中国合成生物学发展回顾与展望

合成生物学既是一门"汇聚"型新兴学科,又孕育着颠覆性的使能技术.它在系统生物学基础上,融会工程科学原理,采用自下而上的策略,重编改造天然的或设计合成新的生物体系,以揭示生命规律和构筑新一代生物工程体系,被喻为认识生命的钥匙(建物致知)、改变未来的颠覆性技术(建物致用).中国科学家曾经首次实现人工合成蛋白质(牛胰岛素)和核糖核酸(酵母丙氨酸tRNA),近年来又在染色体合成与染色体工程、基因组编辑、生物底盘构建、定量工程生物学、生物元件工程和基因回路工程、天然活性物质和有机化工产品的人工合成代谢、计算机生物模拟等方面取得系列原始发现和创新成果,成为国际合成生物学领域中的一支重要力量.时值新中国科技发展70年,撰写本文,从一个视角讨论合成生物学发展及中国科学界的贡献,纪念开拓者,励志来者,总结经验,梳理发展思路.期待中国合成生物学繁荣发展,更多地贡献于人类.     

中国科学院分子发育生物学重点实验室

中国科学院分子发育生物学重点实验室始建于1994年9月,19g8年3月建成验收.2001年,原中国科学院发育研究所和中国科学院遗传研究所整合成立中国科学院遗传与发育生物学研究所,之后在中国科学院分子发育生物学重点实验室基础上成立了发育生物学中心.实验室以模式生物为研究对象,运用分子生物学、细胞生物学、分子遗传学和分子系统生物学等手段探索生物个体发育和与发育相关的人类疾病的遗传调控及其分子机理,为国家重大需求如动植物遗传改良与人类遗传发育疾病防治等提供理论基础和技术支持,是发育生物学知识创新和高级研究人才培养的基地.     

基因敲除小鼠技术的发展和应用——2007诺贝尔生理或医学奖介绍

人类对于自身基因功能的研究是生物学领域非常重要的一项内容.随着人类基因组计划的完成和人类基因信息的不断完善,基因功能的研究已成为近年来国际上的热点.基因敲除小鼠技术的建立和发展使得科学家们能够从分子、细胞及动物整体水平研究特定基因在生物发育、生理以及病理中的作用,对生命科学的发展具有革命性的意义,对临床疾病的认识和治疗也起到了关键的推动作用.这项技术的发明者因此获得了2007年诺贝尔生理或医学奖.     

斑马鱼,人类疾病研究的理想模式动物

斑马鱼作为一种理想的模式动物已有广泛的应用,而其基因组测序工程的完成和斑马鱼的基因与人类基因高度的相似性,使得斑马鱼在人类疾病的研究中体现着重要的价值.本文从斑马鱼在几种人类重大疾病研究中的运用的角度综述了斑马鱼作为一种重要的模式动物对人类疾病研究的贡献.     

基质金属蛋白酶家族介绍(英文)

 当细胞外基质 (ECM)组分被破坏时 ,基质金属蛋白酶 (MMPs)影响发育过程并和许多疾病如关节炎及肿瘤相关联 . ECM的正常转换是发育所需要的 . ECM的调节异常却能引起过多的损伤 ,并导致疾病如关节炎 .因此 ,更好地了解 MMP介导的 ECM的水解作用 ,有可能从机理方面为疾病诊断学与治疗学的介入提供依据 .本文介绍了 MMP生物学以及它的 ECM的相关的转换方面的最新进展 .随着新的 MMPs的发现 ,MMP家族正在迅速地扩大 .并且开始向已经确立的基因结构、潜伏期、底物专一性和功能调节方面的范例提出挑战 .即将完成的基因组测序将无容置疑地确定人类 MMPs的有限的数字 .揭示每个 MMP的功能所进行的努力可能标志我们在寻求最终了解细胞与它们的环境之间的相互作用的开始 ,这个过程对于哺乳类物种例如人类的进化是至关重要的 .     

