应用基因组工程构建新型大肠杆菌细胞工厂

基因组工程（genome engineering）是指为了实现某一目标对复制系统进行有意地、广泛地遗传修饰。大肠杆菌作为常用细胞工厂之一,在生物制造领域应用广泛,已成为合成生物学的主要研究对象。应用基因组工程改造大肠杆菌可以进一步拓展其应用范围。介绍了基因组工程最新技术发展,如基因组整合、染色体进化、多元自动化基因组工程、可寻迹多元重组工程等,及其在改造大肠杆菌提高其生产能力、稳定性及环境耐受能力等方面的研究进展。     

哺乳动物合成生物学在生物医学领域的研究进展

虽然合成生物学还处于早期研究阶段,但最近十年,该领域取得了非常显著的研究进展。合成生物学是以工程学思想为基础,通过人工设计、改造基因线路,从而赋予细胞或生物体新的功能,现已广泛应用于各个领域。随着人们对基因线路设计的深入研究,使得合成生物学研究走向临床应用成为可能。本文将围绕哺乳动物合成生物学在疾病治疗方面的研究进展,介绍基因线路的设计思路和方法、不同诱导因子调控的开环式基因线路以及用于疾病诊疗的闭环式基因环路在生物医学领域的应用。最后对合成生物学走向临床治疗的应用前景和挑战进行展望。     

合成生物学在慢病防治领域的应用与展望

随着合成生物学各项技术的日益完善和遗传元件的逐渐丰富,越来越多的基于不同响应机理、不同逻辑运算的人工基因线路被陆续设计开发.基于人工基因线路的定制化细胞疗法和基因治疗极大地推动了重大疾病的创新治疗策略并显示出巨大潜力.然而,目前基因线路定制细胞的设计与构建仍主要依靠假设-试错循环的经验性方法.如何设计与构建智能化、自动...     

合成生物学技术的研究进展——DNA合成、组装与基因组编辑

合成生物学作为一门新兴学科,其目标主要有两点:一是利用非天然的分子使其出现生命的现象,也就是―人造生命‖;二是―改造生命‖,比如利用一种生命体的元件(或经过人工改造),组装到另一个生命体中,使其产生特定功能。无论是哪种目的,对生命遗传物质DNA的操作都非常关键,其具体包括DNA的从头合成、组装和编辑等。同时,这些使能技术的进步也促进了合成生物学其他领域的发展。本文介绍了DNA操作相关的合成生物学使能技术的最新进展。     

合成生物学在微生物细胞工厂构建中的应用

通过微生物发酵的方法生产大宗化学品和天然产物能够部分替代石油化工炼制和植物提取。合成生物学技术的发展极大地提高了构建微生物细胞工厂生产大宗化学品和天然产物的能力。一方面综述了合成生物学在构建细胞工厂时的关键技术,包括最优合成途径的设计、合成途径的创建与优化、细胞性能的优化;另一方面,介绍了应用这些技术构建细胞工厂生产燃料化学品、大宗化学品和天然产物的典型案例。     

合成生物学在基础生命科学研究中的应用

合成生物学作为一门新兴的交叉学科,吸引了来自生物学、数理科学和工程学等不同学科的研究人员以及产业界的广泛关注和参与。它旨在通过从头创造全新的或改造已有的生物系统,实现天然生物系统不具备的功能与特性。合成生物学研究不仅具有广阔的生物产业应用前景,更为基础科研提供了全新的手段和思路。本文着眼于合成生物学―建物致知‖的理念,跟踪合成生物学研究在回答生命科学基础问题方面取得的相关成果,简述了其在细胞内分子调控网络、细胞生理学、多细胞群体形态与行为以及多物种微生态学等研究中的应用。     

Genome editing in Bombyx mori: New opportunities for silkworm functional genomics and the sericulture industry

In recent years, research in life sciences has been remarkably revolutionized owing to the establishment, development and application of genome editing technologies. Genome editing has not only accelerated fundamental research but has also shown promising applications in agricultural breeding and therapy. In particular, the clustered, regularly interspaced, short palindromic repeat (CRISPR) technology has become an indispensable tool in molecular biology owing to its high efficacy and simplicity. Genome editing tools have also been established in silkworm (Bombyx mori), a model organism of Lepidoptera insects with high economic importance. This has remarkably improved the level and scope of silkworm research and could reveal new mechanisms or targets in basic entomology and pest management studies. In this review, we summarize the progress and potential of genome editing in silkworm and its applications in functional genomic studies for generating novel genetic materials.     

2017合成生物学专刊序言

近10年来,合成生物学的发展受到广泛关注。为了集中报道本领域的最新研究进展,特组织出版了此合成生物学专刊。本专刊分3个栏目:科学意义、新技术新方法和应用领域,重点介绍了合成生物学的科学内涵、技术方法进步及合成生物学在医学、药物、农业、材料、环境和能源等领域的应用前景。     

Emerging tools for synthetic genome design

Synthetic biology is an emerging discipline for designing and synthesizing predictable, measurable, controllable, and transformable biological systems. These newly designed biological systems have great potential for the development of cheaper drugs, green fuels, biodegradable plastics, and targeted cancer therapies over the coming years. Fortunately, our ability to quickly and accurately engineer biological systems that behave predictably has been dramatically expanded by significant advances in DNA-sequencing, DNA-synthesis, and DNA-editing technologies. Here, we review emerging technologies and methodologies in the field of building designed biological systems, and we discuss their future perspectives.     

The synthesis of artificial genome as the basis of synthetic biology

Recent achievements in the whole-genome sequencing especially viral and bacterial ones together with the development of methods of bioinformatics and molecular biology, have created preconditions for transition from synthesis of genes to assembly of the whole genomes based on chemically synthesized blocks, oligonucleotides. The creation of artificial genomes and artificial cells will undoubtedly render huge influence on a deepening of knowledge on mechanisms of functioning of living systems at a cellular level, on a way of origin and evolution of life, and also on biotechnology of the future, and will generate preconditions for the further development of synthetic biology and nanobiotechnology.