工程菌种自动化高通量编辑与筛选研究进展

合成生物学(synthetic biology)与经典生物学研究的革命性区别之一是合成生物学能将生物实验的对象、方法、技术和流程高度标准化和模块化,创建出自动化与高通量的合成生物铸造模式。该模式通过复杂生物过程与自动化设施的结合,颠覆过往劳动密集型的研究范式,获得更高的技术迭代能力,极大促进了合成生物学的发展和产业化应用。值此天津工业生物技术研究所创立10周年之际,本文回顾了研究所在工业菌种自动化高通量编辑与筛选领域的系列重要工作进展,对基因克隆(gene cloning)、基因组编辑(genome editing)、编辑序列设计(editing sequence design)等生物技术的自动化实现,以及流式细胞、液滴微流控、全基因组规模扰动测序等高通量筛选技术进行了分析讨论,并展望了本领域未来的发展方向。望借此为创建具有自主知识产权的优秀菌种及其产业应用提供智能化、自动化和全链条覆盖的整体支撑能力。     

《生物多样性公约》框架下合成生物学 谈判新进展及我国对策

合成生物学技术和产品因其广阔的应用前景和难以预知的生态风险, 受到各国的广泛关注。2014年10月在韩国平昌召开的《生物多样性公约》第十二次缔约方大会上, 合成生物学首次被作为正式议题进行讨论。本文梳理了《生物多样性公约》框架下合成生物学从提出到成为“新的与正在出现的议题”的过程, 分析了《生物多样性公约》在该议题上对缔约国的最新要求, 以及我国合成生物学技术发展和风险评估现状。当前我国合成生物学研究处于起步阶段,近年来的科研投入不断增大,但距离成熟的商业化仍有相当距离。我国对相关技术风险评估能力欠缺,且尚未明确负责其生物安全管理的主管部门。本文提出了以严控风险、适度鼓励研究开发和要求发达国家提供更多技术支持的谈判对策, 以及明确合成生物学安全风险管理的政府主管部门、通过技术开发以推动风险评估、构建国家合成生物学数据库和建立专业风险评估团队等履约建议。     

总体国家安全观下合成生物学风险和应对策略研究*

合成生物学是近年来兴起的一门兼材料学、医学和信息学等学科特性的交叉学科,在促进医学进步和科技转化应用的同时,也在总体国家安全内涵中被赋予了特殊的重要地位。如何在新时期应对错综复杂的安全形势和严峻挑战,是世界各国和国际社会所面临的科技治理和生物安全的重要命题。重点介绍合成生物技术相关生物武器威胁、生物恐怖威胁、生物安全国际公约条例、生物安全伦理治理框架,总结近年来合成生物技术领域生物安全风险相关问题,提出合成生物学安全风险应对策略和国家总体安全观下科技发展建议。     

我国农业转基因生物安全管理现状

转基因技术可以打破物种界限,实现作物性状的定向改造,在解决粮食增产、环境污染、节水增效,以及改进农产品质量等方面显示出巨大潜力。同时,转基因技术具有潜在的风险,转基因生物的安全性受到人们的广泛关注。本文介绍了我国农业转基因生物安全管理状况,包括法规制度体系、安全评价体系和安全监管体系,旨在让人们更好地了解我国农业转基因生物安全管理知识。     

基因工程技术领域的专利竞争和分析

合成生物学（synthetic biology）是现代生物学中出现的新兴研究领域,其基本方法是,利用不同生物组件（biobricks）组合成基因线路（genetic circuit）,让其依循可预期的方式表现出特定功能。可以说,合成生物学结合了分子生物学及工程学的原理,设计和建造标准化及可交换性DNA序列以构成生物组件。     

合成生物学底盘微生物细胞的应用及其生物安全在创新型本科生培养中的实践

本科生创新能力培养是"双一流"建设人才培养的重要组成部分。合成生物学是一门新兴多学科交叉领域,被誉为可改变世界的十大新技术领域之一。构建高版本底盘微生物细胞和利用底盘细胞人工合成细胞工厂是合成生物学的重要组成部分。以实现创新型本科生为培养目标,我们将合成生物学底盘微生物细胞技术融入人才培养环节,通过组织学生参加国际遗传工程机器设计竞赛、主持大学生创新创业训练项目以及完成本科生毕业设计课题等多元化途径,提高学生理论联系实际及创新实践能力。同时,由于底盘微生物细胞是基因组经过精简、优化或其基因通路被改变的细胞,其应用存在一定的生物安全风险。我们通过将安全教育纳入培养大纲和教学计划、出版实验室安全与操作规范专业教材、开发虚拟仿真实验项目、建立实验室准入制度和信息化管理体系,以及针对底盘微生物细胞从购买、管理、规范使用和废弃物处理等进行生物安全教育等系列举措,规范底盘微生物细胞应用的生物安全。这些实践为培养创新型本科生提供了一个强有力的途径和有效保障,也为合成生物学的发展提供了支持,并有助于培养新的生力军。     

