【摘 要】
：
合成生物学研究中,海量的工程化试错实验远远超出传统的劳动密集型研究范式的能力范畴,故建立一个可以实现生命体工程化大批量合成的合成生物学研究平台迫在眉睫.然而目前国内外已建成的工程化平台只能基于少数孤立设备或功能岛实现部分流程,不能满足合成生物学全生命周期的研究需求.基于此背景,在国家、省市相关部门的大力支持下,由中国科学院深圳先进技术研究院牵头建设的“合成生物研究重大科技基础设施”,目前已完成全部立项程序,进入全面实施建设阶段,预计于2023年开展试运营和验收工作.本文将从建设背景、过程、内容、目标和特色
【机 构】
：
中国科学院深圳先进技术研究院,深圳合成生物学创新研究院,广东 深圳 518055;中国科学院深圳先进技术研究院,深圳合成生物学创新研究院,广东 深圳 518055;中国科学院广州先进技术研究所,广东
论文部分内容阅读
合成生物学研究中,海量的工程化试错实验远远超出传统的劳动密集型研究范式的能力范畴,故建立一个可以实现生命体工程化大批量合成的合成生物学研究平台迫在眉睫.然而目前国内外已建成的工程化平台只能基于少数孤立设备或功能岛实现部分流程,不能满足合成生物学全生命周期的研究需求.基于此背景,在国家、省市相关部门的大力支持下,由中国科学院深圳先进技术研究院牵头建设的“合成生物研究重大科技基础设施”,目前已完成全部立项程序,进入全面实施建设阶段,预计于2023年开展试运营和验收工作.本文将从建设背景、过程、内容、目标和特色等方面对合成生物研究重大科技基础设施进行介绍.设施工程一期将重点搭建“设计学习”、“合成测试”和“用户检测”三大平台,二期拟建设医学转化平台.合成生物大设施主要围绕自动化合成生物技术,以合成生物学基础研究为理论基础,把自动化工业发展过程中的智能制造、智能工厂理念引入到合成生物学研究中,实现生命体工程化大批量合成.通过建立基于信息管理系统的智能生产单元,快速、低成本、多循环地完成“设计-构建-测试-学习”的闭环,实现理性可预测的设计合成,达成合成生命体的远程定制、异地设计和规模经济生产等目标.同时将信息技术与生物技术交叉融合,发展出适用于自动化、高通量设备平台的标准化实验方法、算法和流程,以期推动合成生物研究过程和工作流程的标准化,进而推动我国合成生物研究水平的提升,成为行业标杆,领跑国际.此外,合成生物大设施还将催动基础研究的原创突破及学科之间的交叉融合,助力生命科学研究实现跨越式发展.
其他文献
衰老逐渐成为威胁人类健康的重要因素,其中基因突变及其累积是引发衰老的因素之一.基因编辑技术可以纠正或清除错误基因突变,从而具有延缓衰老和治疗衰老相关疾病的潜力.CRISPR/Cas(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein)的基因编辑工具是基于细菌和古细菌获得性免疫系统发明的,已证明可修改多种生物体的基因组.通过对Cas蛋白的定点突变和表达优化改造,可提高CRISPR/Cas系统在
近年来,免疫治疗在肿瘤等重大疾病治疗领域取得了突破性的进展,然而当前免疫治疗在应对实体瘤等方面的有效性和安全性仍有待提高.另一方面,合成生物学的理念和技术也取得了长足的发展,其与免疫学基础研究及免疫治疗实践相融合,诞生了“合成免疫学”新学科,后者将驱动免疫治疗的进一步发展.本文概述了肿瘤免疫治疗的现状及合成免疫学诞生的背景,对天然杀伤细胞(NK细胞)在肿瘤免疫中的作用及NK细胞疗法进行了介绍,并详细综述了设计构建合成免疫细胞和合成免疫分子的相关进展.研究表明,NK细胞由于其独特的属性,可能是“通用型”合成
