《Cell》前沿展望 合成生物学重塑生命

【字体: 时间:2010年01月15日 来源:生物通

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  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。

  

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 EdgeSynthetic 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《Nature2020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。

 

2007106,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(Science1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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