合成生物学及其在生物制造领域的进展与治理

合成生物学是利用工程学的设计原理改造和优化现有自然生物体系,甚至从头合成创建具有特定功能的人工生物体系,在深入理解生命本质的同时,实现在能源、材料、食品、医药、化工、环境和农业等领域的广泛应用.本世纪以来,合成生物学研究发展迅速,已经取得了一系列突破性的成果.本文简要综述了合成生物学的概念理论、技术方法和功能应用主要发展概况及其生物安全风险管理,并且就其在生物制造领域的应用进行了重点阐述,并对其未来发展,尤其合成生物学发展需要点解决的问题进行了展望.     

人工基因线路的研究进展和未来挑战

基因线路是生命体对自身生命过程控制的动态调控系统。在工程化的设计原理的指导下,人工基因线路是对天然基因调控线路进行简单化处理和重新编程,以及引入自然界不存在的人造法则。人工基因线路由遗传开关、生物振荡器、逻辑门等组成,以执行诸多调控功能。多种多样的人工基因线路设计与构建,不仅极大地促进了人们对生命调控基本规律的认识,也进一步丰富了人们对天然的生物系统进行改造、再创的手段,并为医药健康、农业环境和工业发酵等领域的实际需求提供了全新解决方案。虽然在过去20年里,人们在人工基因线路领域取得了丰硕的研究成果,但是细胞体内蕴含着的众多复杂生化反应和信号传导途径,为设计和组装具有更加高级功能的基因线路带来了挑战。相应地,如何实现微小细胞内复杂基因线路的可预测设计组装,如何保障基因线路在复杂的体内外环境下发挥稳健的功能,将成为未来几年人工基因线路研究的关键核心问题和势必克服的重大挑战。     

合成生物学的发展、挑战及应对

通过操作DNA进而操控特定生物过程和生命性状一直是生物研究的热点问题。针对如何理性设计与深度改造生物系统这一难题,合成生物学这一综合了传统生物学、工程学与计算机科学的交叉学科应运而生,进而显现出举世瞩目的巨大潜力。然而,合成生物学的发展也面临着诸多挑战和风险。本文着眼于合成生物学的思想理念,对其理论与技术体系的发展现状、技术扩散所带来的安全问题以及将来合成生物学可能的发展趋势加以深入探讨。     

英国公布合成生物学路线图

一、合成生物学是一门快速发展的新兴技术合成生物学既是对基本生物元件、新颖生物器件和系统的设计和工程化操作,也是对现有自然生物系统的再设计。它是一门以多学科为基础的应用型学科．并通过应用工程设计原则把这些基础研究成果融为一体。     

设计生命:合成生物学的安全风险与伦理挑战

合成生物学的快速发展引起学界的广泛关注。合成生物学的工程特性赋予其“设计”和“重构”的实践内涵,人为设计的生命得以加入传统的以DNA为基础的生命进化进程,进而引发了一系列安全风险和伦理问题。文章探讨了合成生物学发展历程中的标志性事件所引发的伦理争议,剖析了合成生物学面临的安全风险、伦理困境及其诱因,在借鉴欧美国家监管机制的基础上,提出我国合成生物学伦理监管的思路。     

基因组的设计与工程化构建

合成生物学是利用工程化的思想来设计和构建新的生物基因组,是近年来的研究热点。近年来,对原核细胞支原体天然小基因组进行从头合成并进一步设计与构建最小基因组,对原核模式生物大肠杆菌基因组的不断删减及全基因组密码子简约化设计与人工合成测试,以及对真核模式生物酿酒酵母基因组人工设计与合成测试都取得了很大成功,极大地促进了我们对生命的理解。我国的基因组的设计与工程化构建方面的研究虽然起步较晚,但近年来取得了国际瞩目的成果。基因组的设计与构建为深入了解生命起源与进化,并为进一步构建具有强大应用功能的新型生命体奠定了基础。     

中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所

正中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学平台始建于2013年8月,2017年12月2日在中国科学院院长白春礼院士和深圳市副市长艾学峰的见证下成立为合成生物学研究所(以下简称"合成所")。合成所采用合成生物学的工程化设计理念,专注于人造生命元件、基因线路、生物器件、多细胞体系等合成再造研究,旨在揭示生命本质和探索生命活动的基本规律。研究所积极开展面向市场     

Science最新内容精选

合成生物学的魅力如同乐高玩具一样建造的细菌显示出合成生物学向基因模块的设计和建造发展的潜力,这种基因模块可以向已有生物系统中导入新功能,甚至可以建造出新的生物系统。这一新兴领域汇集了那些力求理解生命并制造新生物功能的生物学家、物理学家、化学家和工程师。本期杂志特刊关注合成生物学领域研究成果如何帮助我们理解生物学并造福人类的。     

