Nature methods：合成生物学

　　生物通报道：合成生物学发展至今，已跨越了多个学科，出现了许多不同的目标。Nature出版社旗下方法学专刊Nature Methods近日推出了“Focus on Synthetic Biology”，聚集于这一研究领域的技术方法进展。

专题共有一篇社论，一篇评述性文章，两篇综述文章，以及一篇研究论文和前瞻性文章。其中评述文章探讨了合成生物学在回答生物学基础问题，如生命的起源等中的重要作用。另外虽然近年来这一研究领域中的科学进展令我们离其目标更近了一步，但是合成生物学依然存在许多基础研究问题有待解决，一篇综述就描述了DNA合成，错误纠正这些技术所面临的挑战，第二篇综述则探讨了优化遗传环路设计。

还有一篇研究论文提出了有效组装遗传元件的一种新计算工具，主要针对是手工组装过程太复杂，而且容易出错，扩展性不好的问题。
这些充满生机的研究技术和方法，将能令合成生物学研究领域由费时费力，错误多的现状，推进到更加标准，也更加具有可行性的未来发展。

合成生物学最开始受到社会的瞩目是由于其“人造生命”的目标，由于最近十年兴起的合成生物学致力于发展各种生物元件，使人类可以对基因、蛋白质、代谢途径等进行设计、改造和合成，甚至设计出全新的生物体，制造出符合人类需要的“生物机器”。因此人造生命”好似已经呼之欲出了，但是对于合成生物学来说，其目标更多的还是瞄准的改善目前人类的生活。

科学家们认为，合成生物学的首先目标是提高工业生物技术竞争力，降低生物制药成本，在生物环保研究领域发挥光芒。

目前合成生物学研究策略则可分为自上而下法（top-down approach）和自下而上法（bottom-up approach）。自上而下法强调，利用合成生物学对现有生物或基因序列进行重新设计，以去掉不必要的零件，或取代、添加特定的零件。自下而上法则更加雄心勃勃利用非生命组分作为原材料来构建生命系统。

比较而言，自下而上法面临的挑战非常大，突出的工作是构建具有各种功能的标准零件、基因调控线路及装置。目前还没有一个完全真正的人造细胞诞生。虽然研究策略各有侧重，但它们都有着共同的目标：工程化设计特定的生物功能，使其具有可预测性及可靠性。科学家们正在将这两种策略融会贯通。

同时不少国家也已经开始着手合成生物学领域的攻城略地，竞争趋势初见端倪。据不完全统计，除了民间资本以外，美国政府出资资助的合成生物学研究项目2008年、2009年 两年来已近40项；欧盟2007年启动了《合成生物学新出现的科学技术》引导项目共18项。2011年我国也启动了“973”合成生物学的研究项目。

不过这一研究领域依然也存在不少问题，首先就是其基础理论并未完善，近期TSRI研究所的研究人员合成出了一段环状DNA，将它插入到大肠杆菌细胞中。这一质粒DNA中包含了天然的T-A和C-G碱基对，以及他们发现的、表现最好的非天然碱基对，构成的两个分子称作为d5SICS和dNaM。据此最终研究人员构建出了一种遗传物质中加入了自然中不存在DNA碱基对的细菌，这种半人工生物体还是首次获得。

在设计合成人工生物体的道路上，科学家们已经摸爬滚打了多年，虽然成果不断，但是离随心所欲构建自己想要的生物体，用于实际应用中还差得远。

其次伦理问题依然是合成生物学逃不过的一道坎，科学家们曾发现了能将二氧化碳转化为燃料的微生物，以及利用大气氮气生产肥料的微生物，这两项技术存在巨大价值，但相关人士也担心，工业规模的生产可能会产生某些极端后果，如释放大量温室气体。（生物通：万纹）

原文摘选：

Focus on synthetic biology
How can synthetic biology help to address questions about the origin of life? How to synthesize error-free DNA and assemble genes and entire genomes? How to engineer genetic circuits? Read what experts have to say.