生物技术产业集群的关键动力要素
像其他产业集群一样，市场需求、区域内的创新文化在生物技术集群的整个生命周期都在发挥作用。此外，通过对五个典型集群的发展历程进行深入研究，我们发现在集群生命周期的不同阶段，分别主要依赖下述动力要素的支撑。
（一）孕育阶段
科学研究是孕育生物技术集群的初始动力，现代生命科学突破、发展、汇聚和积累，为集群诞生奠定基础。这是因为：第一，现代生物技术直接建立在现代生命科学突破特别是实验研究成果的基础之上，DNA重组、克隆、PCR等关键技术本质上就是以前的实验研究方法；第二，生物技术企业大都起源于科学研究，是携带科研成果的优秀科学家与风险资本结合的产物，而现代生物技术及企业的出现则是形成集群的必备条件。因此，生物技术集群大都出现在学术氛围浓厚、科学研究领先的地区。例如，现代生物技术的理论基础DNA双螺旋结构模型是剑桥大学的沃特森和克里克发现的，现代生物技术的核心DNA重组技术是加利福尼亚大学旧金山分校的博耶和斯坦福大学的科恩发明的，这两地形成了伦敦生物医药集群和旧金山“生物技术湾”。波士顿“基因城”、瑞士BioAlps、德国BioRwer等也都是学术研究发达的地方，在生命科学研究中取得了骄人成就，产生了很多诺贝尔奖得主。特别是波士顿和旧金山，集群就是在由加利福尼亚大学、斯坦福大学、加州理工学院、哈佛大学、麻省理工学院、波士顿大学、Mass综合医院、Beth Israel Deaconess医学中心、新英格兰医学中心等组成的全球领先的生命科学学术研究圈中得到孕育。
生物技术集群的孕育过程与科学研究之间的内在关系目前尚没有受到足够的关注。“增长极”理论认为政府干预与政策作用可以人为创造集群在特定区域的发生与发展，如印度的班加罗尔，中国的北京、上海等地的生物技术集群的形成就与政府干预密不可分。但需要指出，这些地方在各自国家的生命科学研究中具有突出优势，否则政策干预也难有明显成效，至多也就是利用土地、税收等方面的优惠和政府引导，促成企业的空间集聚，无法真正发挥集群优势。
（二）诞生阶段
在集群诞生阶段，一些新创生物技术企业围绕科研机构产生，为后续真正意义上的集群奠定基础，风险投资、科学研究、传统大企业介入和政府支持是这一阶段的主要动力来源。
第一，科学研究只是孕育集群的温床，并非一定会产生集群，生物技术集群的另一基石是风险投资，它为生物技术企业提供初创阶段充足的发展资金。学术研究发达且风险投资丰富的地方才可能会（或率先）形成生物技术集群。同时，在生物技术集群发展过程中，风险投资将一直扮演比其他集群更为关键的角色，这已被已有研究所证实。
第二，在孕育阶段起决定性作用的科学研究依然重要，原因有三：一是活跃的科研将产生大量科研成果，并与风险投资结合催生足够的生物技术企业，围绕科研机构形成空间集聚。二是现代生物技术是一个建立在坚实的学术研究之上的产业，除了前面所谈的生物技术企业的产生在很大程度上依赖于科学突破，同时还因为保证生物技术企业顺利发展的关键是“高水平、具有丰富实验室操作经验的研发人才”。科研机构（主要是大学）可为集群内的企业源源不断地提供研发人才，特别是能够在新发现的生命科学领域迅速批量生产博士和博士后。例如，BioAlps、伦敦等集群内都聚集了上万名科学家，其中三分之一是教授、博士，而美国的科研机构和生物技术企业培养和雇佣了全球75%以上的生命科学领域的博士。三是发达的学术研究氛围会吸引其他企业向集群靠拢，以享受技术外部性的好处。