合成生物学研究的进展

本文简要介绍了合成生物学发展的历史背景与定义,它的主要研究内容,包括基因线路、合成基因组、合成药物与生物基产品或材料等。探讨了合成生物学与基因工程的异同,介绍了合成生物学在中国的发展情况,讨论了伦理道德与安全问题,最后展望了合成生物学的发展前景。     

来自贝壳的启示——记湖南大学材料科学与工程学院教授王建锋

正天然生物材料是生物体为适应环境,经历亿万年的演变和进化形成的,其结构和功能已达到近乎完美的程度。受自然界生物启发,利用新颖的合成策略和源于自然的仿生原理来设计合成新材料,已成为化学、材料、生命和力学等学科交叉领域的前沿热点。在众多的天然生物材料中,贝壳因     

合成生物学的医学应用研究进展

在医学应用领域,合成生物学以人工设计的基因线路改造人体自身细胞,或改造细菌、病毒等人工生命体,再使其间接作用于人体。这些经人工设计的生命体能够感知疾病特异信号或人工信号、特异性靶向异常细胞和病灶区域、表达报告分子或释放治疗药物,从而实现对人体生理状态的监测,以及对肿瘤、代谢疾病、耐药菌感染等典型疾病的诊断与治疗。文章将综述了合成生物学的医学应用领域近期的一些研究进展。     

合成生物学研究领域文献计量分析

统计并研究SCI数据库中1990—2014年合成生物学领域的相关文献,利用TDA软件对数据进行整理,从全球、中国两个维度,从国家分布、城市分布以及研究主题等方面对文献进行分析,从而对该学科领域的发展或管理提供建议。     

高新区人力资源综合竞争力评价指标体系及模糊综合评价

论述了高新区人力资源竞争力的内涵和特征，构建了高新区人力资源竞争力的综合评价指标体系．运用模糊综合评价方法对我国10个典型的国家级高新区的人力资源竞争力进行了评价。     

DNA的合成、组装及转移技术

合成生物学作为新近迅速发展的交叉学科,已在生物医药、能源、新材料等领域展现越来越广泛的应用潜力。合成基因组学作为合成生物学的重要研究方向,着重于新生命体系的从头设计与合成,其以DNA合成、拼装和转移等核心技术为支撑。文章对当前基因组合成相关技术进行了阐述,以系统了解该技术体系中存在的问题,便于寻找突破点,把握发展契机。     

双基地合成孔径雷达扩展Chirp Scaling成像算法

根据传统SAR处理中的扩展CS算法原理,推导了适用于同轨迹飞行模式双基地SAR的扩展Chirp Scaling算法,解决了接收、发射分置引起的雷达响应函数从距离－方位域向二维频域变换的复杂性问题,分析了算法推导中各种误差的影响,通过计算机仿真验证了算法在小斜视角情况下,对双基地SAR数据成像的有效性。     

人造碱基与人工合成生命

文章就人造碱基及相关人工合成生命领域内的代表性研究成果进行了全景式综述,着重介绍了氢键互补及疏水性两种最为主要的人造碱基对,探讨了具有里程碑意义的六核酸分子人工合成生命及其对合成生物学未来发展的影响,简单综述了人造碱基在DNA检测诊断试剂盒等方面的成功应用实例。最后对这一研究领域的前景和面临的挑战进行了展望。     

江苏省科研机构综合绩效评价指标体系及结果分析

本文通过对江苏省各类科研院所建立一套有效的综合绩效评价指标体系,全面、客观地评价了科研院所在改革与发展中的现状、潜力及对经济和社会发展服务的能力和贡献,通过对评价结果的科学分析,指出科研院所在改革与发展中存在的一些困难和问题,通过采取有效的措施,使之更加适应国家科技体制改革和国民经济发展的客观要求。     

纤维素醚的研究进展

纤维素以其资源丰富、生物可降解、可再生、易改性等优点,认为是未来能源、化工的主要原料,被广泛研究,纤维素醚就是其重要的衍生物之一。文章简要综述了纤维素醚的结构特点、性能及其合成方法。     

合成生物学研究的工程化平台

合成生物学研究中,海量的工程化试错实验远远超出传统的劳动密集型研究范式的能力范畴,因而亟需一种变革性的工程化研究平台。工程化平台通过引进各类符合生产所需的智能装备,开展大规模个性定制模式创新,实现生命体的远程定制、异地设计、规模经济生产。工程化平台能够快速积累经验知识,是实现生命体可预测合成的科学基础。文章介绍了合成生物学研究的一些工程化平台,及其上下游机构的发展案例、创新机制与趋势。