第三次生物技术革命,让合成生物学开启基因新时代__凤凰网

时间:2019-08-27 来源: 国内新闻

随着医学与现代信息技术和生物材料技术的深度融合,以人工智能,生物大数据,基因组学技术,合成生物技术,基因编辑和肿瘤免疫治疗为核心,极大地促进了医学科技的发展。技术突破促进了生命科学支持的医学科学技术的深刻变革。其中,以基因组设计和合成为标志的合成生物学遵循“DNA双螺旋发现”和“人类基因组测序工程”,许多学者认为它有望掀起第三次生物技术革命。

那什么是合成生物学?我们来看看下面的小编~~

什么是合成生物学

作为21世纪生物学领域的新兴学科,合成生物学是分子和细胞生物学,进化系统学,生物化学,信息学,数学,计算机和工程学的多学科交叉的产物。

合成生物学指的是将“基因”连接到网络中,该网络允许细胞执行设计者设想的任务。例如,将网络与简单的小区相结合可以改善生物传感并帮助检查员确定地雷或生物武器的位置。另一个例子是向网络中添加人类细胞以制备用于器官移植的完整器官。

合成生物学和基因工程的不同之处在于物种的基因被延续,改变并转移到另一物种的方式。合成生物学的目的是创建像电路一样操作的人工生物系统。

合成生物学的历史

2000年,波士顿大学生物医学工程教授詹姆斯柯林斯创建了典型的基因电路基因双稳态环路;

2002年,美国Wimmer实验室利用已知的基因组序列通过化学合成创造出第一个人工合成的病毒脊髓灰质炎病毒,实现了感染性病毒的人工合成;

2003年,美国J. Craig Venter实验室合成了一个5.8×105碱基对的支原体生殖道基因组,并实现了第一个合成微生物基因组;

2006年,生产了诱导多能干细胞(iPS);

2010年5月,J。Craig Venter Lab报道了第一个“人造细胞”的诞生,并命名为“Cynthia”(意为“人造”)。他们使用化学方法合成基因组并将其植入单细胞细菌(Goatopsis mycoplasma)中,去除原始遗传物质,使受体细胞在实验室中繁殖,使其成为地球上的第一个人类。创造可以自我复制的新物种“迈向人工生命形式的关键一步;

2014年,第一个人工合成酵母基因组染色体在酵母细胞中正常发挥作用;同年,CRISPR/Cas9基因编辑技术获得美国专利授权;

2014年,麻省理工学院的Domitilla Del Vecchio和Ron Weiss介绍了一种方法,以减少与不同原件相结合的不确定性,从而可以可靠地预测生物循环。使用该合成生物基因环,可以检测环境中的特定分子并相应地作出响应。该方法可用于诊断癌细胞的存在,然后靶向释放杀死这些癌细胞的药物;

2016年,世界上第一个人工合成基因组细胞生物学诞生了。

合成生物学取得了哪些成就?

迄今为止,合成生物学在生物能,生物材料,医疗技术和生命法的探索等诸多领域取得了令人瞩目的成就。

1 2014年,美国国防部将其列为21世纪优先发展的六大颠覆性技术之一;

2 2014年,英国商业创新技能部门将合成生物技术列为未来八大技术之一;

3 2014年,在中国完成的第三次技术预测中,合成生物技术被列为十大突破性技术之一;

4在科技创新的“十三五”规划中,中国将合成生物技术列为战略前瞻性的重点发展方向。

合成生物学能做什么?

生物医学发展

合成生物学有助于发现和分离新的天然药物,设计新的生物合成途径,并生产更多的天然药物和类似物。合成生物学原理在癌症治疗免疫细胞设计中的应用产生了多种治疗策略,最有可能实现高效,低毒,可控,通用等;开发快速,灵敏的诊断试剂和体外诊断系统,以满足早期筛查,临床诊断,疗效评估,治疗预后,出生缺陷的诊断需要;促进疫苗升级,重点关注新疫苗(包括治疗性疫苗)的开发和产业化。

生物新能源开发

开发合成细菌,将糖直接转化为与传统燃料相容的生物燃料,甚至直接从太阳中提取能量,制造清洁燃料。

微生物机器人基于合成生物学的理论和技术设计,合成高活性,高稳定性新材料具有重量轻,强度高,结构精细,性能特殊,能耗低,成本低,速度快,环境危害小等特点。它广泛用于工业生产领域。

新材料

基于合成生物学的理论和技术设计,合成高活性,高稳定性新材料具有重量轻,强度高,结构精细,性能特殊,能耗低,成本低,速度快,环境危害小等特点。它广泛用于工业生产领域。

大量生产稀有资源

件下获得的天然活性物质,满足社会商业应用的需要,同时确保其自然效果,真正实现可持续发展。

生物量子计算机

使用人造生物合成生物学和基于生物合成材料的新量子计算机设计和构建的生物计算机预计比现有计算机快数亿倍,并且基于此,可以开发智能计算机。它具有人脑分析,判断,联想和记忆的功能,给经济社会发展和人类生活带来不可估量的颠覆性影响。

总结

当所有人都被那位因发现青蒿素而获得诺贝尔奖的科学家震惊时,他忽视了另一位幕后英雄合成生物学,该合成生物学实现了青蒿素的大规模制备。这是生物学的“梦工厂”,它使人类能够组装像装配机械这样的生物,模仿创造者的超能力。

目前,作为一门新兴的跨学科学科,传统的生物学研究方法尚未达到合成生物学的发展要求。因此,希望越来越多有志之士投资合成生物学的研究和开发,告别“单手”研究模式,打破科学家,计算机之间的“围墙”和“围墙”。科学,工程,理论物理,数学等学科和生物学的深度融合,触动了颠覆性的成就,真正为中国的技术力量奠定了重要的支撑。

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