综述：合成生物学在中国的发展

　　

生物通报道：来自奥地利国际对话与冲突研究所(IDC)，中国科学院植物研究所的研究人员发表了题为“Synthetic biology: An emerging research field in China”的综述性文章，介绍了目前国内合成生物学研究的现状和一些不同的研究亚方向，以及对于国内合成生物学发展的展望，这篇综述发表在Biotechnology Advances杂志上。

文章的通讯作者是奥地利国际对话与冲突研究所生物安全组裴雷博士，其他研究人员包括中科院植物研究所魏伟博士，以及国际对话与冲突研究所Markus Schmidt博士。

合成生物学，简单而言就是以人工手段制造生物系统，与传统生物学通过解剖生命体以研究其内在构造的办法不同，合成生物学的研究方向完全是相反的，它是从最基本的要素开始一步步建立零部件。与基因工程把一个物种的基因延续、改变并转移至另一物种的作法不同，合成生物学的目的在于建立人工生物系统（artificial biosystem），让它们像电路一样运行。

这一学科之所以被誉为第四次科技浪潮中的弄潮儿，在于它可将impossible变成every thing is possible，合成生物学的最高境界是灵活设计和改造生命，重塑生命体。这门学科真正进入大众视野，是缘自2010年首个人造单细胞生物“辛西娅”（Synthia）的诞生，这一发现也入选了2010年Science十大科学突破。近年来，能源危机不断升级，将合成生物学应用到能源领域中的想法也顺势而生，用细菌造石油成为可能。

在这篇文章中，研究人员介绍了目前中国合成生物学研究的现状和一些不同的研究亚方向，比如遗传线路图（genetic circuit），最小基因组（minimal genomes），化学合成生物学，原细胞（protocells）和DNA合成，以及对于国内合成生物学发展的展望，这篇文章对于解析目前这一领域的发展具有重要的意义。

其中这遗传线路图，俗称“基因线路”（gene circuit）。在合成生物学中，是由各种调节元件和被调节的基因组合成的遗传装置（genetic device），可以在给定条件下可调、可定时定量地表达基因产物。利用转录水平、转录后水平等的控制机制，合理组合转录基元、基础基因线路、基因模块的拓扑结构，目前遗传线路的功能主要可以分为两大类：逻辑基因线路（模拟各种逻辑关系和数字元件的遗传线路）和其他功能基因线路（具有特定生物功能的遗传线路）。

与20世纪七八十年代遗传工程的相关争论非常类似，合成生物学一经出现立刻引起了社会方方面面的广泛关注，相应的道德规范和防范措施已经成为所有相关国际会议的主要议题之一。有关合成生物学的伦理争议大多集中在两种观点上：一是合成生物学家人工制造自然界中没有的生命，违背了上帝有关生命法则的旨意以及顺应自然发展规律的伦理；二是合成生物学家人工合成生命违背了尊重生命的伦理原则。

不管如何，随着用于进行合成生物学研究的各项技术，如遗传工程技术、微生物工程技术、计算机技术和合成基因组学技术的日趋成熟，合成生物学的研究将取得更大的进步，并在解决人类能源、环境、医疗、药物生产等问题上发挥更大的作用。

原文摘要：

Synthetic biology: An emerging research field in China

Synthetic biology is considered as an emerging research field that will bring new opportunities to biotechnology. There is an expectation that synthetic biology will not only enhance knowledge in basic science, but will also have great potential for practical applications. Synthetic biology is still in an early developmental stage in China. We provide here a review of current Chinese research activities in synthetic biology and its different subfields, such as research on genetic circuits, minimal genomes, chemical synthetic biology, protocells and DNA synthesis, using literature reviews and personal communications with Chinese researchers. To meet the increasing demand for a sustainable development, research on genetic circuits to harness biomass is the most pursed research within Chinese researchers. The environmental concerns are driven force of research on the genetic circuits for bioremediation. The research on minimal genomes is carried on identifying the smallest number of genomes needed for engineering minimal cell factories and research on chemical synthetic biology is focused on artificial proteins and expanded genetic code. The research on protocells is more in combination with the research on molecular-scale motors. The research on DNA synthesis and its commercialisation are also reviewed. As for the perspective on potential future Chinese R&D activities, it will be discussed based on the research capacity and governmental policy.