synthetic biology 概述

• 人工设计和构建新的生物途径和系统，使之具有非天然或优于天然生物系统的功能。

合成生物学是基于生命系统的工程技术，对现有的生物体系进行重新设计。。

A）新的生物零件（parts）、装置（devices）和系统（systems）的设计与建造；

B）有目的地改造现有的、天然的生物系统。

合成生物学的核心思想是：认为生命的所有元件都能由化学方法来合成制造，并进而通过工程化方式组装成实用的生物体。

合成生物学的研究内容

• 合成代谢网络
• 遗传/基因线路的设计与构建
• 细胞群体系统及多细胞系统研究
• 数学模拟和功能预测

合成生物学工程化三原则

• 标准化
• 去耦化
• 抽象化

合成生物学的三大主要技术

• 基因编辑技术
• DNA组装技术
• 体内定向进化技术

合成生物学领域三大目标

• 有别于以往拆解生命体的方式，它是通过合成来理解生命。
• 将遗传工程所使用的元件标准化，使其能与现有系统相结合，创造出更多、功能更复杂的系统。
• 将电子工程领域的系统设计理论应用到生物系统，重组DNA基因工程，产生真正可由程序控制的生物，设计生物计算机。

应用

1. 军用药物快速合成。根据作战需求快速合成军用药物，提高战场医疗效率。
2. 生物病毒战。可根据战略需求定制生产病毒，具备生物战的颠覆性优势。
3. 基因改良、人体快速损伤修复。

• 最小基因组

  最小基因组是由一套生物生存所必需的最小基因组成，最小基因组工厂是具有工业生产必需基因，删除非必需基因和有害基因。

  构建最小基因组工厂有两种策略：

  1. 自下而上的全合成：从核苷酸合成新生命体：合成细菌基因组和酵母染色体
  2. 自上而下的删减：从野生型基因组出发，在生物信息学分析和基因功能实验基础上，逐步敲除基因组中的冗余非必需基因，获得最小基因组

• 首次人工创建单条染色体真核细胞

  将单细胞真核生物酿酒酵母天然的十六条染色体人工创建为具有完整功能的单条染色体。该项工作表明，天然复杂的生命体系可以通过人工干预变简约，自然生命的界限可以被人为打破，甚至可以人工创造全新的自然界不存在的生命。

• 生物炼制过程

  

• 大肠杆菌照相机

  给大肠杆菌增加一个感光部件，使LacZ基因的表达量与光照强度成正比。再用一种可生成黑色沉淀的物质探测LacZ的表达水平，从而得到一幅正片。

  

• 廉价合成抗疟疾药物

  

• 生物制取廉价氢气

  

• 治疗癌症的细菌

• 大肠杆菌砷检测器