合成生物学:新挑战,新机遇

<正>合成生物学作为一门迅速成长的新生学科,一经兴起便引起了全球的关注。2004年美国的《技术评论》将合成生物学列为将改变世界的十大技术之一。2007年,美国生物经济研究会发表了题为《基因组合成和设计之未来,对美国经济的影响》的报告。美国《时代》周刊也将"创造生命"列为2008年十大科学进展。     

合成生物学驱动的智能生物制造研究进展

合成生物学的迅猛发展给包括药物和化学品在内的生物制造带来了强劲动力。它助力生物合成关键元件的挖掘,丰富了智能生物制造所必需的基础(催化)元件库;底盘细胞的性能优化为高效生物制造奠定了基石和平台。合成生物学经典的"设计-构建-测试-学习"则是创建高效智能细胞工厂的核心研发内容。天然宿主的系统代谢工程和合成生物学以及无细胞体系的体外合成生物学,是实现高效生物制造和替代底盘细胞体系的可选途径。该文简要综述近年国内外的相关研究进展。     

《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。     

新本草计划——基于合成生物学的药用植物活性代谢物研究

经过近十年的发展,合成生物学研究的对象从单细胞的生物元件和装置的研究,逐渐过渡到多细胞的复杂体系。植物合成生物学被称为合成生物学研究的"下一篇章"。从复杂而多样的植物代谢切入进行植物合成生物学研究,有助于人类在更复杂的层面上理解生命运行的本质规律,及更深入地认知复杂人造生命的设计和构建的科学及工程原理;也有望在药用植物活性代谢物的合成生物学设计和创新生产方面实现突破。本文综述了该领域的国内外进展,并提出新本草计划的研究设想,通过基于合成生物学的药用植物活性代谢物研究,使数千年传统的本草学研究焕发新生。     

编者按

<正>21世纪初,工程科学的研究理念与现代生物学、系统科学以及合成科学的融合,形成了以采用标准化表征的生物元件,在理性设计指导下,重组乃至从头合成创新的、具有特定功能的人造生命为目标的"合成生物学"。合成生物学开启了生命科学可定量、可计算、可预测、可制造的"会聚"研究新时代。它不仅将人类对     

中学生物奥赛金牌选手的培养策略

<正>《全国中学生生物学联赛、竞赛章程》指出:"全国生物联赛、全国生物奥赛目的是为加强中学生物学教学,提高生物学教学水平;促进中学生生物学课外活动;向青少年普及生物学知识;提高青少年的生命科学素质;为参加国际生物学奥赛做准备"。毫无疑问,     

合成生物学——生物工程产业化发展的新时期

<正>基于基因组学与系统生物学在20世纪90年代的兴起,合成生物学于21世纪初应运而生,成为近年来发展最为迅猛的新兴前沿交叉学科之一。与以假说导向的传统生命科学研究不同,合成生物学研究以目标为导向,譬如首先设定需要实现的全新的物质识别、信号传导、生化代谢等能力,再以工程化手段设计、改造乃至合成全新生命体,并通过进一步"设计-合成-检测"的手段反复解决问题,实现目标。合成生物学研究囊括了生物功能分子合成、基因线路合成、代谢途径合成、基因组合成、单细胞合成、多细     

《生物工程学报》专刊获《科技导报》期刊亮点推荐

<正>《生物工程学报》2013年分别于第8期和第10期出版了"合成生物学"专刊和"生物基化学品"专刊,集中介绍了国内外在相应领域内获得的最新研究进展和科研成果。专刊发表后受到了研究者的关注,被《科技导报》列为"科技期刊亮点",刊载在2013年(28/29)期和32期上,相关信息请见《科技导报》网站(http://www.kjdb.org/cn/dqml.asp)。     

《生物工程学报》专刊获《科技导报》期刊亮点推荐

<正>《生物工程学报》2013年分别于第8期和第10期出版了"合成生物学"专刊和"生物基化学品"专刊,集中介绍了国内外在相应领域内获得的最新研究进展和科研成果。专刊发表后受到了研究者的关注,被《科技导报》列为"科技期刊亮点",刊载在2013年(28/29)期和32期上,相关信息请见《科技导报》网站(http://www.kjdb.org/cn/dqml.asp)。     

新书介绍

<正>合成生物学及应用合成生物学是生物学、工程学、化学和信息技术相互交叉形成的一个新兴领域,是设计和建造新的生物学配件、设备和系统。以及为了应用的目的,重新设计现存的自然生物学系统。本书主要介绍了合成生物学的四个相关领域——生物燃料、生物修     

合成生物学及其在生物技术中的应用进展

合成生物学是一门21世纪生物学的新兴学科,它着眼生物科学与工程科学的结合,把生物系统当作工程系统"从下往上"进行处理,由"单元"(unit)到"部件"(device)再到"系统"(system)来设计,修改和组装细胞构件及生物系统.合成生物学是分子和细胞生物学、进化系统学、生物化学、信息学、数学、计算机和工程等多学科交叉的产物.目前研究应用包括两个主要方面:一是通过对现有的、天然存在的生物系统进行重新设计和改造,修改已存在的生物系统,使该系统增添新的功能.二是通过设计和构建新的生物零件、组件和系统,创造自然界中尚不存在的人工生命系统.合成生物学作为一门建立在基因组方法之上的学科,主要强调对创造人工生命形态的计算生物学与实验生物学的协同整合.必须强调的是,用来构建生命系统新结构、产生新功能所使用的组件单元既可以是基因、核酸等生物组件,也可以是化学的、机械的和物理的元件.本文跟踪合成生物学研究及应用,对其在DNA水平编程、分子修饰、代谢途径、调控网络和工业生物技术等方面的进展进行综述.     

