《Cell》前沿展望 合成生物学重塑生命

　　

生物通报道，最近的《自然》杂志发表了一篇关于2020年生命科学世界的展望文章，其中重点讲了一下合成生物学的发展预测，无独有偶，最新一期的《细胞》也刊发了一篇前沿展望文章，也关于合成生物学的介绍Leading Edge：Synthetic Biology Select。

 

何谓前沿，当然是既先进又具备美好前景的技术或是领域。那么什么是合成生物学呢？

 

成生物学(Synthetic Biology)是通过人工设计和构建生物系统，涉及多学科和技术，包括基因工程、调节网络、生物合成、机电工程、纳米技术、计算机模拟等多学科。通过对生命运作过程的掌握，利用其他学科的技术重塑一种具有特定生理功能的生物体系，使其能处理信息、制造材料、产生能源、提供食物、生产药物、增进健康、改善环境等，甚至人造生命。

 

在《Nature》2020的科学世界的文章中，哈佛大学医学院遗传学教授George Church表示，下一个10年，分子工程学和计算机生物学可能融合，整合成为一门新的生命科学系统。

 

随着人们对生命发育、运作程序的逐步探索，生命运作的每个细节都被揭露，整合分子工程学和计算机生物学技术，生物学家将获得一种新的技术，优化合成生物的技术。一个最明显的应用就是，在药物设计和给药途径的设计上人类将变得越来越有创新性。比如说，口服疫苗、个性化的干细胞治疗药物、工程菌株。这些合成的生物药可能更容易接近肿瘤组织，有选择性地杀死癌细胞。

 

合成生物学除了在医疗体系被应用外，食品、生物燃料方面也可能得到广泛的应用。比如说，一些可以抵抗寄生虫害的作物品质，一些制造生物燃料的作物品种皆有可能产生。由于合成生物技术的成本下降，这些技术还可能被应用在交叉科学上，比如，与纳米技术联合，设计具有记忆性的纳米装置，像高等生命一般执行一些任务。

 

它是继系统生物学后又一次科学思维的大革命(或大科学)；从分析趋向综合，从局部走向整体，从分散趋向系统，从原位改造和优化上升至模型设计和模块制造，对整个生命过程进行重新设计、改造和合成，创造出新的“细菌”，新的“细胞”，新的蛋白酶体系，形成新的“生命”系统，以应对人类社会发展所面临的严峻挑战，对促进人类社会和经济发展具有极其重大和深远战略意义，受到全世界广泛的关注和重视，并已取得了飞速发展。现在人工化学合成、组装的细菌基因组和具有生存能力的人工细菌和病毒已经问世，人工细胞也已诞生。

 

2007年10月6日，美国科学家克雷格.文特尔宣布，他的研究小组用化学物质在实验室中合成了由381个基因、58万个碱基对组成的人造染色体，并将其植入细菌生殖支原体的外壳中，在这些基因的控制下，新细菌能摄食、代谢和繁殖，已经具备了生命的三个基本特征，堪称人类历史上第一个“人造生命”。   这一研究将使人类人工合成生命成为可能(Science，1月份)。

 

此外，2008年哈佛大学斯德斯泰克，在15届国际生命起源研讨会上也宣称，他们也已在建立了一种单细胞模型，它由脂肪分子组成的膜和人工基因核形成，它可以自我复制，自我进化。

（生物通 小茜）

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