合成生物學：讓“像組裝機器一樣組配生物”成現實

　　當國人將目光投向因發現青蒿素而獲得諾貝爾科學獎的屠呦呦身上時，一批專家學者進而聚焦在讓青蒿素可以大規模制備的幕后英雄——合成生物學身上。2015年12月底以合成生物學發展戰略為主題的第552次香山科學會議上，30多位專家研討如何將“可以像組裝機器一樣組配生物”的設想變為現實。

　　所謂合成生物學，即綜合利用化學、物理、分子生物學和信息學的知識和技術，設計、改造、重建或制造生物分子、生物體部件、生物反應系統、代謝途徑和過程，乃至細胞和生物個體。

　　“合成生物學的提法已出現了一百多年，但真正實現突破則是最近10年的事。”中科院生物物理所研究員張先恩告訴記者。

　　2000年，《自然》雜志報道了人工合成基因線路研究成果，使得合成生物學在全世界范圍引起了廣泛的關注與重視，被公認為在醫學、制藥、化工、能源、材料、農業等領域都有廣闊的應用前景。

　　國際上合成生物學研究發展飛速，在短短幾年內就已經設計了多種基因控制模塊，包括開關、脈沖發生器、振蕩器等，可以有效調節基因表達、蛋白質功能、細胞代謝或細胞間相互作用。2003年在美國麻省理工學院成立了標準生物部件登記處，目前已經收集了大約3200個BioBrick標準化生物學部件，供全世界科學家索取，以便在現有部件的基礎上組裝具有更復雜功能的生物系統。

　　2006年以來，合成生物學發展又進入了新階段，研究主流從單一生物部件的設計，快速發展到對多種基本部件和模塊進行整合。

　　2008年，美國報道了世界上第一個完全由人工化學合成、組裝的細菌基因組，之后又成功將該基因組轉入到Mycoplasma genitalium宿主細胞中，獲得具有生存能力的新菌株。

　　中科院上海生命科學院趙國屏研究員告訴記者，早在上世紀六七十年代，我國生物化學家和有機合成化學家共同努力，在世界上率先人工合成了有生理活性的胰島素和酵母丙氨酸-tRNA。90年代以來，遺傳學家與分子生物學家合作，積極投入基因組學研究，并進而發展一系列“組學”研究、生物信息學和系統生物學研究，推動我國生命科學研究進入全球第二梯隊。

　　科技部于“十二五”期間，及時在“863”“973”計劃中啟動了合成生物學研究項目，實質性地推動了這一學科的發展。近年來，我國合成生物學研究集中在基礎科學方法、基因組合成以及工業、農業、醫學等領域的應用技術探索等方面，總體上已經處于合成生物學國際行列第二位。2015年9月，中科院天津工業生物技術研究所在產糖醇酵母基因組重組改造研究中取得了重大進展，為進一步實現糖醇生物制造奠定了基礎。

　　而中醫藥作為合成生物學發展的重要資源寶庫，如何整合國內各方力量，取得更多類似青蒿素這樣的成果，也為合成生物學的研究提供新思路。

　　會議執行主席楊勝利研究員認為，如何對現有研究力量進行整合，充分發揮在相關領域已有的良好研究基礎，從醫藥、能源和環境等產業重大產品入手，抓住合成生物學的核心科學問題，創建可控合成、功能導向的新代謝網絡和新生物體，引領中國合成生物學的原創研究和自主創新，是目前亟待解決的問題。