生命能够人工合成吗?——合成生物学及展望

什么是合成生物学?2010年5月20日,以克雷格·文特尔为首的美国科学家,在世界著名权威学术期刊Science上公布了人类历史上创造出首个人造单细胞生物的消息(图1和图2)。这一研究成果表明人类能够在实验室内人工造出生命,以这项成果为代表的合成生物学(synthetic biology,Synbio)也就受到了前所未有的关注。合成生物学是门什么学科?它的基本理念又是什么?     

合成生物学在生物基化学品上的应用趋势及展望

合成生物学(synthetic biology)将工程学和生物学相结合, 它不同于对自然基因模拟的基因工程和对代谢途径模拟的代谢工程,而是在以基因组解析技术和化学合成技术为核心的现代生物技术基础上,以系统生物学思想和知识为指导,综合生物化学、生物物理和生物信息技术,建立基于基因和基因组、蛋白质和蛋白质组的基本要素(模块)及其组合的工程化的资源库和技术平台,旨在设计、改造、重建或制造生物分子、生物部件、生物系统、代谢途径与发育分化过程,以及具有生命活动能力的细胞和生物个体.     

合成未来：从大肠杆菌的重构看合成生物学的发展

合成生物学（synthetic biology）是伴随着基因工程、系统生物学以及生物信息学的发展而出现的一个新的交叉学科。大肠杆菌（Escherichia coli）作为一种宿主在合成生物学的发展中功不可没。从某种意义上讲,合成生物学的每一次进展都离不开大肠杆菌。从大肠杆菌的角度出发,对合成生物学的发展进行深入分析,并提出了合成生物学在中圉发展的重点。     

我国转基因水稻商品化应用的潜在环境生物安全问题

转基因水稻的研发和商品化应用将为提高我国水稻的生产力提供新的机遇,并缓解我国的粮食安全问题.转基凶水稻的人规模环境释放和商品化生产可能会带来一定的环境生物安全问题,处理不好会影响转基因水稻的进一步研究和发展.通常所指的环境生物安全问题主要包括以下几个方面:(1)抗生物胁迫转基因对非靶标生物的影响及效应;(2)外源基因向非转基因作物和野生近缘种逃逸及其可能带来的生态后果;(3)转基因作物对农业生态系统、土壤微生物以及生物多样性的潜在影响;(4)抗生物胁迫转基因的长期使用导致靶标生物对转基因产生抗性等.为了安全有效和持续利用转基因生物技术及其产品,有必要对转基因水稻的环境生物安全性进行科学评价.基于风险评价的原则,本文对转基因水稻在我国商品化生产和大规模种植可能带来的环境生物安全问题进行了理性分析,希望为我国转基因水稻商品化应用的决策和生物安全评价提供科学依据.     

生态风险研究述评

生态风险(ＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＲｉｓｋ,ＥＲ),指一个种群、生态系统或整个景观的正常功能受外界胁迫,从而在目前和将来减小该系统健康、生产力、遗传结构、经济价值和美学价值的一种状况[20]。生态风险评估(ＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＲｉｓｋＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔ,ＥＲＡ)指受一个或多个胁迫因素影响后,对不利的生态后果出现的可能性进行的评估。美国环保局(ＥＰＡ)把这种尚不为人们所重视的领域叫做生态风险评估[20,48]。随着新技术和新方法的应用,ＥＲＡ的研究领域迅速扩展。早期的生态风险评估主要是针对人类健康而言的,也就是人类健康风险…     

GMO生物安全评价研究进展

讨论了GMO生物安全评价的主要内容、常用的检测方法和近年来国内外有关生物安全问题的研究进展。本文还介绍了我国生物安全管理的现状、法律法规和运行机制,并就我国今后如何加强生物安全管理提出了相应的对策。     

合成生物学伦理、法律与社会问题探讨

合成生物学是以基因组学、系统生物学知识和分子生物学技术为基础,综合了科学与工程的一门新兴交叉学科。它使生命科学和生物技术研发进入了以人工设计、合成自然界中原本不曾出现的人造生命体系,以及对这些人工体系进行体内、体外优化,或利用这些人造生命体系研究自然生命规律为目标的新时代。然而,合成生物学研究在迅速发展、表现出巨大潜力和应用前景的同时,也引发了社会各界对相关社会、伦理、安全,以及知识产权等问题的重视与讨论。就世界各国针对合成生命对传统意义上生命概念的挑战、合成生物学产品存在的潜在风险危害、合成生物学研究的风险评估与监管等问题进行回顾综述和相关探讨。     

