合成生物学时代基于非模式细菌的工业底盘细胞研究现状与展望

工业微生物底盘细胞的开发将为工业生物技术的发展提供优良的细胞工厂,有利于实现环境保护及经济可持续发展。基于合成生物学"设计-构建-测试-学习"(Design-Build-Test-Learn,DBTL)策略,对底盘细胞进行多维度的理性或半理性改造是实现"建物致知"以及"建物致用"目标的重要手段。文中简述了合成生物学DBTL策略中各步骤相关的重要技术方法;概述了部分重要模式微生物底盘细胞的策略与研究进展;重点比较介绍了工业生物技术领域具有特殊生理功能、利用一碳化合物及高效生产平台化合物的部分非模式细菌;同时也提出了实现优良、安全合成微生物细胞工厂构建与应用的策略。这些方法策略包括依靠合成生物学技术方法,综合模式与非模式微生物优势,开发应用经济、高效的高通量智能装备,建立分子组学与表型组学研究平台,推动多层次系统生物学与表型组学大数据的解析、整合、模拟与可视化,以及建立高质量的数字细胞模型和基因组优化的底盘细胞,推动高效、优良工业细胞工厂的理性设计、构建与应用。     

生物制造产业是生物经济重点发展方向

<正>生物制造是利用生物体机能进行物质加工与合成的绿色生产方式,有望在能源、化工和医药等领域改变世界工业制造格局。国家发展改革委印发《“十四五”生物经济发展规划》,明确将生物制造作为生物经济战略性新兴产业发展方向,提出“依托生物制造技术,实现化工原料和过程的生物技术替代,发展高性能生物环保材料和生物制剂,推动化工、医药、材料、轻工等重要工业产品制造与生物技术深度融合,向绿色低碳、无毒低毒、可持续发展模式转型”。可以说,大力发展生物制造产业,将助力我国加快构建绿色低碳循环经济体系,推动生物经济实现高质量发展。     

合成生物学：从“造物致用”到产业转化

“合成生物学”在生命科学研究中汇聚了工程、物理、化学、数学、计算机等学科的进展,采用工程科学的研究理念,对生物体进行有目标地设计、改造乃至重新合成,甚至创建赋予非自然功能的“人造生命”,推动了从认识生命到设计生命的跨越,正在引领产业技术变革和生物经济可持续发展。本文结合中国科学院天津工业生物技术研究所作为我国合成生物学领域重要代表成立十年来的发展,聚焦“造物致用”,简要回顾和梳理了国内外合成生物学的重要科技进展与产业发展状况,并展望分析了我国合成生物学的未来发展。     

当前苏联对生物技术的研究落后于时代

被称为苏联生物技术“沙皇”的Yuri A.Ovchinnikov在苏联真理报(7月22日)上发表了一篇题为“站在生物技术最前列”的文章。Ovchinnikov除了担任苏联科学院化学-技术和生物科学部门的负责人之外,还是苏联科学院副院长和莫斯科舍米亚金生物有机化学研究所所长。文章的主要内容:“…总之,在我们国家,生物技术的研究水平和规模落后于时代的需要…”。“我们用这种方法(微生物)生产了150万吨动物饲用蛋白,在世界上占主要地位…。     

“生物工程设备”国家一流本科课程建设与实践

生物技术产业是我国战略新兴产业,近年来发展极为迅速,对实践创新型人才需求极大。作为生物工程专业核心课程,“生物工程设备”在生物技术产业实践创新型人才培养中具有重要意义。本课程针对当前课程教学中的设备可及性低、工程实训机会少和学生学习缺乏主动性等痛点,以设备资源和素材库建设、虚实结合工程实训、学生学习积极性调动为抓手,构建“育德、育智、育能(实践创新能力)、对接社会发展新需求、融入学科前沿新进展、引入科研实践新成果(三育三新)”教学内容,创新教学方式和优化考核评价,通过课内外联动-校内外联动、引入前沿进展及科研成果、多样化资源集成、线上线下结合等手段,提高学生的主动性和创新能力,以达到“三会一能”。通过教学探索和实践,提高了课程教学的有效性,学生实践创新能力显著提升。     