化学分子在干细胞生物学研究中的应用

随着干细胞生物学的发展,细胞替代治疗已成为治疗人类疾病的新途径。目前,许多天然和合成的小分子化合物可以用来有针对性的诱导干细胞增殖和分化。这些小分子化合物将为研究干细胞生物学特性提供新的思路,并且可能会解决干细胞在组织修复和再生医学中的关键问题。该文介绍小分子化合物在体外诱导干细胞定向分化及其在疾病治疗中的应用。     

后基因组时代中的结构生物学

20 0 0年 6月 2 6日 ,美英两国首脑会同公私两大人基因组测序集团 ,在华盛顿白宫东厅正式向世人宣告 :人基因组的工作草图 (ｗｏｒｋｉｎｇｄｒａｆｔ)已经绘制完成 .以此为标志 ,在人类跨进 2 1世纪历史新纪元之际 ,生命科学也正在迎来一个崭新的时代 ,即后基因组时代 (ｐｏｓｔ ｇｅｎｏｍｅｅｒａ) .这是生命科学历史发展中一次新的飞跃 .2 0世纪生物学的最基本成就是揭示生命机体的世代遗传主要是以基因为载体的核酸负责 ,有机体的当代生命活动主要决定于蛋白质的结构与功能 ,从而将整个生物学推进到以核酸和蛋白质为中心的分子生物学时…     

蛋白质组学-引领后基因组时代

蛋白质组学是建立在高通量筛选技术的基础上发展的方法学,用于研究细胞功能网络模块中蛋白相互作用及在疾病或病变中蛋白和蛋白相互作用所发生的系统动态的差异变化;其研究技术奠基于双向凝胶电泳。及至世纪之交,随着质谱及蛋白质芯片的引进,蛋白质组学已广泛应用在生命科学上。其在医学上的应用,主要旨在发现疾病的特异性蛋白质分子或其蛋白质纹印,以揭示疾病的发生机制,也作为早期诊断、分子分型、疗效及预后判断的依据,并找出可能成为新药物设计的分子靶点,为疾病提供新的治疗方案。随着人类基因序列的完成,蛋白质组学热浪掀起了后基因组年代的序幕,人类将更深入地了解疾病和生命的本源。现就蛋白质组学10年来的发展历程、研究技术、在人类疾病中的应用及未来展望等作出精简的评述。     

Cyclophilin A与免疫相关疾病关系的研究进展

亲环蛋白A(CyclophilinA,CypA)是免疫抑制剂环孢菌素A(CyclosporineA,CsA)的体内受体.它是目前所知的人类亲环素(Cyps)家族成员中占细胞溶质的量最大的蛋白,且是Cyps家族中最重要的一员,在生物体中广泛表达,发挥重要的生物学作用.首先,CypA本身被认为具有蛋白质的折叠、转运、修复、细胞信号转导和免疫调节等作用;其次,CypA与CD147之间的趋化因子样作用与多种疾病关系密切.研究发现其在多种疾病发生发展过程中表达变化,如炎症、肿瘤、艾滋病和丙型肝炎等免疫相关疾病.CypA有可能成为人类某些免疫相关疾病早期诊断、预防和治疗的重要分子靶标.因此,CypA以成为医学研究中的热点,人们希望通过对其深入的了解为这些疾病的治疗提供新的思路、策略和方法.     

DNA微阵列技术及其在肿瘤生物学中的应用

人类基因组测序工作的完成使人们可以方便地调用任何基因序列,但仅有基因序列并不能解释众多的生物学问题,这要求发展一种高通量的技术用于研究基因的生物学功能以及基因的相互作用。DNA微阵列技术以其高通量的特点,已经在肿瘤生物学的研究中逐渐被采用。由于癌症是源于基因表达谱改变的基因疾病,通过DNA微阵列技术研究癌症细胞和对应的正常细胞的基因表达差异,将会使人们更好地了解肿瘤的形成和发展过程。     

动物模型与人类疾病机理重点实验室成功破译树鼩基因组

由中科院昆明动物所动物模型与人类疾病机理重点实验室、深圳华大基因研究院等单位合作完成的破译树鼩基因组研究工作于2013年2月在《自然·通讯》(Nature Communications)杂志上在线发表。研究人员通过完成高质量的树鼩(Tupaia belangeri chinensis)全基因组测序及比较基因组分析,阐明了其系统分类地位和相关生物学特征的遗传基础,尤其是树鼩用于若干重要疾病如HBV、HCV感染以及抑郁症模     

生物大分子“液–液相分离”调控染色质三维空间结构和功能

生物大分子的相分离聚集(简称相分离)是驱动细胞内无膜细胞器形成的主要机制,参与众多生物学过程并和多种人类疾病密切相关,如神经退行性疾病等。近年来,研究人员围绕相分离现象的分子机制和生物学功能,发现了相分离与信号传导、染色质结构、基因表达、转录调控等一系列生物学过程存在紧密关联,为理解细胞命运决定和疾病发生提供了新的视角,为疾病治疗和新药研发开辟了新的可能途径。本文在回顾了相分离研究的发展过程、相分离现象在生物学中的应用,以及相分离与疾病的关系的基础上,重点分析了近年来相分离与染色质结构关联方面的研究突破,包括相分离如何感知并重塑染色质结构、超级增强子如何通过相分离调节基因表达、共转录激活因子如何通过相分离参与基因表达调控等,以期为进一步理解相分离与染色质空间结构的关系提供参考。     