浅议我国外来物种入侵问题及其防治对策

随着世界经济的发展和全球经济一体化进程的加快,外来物种入侵已成为影响国家安全的主要因素之一。我国外来入侵物种数量繁多,已成为遭受外来生物危害最严重的国家之一,入侵物种已对我国生态系统、环境和社会经济造成了严重的影响。近年来,各国都积极采取措施,制定外来物种入侵管理政策,加强外来物种入侵立法,确保国家及国际生物安全。然而,我国现有的针对外来物种的相关法律法规存在明显滞后。本文综述了我国外来物种入侵的现状及相关立法,指出外来物种入侵可在不同生态系之间发生,揭示了行政区划与生态系差异造成外来物种入侵管理存在"自然与经济的错位"、国内管理方面存在"生态系统与行政区域的错位"的"双错位现象",分析了我国外来物种的管理现状及今后的发展方向,以期探求我国在国际背景下的外来物种管理对策,提出制定《外来入侵物种法》及相关法律的国家体系、建立跨部门协作科学研究体系以及建设行政管理体系,增强抵御外来物种入侵的能力,实施以防为主的管理策略。     

生态风险评价及研究进展

生态风险是当前环境管理研究领域中的一个热点问题,其研究着重关注化学、物理和生物的胁迫因子可能对生态系统或其组分的有害影响.生态风险评价对科学制定环境管理决策有着重要的意义.要对生态系统进行有效地管理,必须预测不利生态影响发生的可能性及后果,减小其对于生态系统或某些组分的损害程度.本文对生态风险评价的研究方法、工具以及研究趋势进行了综述,指出了目前生态风险评价中还需要进一步加强的研究领域,认为在当前城市化水平不断提高的情况下要关注城市生态风险,并针对存在的一些问题提出了今后的研究展望.     

从新型冠状病毒疫情看生物安全三级实验室的应急能力及内涵建设

面对突发疫情,生物安全三级（biosafety level 3,BSL-3）实验室是否能及时启动并稳定、安全运行,为科研攻关提供安全、可靠的技术平台,是对实验室应急能力的考验。针对2019年12月爆发的2019冠状病毒病疫情,复旦大学BSL-3实验室在接到任务后,立即按照国家规定,启动实验室冠状病毒新实验活动申请流程。经国家合格评定认可委员会（China National Accreditation Service for Conformity Assessment,CNAS）和国家卫生委员会批准,实验室在开展实验活动一周内就从来自上海患者标本中分离到新型冠状病毒毒株,体现了平时实验室内涵建设的重要性。BSL-3实验室的内涵建设包括实验室风险评估及管理、不同人员针对性培训、设施和设备管理等生物安全管理体系的建设。本文将介绍复旦大学BSL-3实验室在应急能力及内涵建设方面的经验和体会,期望对BSL-3实验室的建设和管理提供参考。     

绿色基础设施的洪水调节服务供需测度研究进展

绿色基础设施(green infrastructure, GI)可提供高效且可获取的洪水调节服务,其供需测度是提升服务水平的基础与前提,可为城市土地利用与绿色基础设施规划提供决策依据。以GI洪水调节服务供需为研究对象,梳理GI洪水调节服务供需的概念内涵、主体构成和尺度关系。回顾了GI洪水调节服务供需测度方法,包括土地利用测度法、生态系统测度法和洪水调蓄模型法等供应水平测度方法,以及风险评估法、洪水淹没模型法和经济损失法等需求水平测度方法。基于生态系统服务的供需关系,构建了GI洪水调节服务供需分析框架,通过供需数量均衡和空间匹配将供需关系分为四种情景,对应服务动态平衡、调整服务供需水平和服务流动机制3种调控手段。从服务测度重点、动态变化分析、供需阈值效能、服务流动机制等四个方面提出了未来研究方向,以期对绿色基础设施规划研究和生态系统服务管理与决策研究有所启示。     

美国、加拿大环境和健康风险管理方法

对目前美国和加拿大多个部门使用的风险评价与风险管理方法进行了全面回顾和综合分析,论述各种不同方法的特征,深入探讨各种管理方法的基础、利弊、使用经验,辨识环境、人类健康和职业健康风险综合方法中应该包含的要素,阐述风险管理目标的确定方法,以期为中国的环境风险管理提供经验。