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合成生物:打開生命

发布时间 2017-11-16 10:55点击次数 1437次

如果你的作業是要創造一個生命,你會怎麽造?這就是合成生物學所研究的範疇。繼“DNA雙螺旋發現”和“人類基因組測序計劃”之後,合成生物學正在引發第三次生物技術革命。


在中國科學院深圳先進技術研究院,有這樣一群“另類”的合成生物學家,他們利用差異化優勢追根溯源,打破學科研究的“天花板”,探尋生命創造的基本原理,目標直指“合成生命體”。


在今天下午舉行的高交會院士論壇上,他們將與國內生命醫學專家學者齊聚一堂,共同見證深圳市合成生物學協會的發起。


作爲主要發起者之一,先進院合成生物中心主任劉陳立剛剛摘得國內生命醫學領域重量級大獎——2017第二屆中源協和生命醫學獎創新突破大獎,以表彰他在利用合成生物學“建物致知”理念回答基礎科學問題方面所做出的創新性貢獻,劉陳立也成爲該獎在廣東省的唯一獲獎者。



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劉陳立研究員獲國內生命醫學領域權威獎項——中源協和生命醫學獎“創新突破獎”。


院士實驗室落地先進院


合成生物被列爲21世紀優先發展的六大顛覆性技術之一,蘊含著巨大的應用潛力。


以青蒿素爲例,衆所周知,青蒿素能夠高效抗擊瘧疾,但由于植物提取占用耕地、提取過程繁瑣,導致提取困難。美國工程院院士傑·基斯林(Jay D. Keasling)開創性設計構建了生産抗瘧藥物青蒿素的微生物,變革了中藥提取青蒿素的傳統手段。


“合成生物學可以解決很多全球性挑戰,比如糧食生産、能源制造,以及人類所需的藥材。”今年8月底,抱著對中藥材生物改造濃厚的興趣,基斯林走訪了全國衆多科研院所。當他來到先進院合成生物中心訪問時,這支年輕團隊的實力和朝氣給他留下了深刻的印象,也讓他對與中國合作探索中藥材生物改造信心倍增。


隨後,基斯林院士便與先進院迅速合作成立了傑·基斯林合成生物學實驗室,實驗室的知識産權將屬于先進院。


基斯林表示,鐵皮石斛、天山雪蓮、人參、何首烏、茯苓、靈芝、珍珠、冬蟲夏草、苁蓉等傳統中藥蘊藏的活性分子,具有成爲創新藥物的巨大潛力。但中藥材植物的天然活性分子含量低,難以分離提取,且結構複雜,難以化學合成。合成生物實驗室的成立,將突破以上困境,通過改造微生物或植物細胞,以生物合成手段生産植物藥活性分子。


“采用工程化的設計理念,對生物體遺傳物質進行設計、改造乃至全新合成,打破物種界限,創建人工生命體,是合成生物學研究的一個終極目標。”合成生物中心研究員、新晉國家傑青戴俊彪在接受深圳商報記者專訪時表示。


在劉陳立看來,合成生物學有兩個用途,一個是造來用,另一個是造來懂,而他們就是在研究“懂”的部分,“合成生物學的總體概念是在改造,但要飛躍式發展,要把基礎搞清楚,知道背後的原理”。


既可以利用合成生物學技術改造傳統醫藥,“造來用”;又努力深耕合成生命體的基礎法則,“造來懂”;同時,還吸引了全球不同文化、不同背景的頂尖科學家和産業在此集聚,只有深圳這片海納百川的沃土才對各種創新要素有如此巨大的吸引力。


先進院成立11年來,從全球範圍內吸引了衆多傑出學者,組建7個國家級創新載體,19個中科院/省級載體。如今,合成生物中心已全職引進哈佛大學、耶魯大學等國際著名學府學成歸國的科學家,形成了國內合成生物學優秀青年中堅力量逐步彙聚于此的態勢,組成了一支多學科交叉的前沿創新隊伍。


院士實驗室之外,該中心還成立了3個企業聯合實驗室,團隊成員在合成生命體設計原理、人工合成酵母染色體、人工改造細菌治療腫瘤、人工改造噬菌體治療超級耐藥菌感染等前沿項目中領跑全國,並且部分達到國際先進水平。


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?美國工程院院士傑·基斯林(Jay D. Keasling合成生物學實驗室簽約暨揭牌儀式


“十八般武藝”交叉互補


先進院合成生物中心現有12個課題組長(PI),他們擁有同一個身份——合成生物學家,但“十八般兵器”卻各不相同。


記者了解到,他們均來自不同研究領域——劉陳立來自微生物學研究方向、戴俊彪是合成基因組學方向、馬迎飛研究生物信息學、來自分析化學的黃術強專攻微流控芯片、化學生物背景的李楠從事蛋白質組學研究、傅雄飛是理論物理方向。這支隊伍的平均年齡只有36歲。


李楠告訴深圳商報記者,他在歐洲分子生物學實驗室做博士後時,對合成生物學知之甚少,“當時我在想,如果我去做合成生物學,我能幹什麽”。


“當我真正融入進來,我覺得真的很酷!合成生物學改造生物的理念是生物學研究的未來方向,參與其中,與有榮焉。”李楠利用自己的蛋白質組學方法參與到合成生物學的測試當中。


黃術強在美國杜克大學生物醫藥工程學院做完博士後,也決定加入合成生物中心。他說:“合成生物的魅力在于擁有交叉的背景,只有各學科交叉互補,才能更好、更深入地回答科學問題。”


中組部“青年千人計劃”入選者傅雄飛表示:“我們以目的爲導向,利用大家的專長和不同的眼光對問題進行剖析。這就相當于集團軍,海陸空各個兵種都有,圍繞同一個問題盡力解決。”


“我們的實驗室沒有‘圍牆’,在資源、文化上都鼓勵多學科交叉的氛圍,自然而然就會迸發出新的想法。”他說。

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合成生物學重大基礎設施:生命工程加速器


記者了解到,中國已開始探索合成生物學研究設施建設,並將其列入《國家重大科技基礎設施建設中長期規劃(2012-2030年)》的總體部署。


這一點,深圳再次走到全國前列。


2017611日,先進院聯合深圳市發改委,組織國內外專家召開了“人造生命研究重大科技基礎設施”項目建議書評審會,專家對于該重大設施的建設必要性、建設內容、建設方案等給予了積極評價。


如今,深圳即將建設世界一流的合成生物重大科技基礎設施,促進合成生物顛覆性技術的創新與工程化應用,服務于我國經濟社會的可持續發展。先進院合成生物中心也將從中起到關鍵性作用。


這也是我國首個將軟件控制、硬件設備和合成生物學應用進行整合的大型規模化合成生命體制造系統,將實現全流程的高度集成和流水線作業,對于執行國家重大研究計劃與科研項目不可或缺。


在交叉中融合,在開放中創新。記者了解到,該設施建成後,將成爲生物技術與信息技術有機融合、科技與産業有機融合的具有國際水准和引領作用的生命科學研發中心、生物産業創新中心,有望爲我國建成世界科技強國做出突出貢獻。



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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?转自《深圳商報》2017年11月16日第五版報道