国家人勇担国家责，积极推动中国生物经济与生物产业发展

作为国家级研究机构,中国科学院各级研究所一直以来的重要使命就是心系国家事、肩扛国家责、永做国家人,站在国际科学发展前沿的高度,紧抓国家社会发展中重大需求的科学与技术问题,布局研究所及其项目和吸引人才。本文以个人视角,回顾了2004年回国接任微生物研究所所长后,开始思考工业生物技术的发展,布局天津研发中心,经过多年努力,在院党组的领导与支持下,中国科学院天津工业生物技术研究所建成,已经取得了重要成果;还回顾了建所初衷和早期成长发展历程以及与微生物研究所的关系。通过思考科学、技术、工程(医学)之间的关系,提出从事基础科学研究的科研人员进行转化应用的路径,即“想法-假说-实验-概念-论文-技术-样品-产品-商品”的9层逻辑关系,希望科学家能够做出解决实际问题的实用工作,并展望了未来工业生物技术的远景。     

化工出版社新书推介(2013年12月)

<正>现代生物技术(中译本)作者:(荷兰)Johannes TramperYang Zhu翻译:于洁,李寅,朱阳ISBN:978-7-122-17499-4;定价:49元;开本:16;装帧:平装;页码:248内容简介:现代生物技术在解决人类社会面临的人口、健康、资源和环境等重大问题上表现出了巨大的应用潜力。然而,与历史上任何新兴技术面世的时候一样,广大民众对现代生物技术这样一种新兴高技术的内涵并不清楚,因此容易产生怀疑、误解,甚至恐惧,阻碍了现代生物技术的正常发展和应用。     

里根政府反对生物技术预案

里根政府反对正由国会审查的二项生物技术“竞争力”法案。主管生产、技术和革新的助理商业部长 Bruce Merrifield 指出,上个月已经参议院通过的“1987年生物技术竞争法规”(参字1966)和由议员 Scheuer 倡议的一个类似法案“1988年生物技术科学协作和竞争法规”(众字4502)将由联邦政府重新审查。7月14日 Merrifield 透露了 Scheuer 主持的科学、空间和技术分组委员会的意见,认为法案可能阻碍而不是促进生物技术的竞争。     

《自然-生物技术》:新发现注射mRNA可诱导心肌梗死细胞自愈再生

<正>据物理学家组织网9月9日(北京时间)报道,最近,由美国哈佛大学、麻省总医院等单位科学家组成的一个研究小组合成了一种修改信使RNA(mRNA),注射到心肌梗死小鼠模型的心肌内,能指令本应形成瘢痕组织的心脏干细胞发育成心血管细胞,促进了小鼠受伤心脏恢复健康,在治疗心脏病方面迈出了重要一步。相关论文发表在最近出版的《自然-生物技术》上。     

现代生物技术——万能灵药,还是新潘多拉魔盒

<正>作者:(荷兰)Johannes TramperYang Zhu;于洁,李寅,朱阳(译)出版:化学工业出版社ISBN:978-7-122-17499-4定价:49元开本:16装帧:平装页码:248现代生物技术在解决人类社会面临的人口、健康、资源和环境等重大问题上表现出了巨大的应用潜力。然而,与历史上任何新兴技术面世的时候一样,广大民众对现代生物技术这样一种新兴高技术的内涵并不清楚,因此容易产生怀疑、误解,甚至恐惧,阻碍了现代生物技术的正常发展和应用。为了更好地认识现代生物技术的科技内涵,本书以现代生物技术在食品和医疗领域的发展和应用为主线,希望以事实为     

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。     

科研快讯

《自然-细胞生物学》：T细胞“纳米管”为HIV攻陷免疫搭桥；《自然-生物技术》：禽流感病毒感染人类取决于受体形状；《癌细胞》：蛋白抑制肿瘤干细胞早期发育；关成功造出活体心脏 未来有望能“定制器官”；PNAS：空气污染会增加精子DNA突变;     

生物技术在乳品中的研究和应用进展

随着生物技术的不断发展和乳品产业的不断进步,生物技术在乳品中的研究和应用也日益增多。生物技术赋予乳品更多的风味、更高的质量和更多的健康益处,也让乳业行业逐渐显现更多创新可能。本文梳理了生物技术在乳品中的研究脉络和应用进展,为乳品创新提供参考和启示,总结了发酵技术(包括发酵剂、益生菌)、微生态技术、测序技术和合成生物学技术等生物技术在乳业方面的研究及应用进展,论述了生物技术在乳品产业应用中的难点和局限性,并展望了未来的发展方向和潜在的热点。     

