链和强大的竞争格局，我们还将面临新的经济和国家安全威胁。

联邦政府独自站立，能够迅速缩小使生物工业返还的差距的能力。联邦机构通过攻击机构独特的实验室到市场，需求扣除机制的独特投资组合来弥合死亡山谷。这些包括：

• 广泛的代理机构公告（BAAS）。联邦收购法规第6.102（d）（2）部分简化了面向研究的项目的典型采购竞争要求。生物医学高级研发局（Barda）研究，创新和风险投资（驱动器（Drive））以BAA的形式最成功地应用了这一点，呼吁与减轻生物治疗有关的研究项目。在下面Drive的EZ-BAA，基于与巴达的抽象提交和谈判，解决广泛和高影响力领域（AOI）的项目最高可获得75万美元。¹
• 奖杯和挑战。越来越多地替代传统赠款，奖品扩大了灵活性，减轻报告负担，并且仅根据定义标准的绩效付费。在问题和需求清晰的地方，奖品特别有效，但是创新途径尚不确定，并且可能需要根据偶然的发现重定向或加速。奖品也是一种独特的有效机制，可以弥合基本研究与投资就绪的解决方案或企业之间的差距。
• 非传统收购。除了作为创新催化剂的作用外，政府还可以塑造市场作为基础客户，影响其他参与者，并将一个部门推向自我维持。采购实践（例如其他交易机构（OTA））在部署非数字联邦资本时删除了繁文tape节，这有助于创新者达到规模，并在较短的时间范围内吸引更多的私人资本。在OTA中，可以建立一个商业和其他提供商的财团，以满足竞争要求，同时与每个行动的传统出价过程相比，可以更快地执行交易。AMITER分析发现国防部目前运营了30多个OTA财团，国土安全部和国家地理空间 - 智力机构也启动了财团。除了OTA之外，诸如提前市场承诺，战略股票采购和联邦融资（例如贷款担保计划，开发金融公司）之类的工具可以为创新者提供关键的第一客户或早期营运资金。

生物工业进步的障碍 - 复杂的技术差距，激励和市场失败以及创新文化的未对准 - 令人生畏。令人鼓舞的是，它们只是这些联邦实验室到市场和需求策略机制旨在克服的障碍。

加速我们的生物工业的更广泛好处是什么？

为我们的生物经济建立一个更强大的工业基金会，使整个国家受益匪浅，但在历史上弥补了剩下的地区的经济差距，具有特别的潜力。从休眠植物到啤酒厂的一系列不同生产基础设施可以更有效地进行改造，尤其是在传统生物技术中心之外的地方。扩大生物工业工具和流程的范围，并转向制造规模，将为实验室的高级研究人员提供新的工作机会。在靠近富含原料的农村地区的生物制造基础设施中找到生物制造基础设施也有许多优势。基于地点的创新与生物工业的交集已经通过美国农业生物生物生物生物生产试点计划等努力栩栩如生。全国新的自我维持创新枢纽的劳动力发展。

行动计划

像往常一样，业务不会意识到我们的国家生物经济战略的全部潜力，或者避免等待许多陷阱。生物工业进步的速度和规模要求我们利用上述所有功能和资源。通常，我们需要在公共和私营部门进行更多协调的行动，包括简化的研发伙伴关系弥合健康与工业应用的差距；比赛和挑战这将突破性转化为现实世界的使用；市场成型实现规模的活动；和战略协调可持续资金最大化投资杠杆。

Anew, whole-of-government entity should be established to marshal federal tools, best practices, and investments toward shared priorities that are critical to American bioindustrial leadership. The Bioindustrial Research, Innovation, and Translation Engine (BRITE) will encompass open innovation programs, market-shaping activities, and stakeholder engagement. BRITE can be housed within a new NIST美国简历计划办公室并召集来自核心经济授权的核心机构的相关计划所有者：国家科学基金会（NSF），能源部（DOE），国防部（国防部），农业部（USDA）（USDA）和卫生与公共服务部（HHS）（HHS）。

简化的研发伙伴关系

Brite可以通过开放且可访问的项目来利用学术和商业社区的越来越多的想法和见解。这可以通过EZ-BAA车辆来实现，该车辆以巴达大道（Barda Drive）的公开呼吁为解决广泛的健康安全问题的项目进行了建模。Brite EZ-BAA将提供高达500,000美元的研究和商业化项目，以解决一系列宣布的感兴趣领域（AOIS）。通过该计划与BRITE的早期参与将提高技术开发的效率和胜利率，并激励增强成功的设计原则，例如为未来的生物制造规模与纯粹的科学成果进行设计。最初的AOI可以专注于非健康生物增长的科学和技术利率限制者，包括开发新型的高性能生物材料，具有针对特定工业用例优化的功能，或量身定制以取代基于碳的输入以及铸造型项目，以及这些项目，这些项目这些项目这些项目这些项目这些项目，这些项目这些项目这些项目，这些项目这些项目比例已知的高潜力平台 -蜘蛛丝蛋白或菌丝体- 与广泛的潜在用例有关。

创新竞赛和挑战

通过研究BAA吸引更广泛的科学界将提供新颖而令人惊讶的想法，但本身不会提高可行的想法来解决具体问题。为了补充研究BAA，BRITE可以发起，共同提案或管理奖项和巨大挑战。开放创新计划即使是最复杂，最顽固的生物工业发展挑战，也加速了解决方案开发。当清晰时，他们最成功“ Goldilocks”问题可以定义 - 足够由市场解决，但足够广泛的解决方案没有预设或处方。Brite团队成员将与赞助机构合作，以确定“可容易”的问题并优化奖品机制的问题声明。金博宝正规网址初始奖品或挑战系列可能会解决以下各种问题：