微生物,高智商,大产业——合成生物学助力阿维菌素的高效智能制造

合成生物学研究具有两种属性,即生命本质的认识提升属性与生物制造属性。以阿维菌素产生的生命过程复杂性为例,几乎可用"高智商"来形容。通过系统认知微生物的"智商",从"格物致知"到"建物致用",实现师法自然,让微生物更高效地为人类服务。在人工工业大规模制造时,上述生命本质的认识无疑是有帮助的,但在微生物与生物反应器组成的复杂系统中,如何从基因到代谢的细胞生理状态到胞外的环境影响中,由"格物致知"的因果关系找到可人工操作的生物智能制造(智造),这又是极其困难的科学问题,这就是合成生物学的生物制造属性。因此,必须开展生物过程大数据分析,克服基因、代谢、过程到生产组织中产生的大量互不联系的数据孤岛。近年来,合成生物学的蓬勃发展掀起的技术革命已经彻底颠覆了人们过去对于生物和生物技术的认识。该文以阿维菌素的研究为例,讨论在合成生物学时代如何利用微生物的"智商"来加速实现微生物药物高效智能制造的研发过程,并为其他微生物天然产物药物的智能化生产提供可借鉴的思路和方法。     

微生物药物合成的放线菌底盘

<正>合成生物学作为一门新的工程科学已然成为全世界关注的焦点。与传统的研究手段不同,合成生物学以工程化的思想引导人们有针对性地设计、制造各种元件和体系,将多样的"生物砖"按"设计图"组装并在适当的底盘体系中有效地生产造福人类的新药物、化学制品和燃料等,以解决现在所面     

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?     

合成生物学及应用

<正>化学工业出版社出版合成生物学是生物学、工程学、化学和信息技术相互交叉形成的一个新兴领域,是设计和建造新的生物学配件、设备和系统,以及为了应用的目的,重新设计现存的自然生物学系统。本书主要介绍了合成生物学的四个相关领域——生物燃料、生物修复、生物材料以及合成生物学的新发展,涉及20项应用。     

合成生物学及应用

<正>化学工业出版社出版合成生物学是生物学、工程学、化学和信息技术相互交叉形成的一个新兴领域,是设计和建造新的生物学配件、设备和系统,以及为了应用的目的,重新设计现存的自然生物学系统。本书主要介绍了合成生物学的四个相关领域——生物燃料、生物修复、生物材料以及合成生物学的新发展,涉及20项应用。     

转载-我国“合成生物学”急需研究的问题

2010年5月20日,美国Science杂志报道J.Craig Venter的研究小组制造了第一个能够自我复制的人工合成生命,这一成果是人类在合成生物学领域的一次突破,同时"合成生物学"也日渐成为国内外研究的热点。本刊一直以来,也非常关注合成生物学的进展,2010年6月本刊曾发表了"从人类基因组到人造生命:克雷格.文特尔领路生命科学"一文,回顾了Venter团队制造人造细胞的研究历程及合成生物学的历史,展望了其广阔的应用前景。近日,本刊副主编陈国强教授接受了《中国科学报》(原《科学时报》)记者龙九尊的专访,探讨了我国"合成生物学"急需研究的一些问题。故编辑部特别转载推介此文,以飨读者。     

合成生物学在食品领域的应用

合成生物学作为一门交叉学科,通过设计和组装生物原件,从而制造出新的生物系统。合成生物学技术在食品质量安全以及食品废物处理等问题中的应用,将进一步推动食品行业的持续创新,为食品行业的发展提供新的思路和活力。本文回顾了工程化生物合成体系和基因编辑技术的发展,阐释了合成生物学技术在食品行业中应用的可行性,重点介绍了合成生物学技术在改善食品营养风味、高效处理食品废物、生产可降解包装材料及检测食品质量等中的应用,展望了合成生物学面向食品生产的应用前景和挑战,并对合成生物学的实际应用提出了建议。     

2012酶工程专刊序言

酶工程是酶学与工程科学融合的综合性科学技术,是现代生物技术与未来生物经济的支柱。近年来,随着在合成生物学研究上的突破,作为合成生物学重要核心内容的酶工程研究受到重视与关注,为促进国内酶工程研究的发展,本期"酶工程专刊"介绍了我国酶工程专家与青年学者在新酶的发掘、酶的作用机制及酶的生产与应用方面所取得的最新进展。     

合成生物学发展现状与前景

合成生物学是综合了科学与工程的一个崭新的生物学研究领域,为生命现象及其运动规律的解析提供了一种采用“白下而上”合成策略的正向工程学的研究思路和方法手段,在经济和社会发展中具有巨大的应用开发潜力。近年来,DNA合成与系统生物学技术的发展使生命系统复杂基因回路的设计、合成与组装逐步成为可能,并应用于生物基化学品、生物燃料、医药中间体、保健产品的生产和环境保护等领域。但是,合成生物学的研究仍然面临科学、技术和伦理的挑战,只有积极地应对这些问题,在加大研究开发支持力度的同时,做好必要的风险监管,才能真正把握合成生物学发展带来的历史机遇。