生物传感器

在生物圈中,存在数以千计的物质,它们影响着生物学过程的各个方面,对这些物质进行快速自动分析,是科学家们梦寐以求的目标。在过去二十年中,生物学与物理学、化学融为一体,产生了一代新的传感元件—生物传感器(Biosensor),从而导致了分析生物学技术的一场革命。     

中国植物发育生物学若干重要领域的研究回顾

植物发育是指从种子萌发经过营养生长、开花与花器官发育、受精结果形成新一代的有序过程.每一个时期具有复杂的代谢和基因表达与调控网络.过去的数10年中我国在该领域的研究取得了许多重要的进展,特别是近10年来发育生物学已经从以往的以描述为主要特征发展到在分子水平上阐明发育控制的机理.花器官的发育研究是发育生物学研究最具突破性的领域,开花和营养器官的发育已经成为新的研究热点.本文按照植物发育的时间顺序,回顾了我国发育生物学若干重要领域的重要研究进展,并展望了基因组时代给发育生物学研究带来的新的机遇和研究平台.     

合成生物技术助力可持续发展

合成生物学是21世纪生物学领域新兴的一门学科,是生物学与数学、化学、计算科学、工程科学等学科交叉融合的产物,是继DNA双螺旋发现和“人类基因组测序”之后的第三次生物技术革命,不仅对揭示生命本质和探索生命活动基本规律具有重要科学意义,并有望形成颠覆性生物技术创新,为破解人类社会面临的资源与环境不足的重大挑战提供全新的解决方案,对促进人类命运共同体的永续发展具有重大意义。     

生物技术的那一片云

今年是人类基因组工作草图诞生10周年,也是深圳华大基因研究院完成人类基因组1%计划的周年,回首过去,以深圳华大基因研究院（BGI）为代表的科研机构在基因研究领域取得了飞跃性的发展。然而随着测序技术和计算生物学的发展,基因测序成本不断下降,测序速度日益提高。     

纪念达尔文逝世一百周年学术讨论会在北京召开

今年四月十九日是英国著名生物学家、现代进化论的伟大奠基人达尔文逝世一百周年纪念日。 1859年达尔文《物种起源》一书的发表,标志着人类对生物界认识的重大进步。以自然选择理论为基础的生物进化论,科学地解释了物种的起源和发展,阐明了生物发展的规律,从而在生物学领域中完成了一次伟大革命。达尔文的进化论以丰富的材料和雄辩的事实有力地冲破了“神创论”的一统天下,改变了人们对“上帝创造万物”和“物种不变”的宇宙观,为生物科学奠定了唯物主义基础。     

编者按

在生命科学波澜壮阔的发展进程中,生物研究模型扮演着重要的角色.二维细胞模型和小鼠模型等都极大地促进了生物学基础研究和疾病诊疗应用的进展,可以说,每一个新的研究模型的提出,都为拓展生物学的深度和广度提供了可能.自2009年CLEVERS实验室提出肠道类器官的构建方案以来,类器官培养技术在生物学领域内得到了广泛的认可与应用...     

Wnt信号通路及其与疾病的关系

Wnt信号通路是参与胚胎及器官发育的主要4大类信号传导途径之一,对胚胎及器官发育起着不可替代的作用.对其在疾病产生中的作用做了简要的概述,以期在发育生物学、生物医学及交叉学科的研究上带来全新的革命.     

诱导性多能干细胞的研究进展及其在再生医学上的应用

通过特定转录因子的过表达使体细胞重编程为诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS细胞),这一成果引起了整个生命科学领域的广泛关注.由于iPS细胞不仅具有与人类胚胎干细胞(embryonicstem cell,ES细胞)相似的基本特征,而且与ES细胞相比,不存在免疫排斥和伦理道德问题,因此,具有重要的临床应用潜能.目前,iPS细胞主要用于细胞分化和移植,并可提供体外的疾病模型,以便于研究疾病形成的机制、筛选新药以及开发新的治疗方法.从iPS细胞的产生、诱导方法、生物学特征和在再生医学中的应用作以综述.