• 电力学传感以解决环境问题（空气质量，水质等）。金博宝正规网址生物学和电气工程的交集并不总是自然地激励的，尤其是具有高价市场潜力的外部健康应用。奖品的使用启发的呼吁将激励专家跨越纪律处分的问题。
• 扩展测试台设施功能的新型技术，例如多进料，多生物，多生产平台或易于实现的组合设施套件。奖品将激励协作发展，并能够提供非货币支持，以加深各种用例的功能。
• 劳动力发展和生物工业职业的越野车。教育部（ED），劳工部（DOL）和其他实体可以使用奖品来激励创新工具和模型，以根据我们的生物工业劳动力中未来的需求量身定制的职业准备。成功，类似的ED奖品具有先进的基于项目的K-12学习模型，用于上和重新攻击的学徒模型，以及帮助学习者发展需求能力的创新技术。

一旦完善，就可以将问题陈述设计为单一或多阶段竞赛。奖品设计参数可以对问题的性质和有可能解决问题的社区进行微调。使用战略设计来平衡所提供的解决方案，规模和类型的激励措施的忠诚度，以及开发或改进的时间表最大化奖品的影响。一次性或一系列单相竞赛可用于快速启动泵并识别潜在的解决方案和求解器。向上选择高电位队列的多阶段竞赛为提供针对性的技术援助而不是奖品基金提供了额外的好处。这种形式的支持通常比金钱更有价值，并且在生物工业挑战中可能包括独特的资源，例如支持制作示范项目的支持，获得第三方验证以及与联邦和外部专家的科学，标准或法规的参与。

市场成型

通过EZ-BAA和开放创新计划获得的快速而有意义的胜利需要由强大的生物工业市场来维持。Brite和合作伙伴机构可以利用非传统的采购机制来扩大研究和创新从研究和创新中产生的想法和产品。可以开发其他交易机构，以迅速从生物材料示范和扩大规模提供商的财团中迅速吸引生产能力。为生物材料或生产能力的采购提供资金的预先市场承诺，可以将代理商定位为用于应用生物工业解决方案的帐篷客户。这些可以通过战略国家库存，化学储备或其他关键产品采购。

除了采购外，Brite还可以成为整个机构的驱动力，以降低市场进入市场的障碍。Brite居住在NIST内，将具有直接转化研究和创新成果的独特能力，以告知新的或修订的生物制造和生物工业标准。Brite还可以作为一个中立政党，支持激励措施的一致性和互操作平台和标准的发展，从而促进长期创新，同时保留私营公司成功的能力。通过与各种生物业监管机构（食品和药物管理局，环境保护署，USDA）的关系，Brite可以促进更清晰的划定和协调监管责任。这种参与也可以更好地将科学和技术的当前语音纳入定义和完善生物工业规则，实验性沙箱以及对不同子行业的优化。

最后，Brite可以从基层来塑造市场，从而吸引一组更广泛的科学和一般社区。随着研究和创新活动的加剧，Brite可以召集获奖者分享见解并促进偶然的合作。Brite还可以引导有效的科学沟通在生物工业方面，更直接地参与创新过程，并将社区洞察力恢复到未来的计划和优先事项中。Brite可以按照HHS等加速器的示例淋巴，这会积极参与临床和科学圆桌会议，以告知奖品和策略。

案例示例：Brite活动如何协调更大的影响

联邦实验室到市场工具Brite将培养自己的强大功能。他们以协调的方式应用，可以迅速带来变革性的生物工业解决方案，以抵御棘手的问题。

考虑BRITE的所有方面如何导致一个紧迫的多方面问题，例如铅曝光：

• 通过EZ-BAA，BRITE呼吁进行研究项目，这些项目利用蓝细菌去除水中的元素和杂质，同时减轻细胞毒性副产品。
• 同时，布莱特（Brite）领导着针对实时铅监测和修复的低成本，生物启发的工具的奖项，对现实世界的使用进行了优化。
• 通过随后的竞争阶段或新奖，Brite经营着一个加速器，该加速器以用户为中心的开发，为居民，学校或设施管理员以及当地领导者进行优化。
• Brite协调EPA和住房和城市发展部的提前市场承诺，以资助当地环境机构，住房协会等新型补救技术的采购。

可持续资金

基于包括DOE在内的类似程序美国面临挑战,一个初始拨款或酌情allocation of $100–200 million is needed to catalyze BRITE’s standup and early wins. This could be assembled by pooling agency funds authorized for bioeconomy activities and/or unspent from recent appropriations (see Table A in FAQ). Private-sector partners or existing public-private partnerships (PPPs) could also support initial funding, though a new PPP likely could not be executed in the required timeframe. In the longer term, BRITE funding can be supported by one or more fit-to-purpose PPPs and should be enshrined in annual appropriations, following肾脏的例子。一致的资金对于展示对生物工业创新的承诺，启用更多的多年计划或经常出现的奖品系列以及在预算冲突的情况下提供弹性很重要。至少有1500万美元的年度拨款来维持Brite创新活动，很容易被输入账单（农业，商业/正义/州以及能源和水）的一组或组合。

结论

作为一个国家，我们很幸运地拥有强大的人才席，努力推动我们的生物经济中的可能性。他们应该得到工具和能力²这使他们能够聪明地工作，从而在我们以生物驱动的未来投资的美元回报率要大得多。联邦政府成为唯一推动生物工业进步的客户是不可持续的。但是，作为一种催化力量，弥合了死亡的山谷并解决了鸡肉和蛋的困境，政府的战略性政府行动将生物引入实验室和市场培育到市场上，将使我们更快，更快。通过充分利用过去的世界一流机制为我们提供了智能决策者，我们可以脱离风险的生物经济投资，同时为我们的经济，安全和社会带来最大的收益。