第三，传统大企业的介入为新创生物技术企业提供进一步发展所必需的资金。对于创新周期长、资金胃口巨大的生物技术企业来说，初期的风险投资很快就会不足以支撑企业继续发展，这时将前期研发的阶段性成果向涉足现代生物技术的传统大型企业授权许可，以获得进一步发展所需的资金，是企业的普遍选择，并已经成为生物技术企业发展的一种通用模式，有的企业甚至会寻求被其他大企业控股。基因泰克、奇龙、生物基因公司等企业都曾将其拥有的专利向传统化学公司、制药公司许可授权，以获得发展资金。不过也有例外，安进最初是凭借顶级资本运作能力通过公开发行股票突破了资金瓶颈，而健赞则采用“纽带-核心”的渐进式发展路径，很好地规避了资金压力，但这两个案例在生物技术企业的发展过程中确属少数。需要指出，这些传统大企业不一定位于集群内部，他们可能在地理上与集群相隔甚远。
第四，政府的支持发挥着推动作用。一是随着集群的产生和发展，一些潜在的尖锐的制度性问题将逐步显现，比如基因工程介于基础研究与应用研究之间而带来“哈佛鼠”之类的特殊知识产权纠纷、新技术商业化的制度障碍等，这些只能由政府来解决，而且这类问题对于集群（乃至整个生物技术产业）发展具有难以估量的影响。各国都积极完善和制定与专利、生物安全、技术商业化有关的法律法规为生物技术发展创造良好的“软环境”。最典型的是美国，通过对《史蒂文森-怀德勒技术创新法》《贝赫-多尔专利和商标修正法》等的多次重大修改，以及出台处方药使用者付费法案、食品与药物现代化法案、孤儿药品法案等为生物技术商业化、企业和集群的发展铺平了道路。二是生物技术创新所需的孵化器和投资高昂的技术平台等，一般要由政府来建设，或是政府出面采取贷款、贷款担保和其他公共融资，以满足企业的设施和设备购买需求。美国的生物技术集群都建立了专门的生物技术孵化器以及为生物技术公司服务的综合孵化器，BioAlps的五个大型专业孵化器也为集群的发展发挥了明显作用。三是政府通过直接投资、向民间风险投资基金注资、利用税收优惠鼓励风险投资等方式涉足生物技术投资，使新创企业比较容易获得资金。对于风险投资相对薄弱的集群而言，政府的资金支持对科学研究和企业发展具有显著推动作用。BioRiver的发展就明显得益于德国政府的支持，即便是风险投资发达的美国、瑞士和英国，NIH、SNSF、NHS等各类政府资助对于集群的形成都具有锦上添花的作用。四是政府的介入还具有引导作用，可以给予企业信心，促进企业集聚，这对于集群的形成和发展也很重要。
另外，中介机构在集群诞生阶段也开始发挥积极影响，生物协会、专利机构等专业化服务机构为生物技术公司提供管理经验、政策咨询、合作机会等。例如，麻省医疗设备产业理事会（MassMedic）与美国食品与药品管理局（FDA）合作，成功简化了医疗设备的审批程序。但中介机构对生物技术集群的影响与其他类型的集群相比并无特殊之处，不再详述。
（三）成长阶段
成长阶段在生物技术集群发展过程中具有承上启下的关键作用，其最重要的动力来自龙头企业的吸附力。龙头企业一般是这样形成的：少数企业由于具有更强的融资能力、更高的管理水平以及采取了“研—产—销”一体化发展战略，在研发、生产、营销等环节均衡发展，从而在众多小型生物技术企业中脱颖而出成为专家型公司。这类公司成立初期甚至只有几个人，比如基因泰克创业之初只有5名员工，之后成长为一体化的大型核心企业。
龙头企业除了自身具有研发能力外，更重要的是它在生物技术创新的实现过程中发挥了不可替代的作用。新创生物技术企业大都是小型的原子企业，它们研究能力出众，但一般不具备将新产品推向市场所必需的生产设施和营销网络，因而大多数专家型公司致力于专业完成现代生物技术创新链的中、前端的某些特定环节的任务，而将商业化任务交给龙头企业。常见的形式是专家型公司将自己研发的技术产品授权许可给龙头企业使用，或寻求被龙头企业兼并控股，这已成为生物技术企业的盈利模式之一。