基于BOPPPS+翻转课堂的“蛋白质工程”线上线下混合式教学模式探索

“蛋白质工程”是山西省一流本科专业建设点生物技术专业的核心必修课程。为了解决“蛋白质工程”课堂教学模式单一、传授式教学学生参与度不够、听课不认真、授课时间缩短、实验价格昂贵等问题,课程团队进行了“蛋白质工程”课程教学模式改革与实践,提出了适合生物技术专业的“蛋白质工程”教学新策略:构建了基于BOPPPS+翻转课堂的教学模式,线下课堂讲授与学生在线自主学习与完成作业、章节测验和讨论等相结合,全面融入翻转课堂;特别是在“金课”两性一度标准的指导下,课程团队自建慕课(massive open online courses,MOOC)课程资源,利用超星泛雅网络教学平台开展BOPPPS+翻转课堂的“蛋白质工程”线上线下混合式教学工作,构建了全面、系统及动态的“蛋白质工程”课程新教学体系。经过3轮的教学实践表明,课程团队在“蛋白质工程”课程资源建设、探究性实验辅导、课堂研讨设计,以及课程成绩评定方式等方面形成了一套完整、可复制、科学、合理的线上线下混合式教学模式。基于BOPPPS+翻转课堂的“蛋白质工程”线上线下混合式教学模式有助于提高学生的自主学习能力,使学生深度参与到教学的全过程,对“蛋白质工程”有了全面深刻的认识,提高了“蛋白质工程”的教学质量,为后续学生学习其他专业课程奠定了基础,也为课程教学改革提供了参考。     

高中生物学新课程标准教学研讨 “生物技术在其他方面的应用”的教学构思

“生物技术在其他方面的应用”是选修模块1“生物技术实践”的第4个专题．包括尝试植物的组织培养、尝试蛋白质的提取和分离、尝试PCR技术的基本操作和应用共3个课题。通过学习和领会新课标．本文从教学内容、学习目标、教学策略3方面谈谈本专题的教学构思。     

会议报道

中国(合肥)生物技术与产业发展论坛成功举行我国政府高度重视生物技术与生物产业的发展,在《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》、《国家中长期科学技术发展规划纲要》中,都将生物技术列为实现重点跨越的领域。今年4月,国务院办公厅转发了《生物产业发展“十一五”规划》,明确提出了“十一五”期间,我国生物产业的发展思路、总体目标、主要任务和发展重点。在这样的大背景下,中国生物工程学会与安徽省科学技术协会、合肥市人民政府联合举办“中国(合肥)生物技术与产业发展论坛”,在促进和推动我国生物技术的研究与生物产业的发展方面…     

《基因组学与应用生物学》论文编写指南

<正>一、栏目设置与文体风格本刊设置固定栏目和随机栏目。固定栏目常设研究论文(Articles)和研究报告(Research Report),发表最新的原始研究成果。随机栏目根据稿源可能设研究资源(Resources)、数据分析(Analysis)、技术主题(Technology feature)和评述与展望(Reviews and Progress)等栏目,还可能设置刊登有关科学新闻、科技简讯、专利、短评和书评等方面的栏目。本刊在栏目设置和文体格式上参照国际著名周刊《自然》及《自然生物技术》的刊发形     

基因组学与应用生物学论文编写指南

<正>一、栏目设置与文体风格本刊设置固定栏目和随机栏目。固定栏目常设研究论文(Articles)和研究报告(Research Report),发表最新的原始研究成果。随机栏目根据稿源可能设研究资源(Resources)、数据分析(Analysis)、技术主题(Technology feature)和评述与展望(Reviews and Progress)等栏目,还可能设置刊登有关科学新闻、科技简讯、专利、短评和书评等方面的栏目。本刊在栏目设置和文体格式上参照国际著名周刊《自然》及《自然生物技术》的刊发形     

新的调查结果详细阐述美国生物技术现状和问题

最近,美国技术评估办公室(OTA)和两个贸易团体公开了几份有关美国生物技术行业的现状和前景的报告。 OTA的报告“美国生物技术投资”是该机构正在着手的题为“生物技术新进展”的系列报告之一。该报     

基因组学与应用生物学论文编写指南

<正>一、栏目设置与文体风格本刊设置固定栏目和随机栏目。固定栏目常设研究论文(Articles)和研究报告(Research Report),发表最新的原始研究成果。随机栏目根据稿源可能设研究资源(Resources)、数据分析(Analysis)、技术主题(Technology feature)和评述与展望(Reviewsand Progress)等栏目,还可能设置刊登有关科学新闻、科技简讯、专利、短评和书评等方面的栏目。本刊在栏目设置和文体格式上参照国际著名周刊《自然》及《自然生物技术》的刊发形