專家呼吁加強我國合成生物學研究力度

　　“合成生物學是21世紀初新興的生物學研究領域，是在闡明并模擬生物合成的基本規律之上，達到人工設計并構建新的、具有特定生理功能的生物系統，從而建立藥物、功能材料或能源替代品等的生物制造途徑，我國必須重視和加強這一領域的研究與開發。”近日，在以“合成生物學基礎前沿問題”為主題的第144期東方科技論壇上，來自全國各地60多位兩院院士和專家學者發出呼吁。

　　大會執行主席鄧子新院士認為：“在合成生物學在全世界蓬勃發展的歷史性機遇面前，探討在我國開展合成生物學的研究對象與最佳切入點，發展和建立合成生物學新理論、新方法及相應的技術支撐體系，這對提升我國現代化生物技術水平、搶占合成生物學研究制高點有極大的意義。”與會專家結合國際合成生物學發展動態及我國相關領域的研究基礎，探討我國開展合成生物學的可行性、現階段的主要目標和任務，就合成生物學中核心元件(如基因線路、酶、代謝途徑等)的標準化以及合理組裝方式，建立具有可預測性和調控性的代謝途徑，構建具有特定功能的新生物體等進行了深入研討。

　　自2000年《自然》(Nature)雜志報道了人工合成基因線路研究成果以來，合成生物學研究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。國際上的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。

　　大會執行主席楊勝利院士在報告中指出，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。通過設計多部件之間的協調運作建立復雜的系統，并對代謝網絡流量進行精細調控，從而構建人工細胞行為來實現藥物、功能材料與能源替代品的大規模生產。

　　2008年，美國Smith等人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。今年8月份，他們又成功地將該基因組轉入到Mycoplasma genitalium宿主細胞中，獲得了具有生存能力的新菌株。該研究使人工合成生命這一合成生物學終極目標取得了歷史性突破，為創造可用于生產藥物、生物燃料、清理毒性廢物等方面的人工基因組奠定了基礎。

　　“與國際上合成生物學的飛速發展相比，我國在此領域的研究還處于起步階段。在國際上有影響的相關重大成果仍不多見。但是，我國在合成生物學所需的相關支撐技術研究方面并不落后于國際主流水平，如大規模測序、代謝工程技術、微生物學、酶學、生物信息學等方面均有良好的基礎。”楊勝利認為，“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，引領我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。”

　　大會執行主席趙國屏院士在以《合成生物學——從科學內涵到工程實踐》為題的報告中提出，合成生物學是繼系統生物學之后，生物學研究思想在從“分析”趨于“綜合”、從“局部”走向“整體”的認識基礎上，上升至復雜生命體系“合成、構建”的更高層次;也是繼以“原位改造與優化”為目的的基因工程技術和以“數據獲取與分析”為基礎的基因組技術之后，生物技術上升至以工程化“模型設計與模塊制造”為導向的更高臺階。

　　“利用合成生物學實現‘人造生命’，是通過學科交叉，進一步發展系統生物學的一次科學思維革命，將為生物學基礎研究提供嶄新的思想武器。”趙國屏反復強調這樣的觀點，利用合成生物學方法和理論，對生命過程或生物體進行有目標的設計、改造乃至重新合成，創造解決生物醫藥、環境能源、生物材料等問題的微生物、細胞和蛋白(酶)等新“生命”，可能帶來新一輪技術革命的浪潮，對于解決與國計民生相關的重大生物技術問題有著長遠的戰略意義和現實的策略意義。“它有助于人類應對社會發展中面臨的嚴峻挑戰，從而從根本上改變經濟發展模式，在帶來巨大社會財富的同時，促進社會的穩定、和諧發展。”趙國屏說。

　　中國科學院微生物所研究員馬延和、清華大學教授林章凜、南開大學教授王磊、山東大學教授祁慶生和復旦大學/西藏大學教授鐘揚等專家建議，針對我國在能源、環境、健康等方面的需求與挑戰，要聚焦若干重要的生物學體系，實施面向生物醫藥、生物能源和生物基產品等重要生物產品的合成生物學理論與技術的基礎研究，設計并合成相關的細胞工廠和分子機器。“在具體實施中，一方面要建立合成生物學工程技術平臺和研究實驗體系，實現關鍵工程科學問題的重大突破，另一方面要揭示細胞工廠和分子機器的運行機理和構造原理，實現優化設計，提高元件、網絡的合成能力和調控能力，盡早拿出實在的成果來。”趙國屏強調。