因此，龙头企业把集聚于科研机构周围的一群专家型公司紧密吸引在一起，造成“众星拱月”的格局，使原本的“集而不群”转变为按照明确分工协作原则紧密联系的真正的集群。一旦这种格局形成并显现成效，还会创造和吸引集群进一步发展所需的关键资源，会有更多新创生物技术企业产生或被吸引进来，产业化必需的工艺、管理人才以及配套性产业也会逐步加入，从而不断强化集群的专业化分工与外部规模经济，促进集群的成长与成熟。龙头企业的产生是生物技术集群形成的重要标志，成功的生物技术集群内都拥有大型的一体化企业：波士顿有健赞、生物基因公司及全球最大生物技术企业安进；旧金山有基因泰克、奇龙以及全球最大的生物芯片企业昂飞；BioAlps的Serono、Medtronic，BioRiver的Qiagen、Amaxa，伦敦的Immunetics、Ontogeny等也都是世界知名的生物技术企业。
另外，龙头企业有时甚至可以通过一己之力影响集群的发展。例如，健赞建造生产线时，故意选择与波士顿的承包商合作，回避费城附近的专业工程公司，从而提高了波士顿在生物制药生产线建设和制药设备研发方面的基础和能力，推动了波士顿“基因城”的形成过程。而原本被认为更适合健赞发展的费城，其集群发展速度就大受影响。
（四）成熟阶段
生物技术集群成熟阶段的关键动力要素是龙头企业、专家型公司、科研机构之间的良性互动及其带来的正反馈机制。
龙头企业具有强大的吸附力和对集群发展的巨大影响力，但现代生物技术创新的动力和方向却是由起源于科学研究的专家型公司所主导的。与大企业相比，专家型公司在创造性、敏捷性和成长性方面具有突出优势。有些专家型公司可以成长壮大为中等规模的公司，甚至个别专家型公司可以发展成为大型的一体化核心公司，但绝大多数专家型公司选择将其研究成果许可授权给龙头企业使用，或者干脆成为龙头企业的一部分。这样二者之间形成了完美互补：专家型公司负责创新链中前端的研发，龙头企业完成后端的商业化，这使生物技术创新形成了完整的链条。只要专家型公司能够不断涌现，集群就可以保持持续创新能力。集群内专家型公司的数量很大程度上代表了集群的发展潜力，成功的生物技术集群在新创企业数量方面都具有较高的集中度。而安进、基因泰克、健赞等产业巨头近年来纷纷削减自身的研究规模，转而与一些专家型公司建立联盟或收购携带正在研发中的创新产品的公司，就是为了获取不断推动企业进步的动力和新鲜血液。
但专家型公司的产生又依赖于集群内的科研机构和龙头企业，主要源于学术性公司、龙头企业内的杰出人士自主创业以及孵化等三条主要途径。显然，如果在风险投资、政府和中介机构等的支持下，龙头企业、专家型公司、科研机构之间的良性互动形成，那么集群稳定发展的正反馈周期就开始了：龙头企业执行生物技术创新实现的任务，专家型公司不断涌现则为龙头企业提供创新技术产品或被龙头企业兼并，保证了集群的活力，学术性公司的学术渊源则促进了产业和科学间的强联系。反过来，这些成效又加强了集群的产业和科学基础，并成为吸引新的风险投资与财政科技投入、烘托创新氛围的基础。最终这种正反馈形成了自组织特性，虽然没有正式的契约关系，但集群内的企业和相关支撑机构却可以按照合理的分工，在默认的共同规则的指导下，使集群沿着既定的成功路径向前发展。
此外，我们发现生物技术集群的发展还受其他相关产业的影响，我们认为这是由于现代生物技术与其他高新技术之间表现出明显的融合趋势。现代生物技术最早被应用于制药，因而集群普遍从生物制药起步，但由于其他相关产业存在差异，最终集群的发展方向也出现分化，逐步形成自身特色。例如，旧金山信息技术发达，因而生物芯片业成为集群的特色产业，而BioAlps在精密仪器、化工等方面具有明显优势，因而生物农业、生物纳米技术等成为自身特色。