纤维小体是一种高效降解木质纤维素的多酶复合体,主要由自然界中一些梭菌纲厌氧细菌合成及分泌.纤维小体具有模块化、多样化、自组装、协同高效、底物自适应等特征,与合成生物学的工程化策略非常吻合,近年来在生物技术特别是合成生物技术中得到了大量的应用.本文简要介绍了纤维小体的基本架构和高效作用机制,从不同的方面综述了纤维小体在合成生物学研究中的应用研究进展,包括人工纤维小体、底物通道与合成代谢通路构建、细胞表面展示与酶固定化、仿纤维小体设计与构建等.并对纤维小体当前研究的热点问题及其在合成生物学中的应用方向进行了展
肠道菌群是人体的重要“器官”.工业化世界的发展加速了对肠道菌群研究从“传统结构”向“工业结构”的转变,而纠正肠道微生态失衡已成为解决重大慢性非传染性疾病传播难题的核心策略之一.然而,目前开发的靶向调节肠道菌群结构与功能的传统微生态疗法,如益生元疗法、益生菌疗法和粪菌移植疗法,只有少数被用于临床多发难治性重大慢病的防治,且出现了可控性差、菌群遗传背景不清晰等安全问题.合成生物学技术手段的迭代发展推动了新型微生态药物的研发,成为对重大慢病进行精准识别和精准施策的关键.本文首先以消化系统疾病、代谢性疾病和精神疾
当前针对合成生物学技术的伦理治理已取得初步进展,基于后果主义和义务论的合成生物学伦理研究分别从事先规则制定和事后价值评估的角度为合成生物学技术的伦理治理提供了参考,但由于该技术的不确定性特质,已有的伦理治理方案依然在不同程度上面临科林格里奇困境.本研究认为,还应当寻求一条连接前者和后者,能够贯穿整个合成生物学研究过程的伦理治理路径.合成生物学科研人员作为唯一贯穿技术立项、研究及应用全过程的科研主体,对技术发展中的风险决策以及产品构建等都具有主导性影响.本文认为厘清以合成生物学科研人员为对象的伦理规范,将对
五环三萜皂苷类化合物具有丰富的药理、生理活性,广泛应用于医药、功能食品、保健品、化妆品等领域.目前五环三萜皂苷类化合物的主要获取方式是植物提取,随着合成生物学的发展,利用微生物细胞工厂合成植物天然产物逐渐成为研究热点,它具有生产周期短、工艺简单、环境友好、条件温和等优势,是未来的发展方向.本文结合五环三萜皂苷类化合物的来源及其天然合成途径,综述了典型五环三萜皂苷类化合物的分类、功能活性、结构特点及目前利用微生物细胞工厂合成五环三萜皂苷类化合物的研究现状;分析了部分五环三萜皂苷类化合物合成途径当中的未解析的
细胞培养肉有望改进当前肉类生产体系,缓解未来粮食资源短缺、公共卫生及动物福利等问题.无论是在研究领域还是在产业市场,细胞培养肉已成为当前热点.欧美国家纷纷启动相关战略部署,大力推动细胞培养肉的发展.然而,细胞培养肉的研发与商业化过程对现行相关法律规范与监管制度带来挑战.欧盟、美国及新加坡等国家及地区积极探寻细胞培养肉在法律规范与监管制度方面的完善与更新.2020年,新加坡更是率先批准细胞培养肉产品入市并发布具体监管措施.我国细胞培养肉在生产技术研发方面已不断取得突破,但在法律规范与监管制度方面的研究探讨相
基因克隆是解析基因功能的重要手段,但仍有很多基因难以克隆,比如高AT含量(>60％)基因组来源的DNA.ExoCET克隆技术通过联合核酸外切酶介导的体外同源重组和大肠杆菌RecET重组酶介导的细胞内同源重组,不仅能从微生物基因组中靶向抓取>100 kb的大片段,而且能高效组装>13个DNA片段,是基因克隆的有力工具,迄今未有利用ExoCET技术从AT含量>63％的基因组克隆大片段的报道.本研究以AT含量为69％的海洋单细胞光合蓝细菌原绿球藻MIT 9301菌株的基因组为研究对象,探究了利用ExoCET技术