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《合成生物学》

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《合成生物学》是由化学工业出版社、中国生物工程学会及国投生物科技投资有限公司共同主办，化学工业出版社出版的我国目前唯一专注于合成生物学领域的中文科技期刊，《合成生物学》的前身是中国生物工程学会会刊《生...查看详情>>
  • 曾用名 生物产业技术；生物技术产业
  • 主办单位化学工业出版社有限公司;中国生物工程学会;国投生物科技投资有限公司
  • 国际标准连续出版物号2096-8280
  • 国内统一连续出版物号10-1687/Q
  • 出版周期双月刊
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一碳生物转化合成有机酸的研究进展 被引量：3
1
作者 禹伟 高教琪 周雍进 《合成生物学》 CSCD 北大核心 2024年第5期1169-1188,共20页
有机酸在食品、医药、化工、农业等领域有着广泛的应用。目前有机酸的生产主要以微生物发酵法为主,采用糖类为原料,然而长此以往可能面临“与人争粮”的困境。CO、CO_(2)、甲烷、甲醇和甲酸等含有一个碳原子的物质被称为一碳(one carbon... 有机酸在食品、医药、化工、农业等领域有着广泛的应用。目前有机酸的生产主要以微生物发酵法为主,采用糖类为原料,然而长此以往可能面临“与人争粮”的困境。CO、CO_(2)、甲烷、甲醇和甲酸等含有一个碳原子的物质被称为一碳(one carbon,C_(1))资源,其来源广泛且价格低廉,有望成为生物制造的替代原料,且C_(1)原料生物转化有助于缓解温室效应、助力“碳中和”目标。本文总结了近年来CO_(2)、甲烷和甲醇生物合成3种重要有机酸(3-羟基丙酸、乳酸、琥珀酸)的研究进展,主要论述了C_(1)生物利用途径、有机酸的生物合成途径以及代谢工程策略,也讨论了C_(1)合成有机酸的挑战及应对措施,并展望了有机酸产业化新路线,尤其是化学催化与生物转化耦合以CO_(2)为原料合成有机酸。本综述对于C_(1)生物炼制以及有机酸产业升级具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 C_(1)生物炼制 代谢工程 3-羟基丙酸 乳酸 琥珀酸
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放线菌聚酮类化合物生物合成体系重构研究进展 被引量：3
2
作者 谢皇 郑义蕾 +2 位作者 苏依婷 阮静怡 李永泉 《合成生物学》 CSCD 北大核心 2024年第3期612-630,共19页
放线菌因其丰富的次级代谢产物而成为候选药物发掘的宝贵资源库,其蕴含的活性化合物包含聚酮类、非核糖体肽类、氨基糖苷类、萜类等,其中聚酮类化合物占比最大。大环内酯是聚酮类化合物的典型,常常被用作抗生素、抗肿瘤剂、免疫抑制剂... 放线菌因其丰富的次级代谢产物而成为候选药物发掘的宝贵资源库,其蕴含的活性化合物包含聚酮类、非核糖体肽类、氨基糖苷类、萜类等,其中聚酮类化合物占比最大。大环内酯是聚酮类化合物的典型,常常被用作抗生素、抗肿瘤剂、免疫抑制剂、抗寄生虫剂等,具有重要的生物学意义。本文立足聚酮类大环内酯的生物合成过程,提出了从基因组重塑、调控通路重组、组合代谢工程及聚酮类化合物结构的衍生与多样化等多角度,实现放线菌聚酮类生物合成体系的优化,为工业规模生产聚酮类药物及其新型衍生物提供技术支撑。通过这种多维度的方法,结合最新的合成生物学使能技术,遵循绿色、环保、高效和可持续的策略,可以更有效地优化和增强放线菌中聚酮类化合物的生产,为未来药物的开发和生产提供新的可能性。 展开更多
关键词 放线菌 聚酮 菌种重构 产量 代谢工程 合成生物学
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环脂肽生物合成的研究进展 被引量：3
3
作者 侯正杰 孙慧中 +3 位作者 白松 陈新月 曹春阳 程景胜 《合成生物学》 CSCD 2021年第4期577-597,共21页
环脂肽化合物是一类结构新颖的环状肽类,其两亲性的物化特性决定了其独特的生物活性,可作为抗生素、生物表面活性剂等。在生物防治、药物开发、环境修复和疾病治疗等方面广泛应用,具有迫切的市场需求和广阔的发展前景。环脂肽类天然产... 环脂肽化合物是一类结构新颖的环状肽类,其两亲性的物化特性决定了其独特的生物活性,可作为抗生素、生物表面活性剂等。在生物防治、药物开发、环境修复和疾病治疗等方面广泛应用,具有迫切的市场需求和广阔的发展前景。环脂肽类天然产物主要由非核糖体肽合成途径合成,由于环脂肽合成复杂的代谢网络和前体需求、专一且严格的合成途径、多种同系物的共存,制约着环脂肽合成的微生物开发和产品价值提升。本文主要介绍了来源于细菌界的环脂肽类物质的结构特性,非核糖体肽合成途径及非核糖体肽合成酶(non-ribosomal peptide synthetase,NRPS)的结构域特点,天然产物底盘菌株开发现状,通过基因工程、代谢工程方法进行同系物调控和生物合成策略,混菌对脂肽生物合成的影响,以及合成生物学在脂肽合成中的应用。随着合成生物技术的迅速发展和运用,环脂肽类天然产物的微生物合成也有望实现“质”和“量”的提升,以及促进新型脂肽的开发。 展开更多
关键词 环脂肽 非核糖体肽合成途径 NRPS 模块结构域 同系物调控 合成生物学
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DNA微阵列原位化学合成 被引量：4
4
作者 闫汉 肖鹏峰 +1 位作者 刘全俊 陆祖宏 《合成生物学》 CSCD 2021年第3期354-370,共17页
高通量、快速、低成本DNA合成是合成生物学、DNA信息存储以及DNA芯片等前沿科技领域的重要核心技术。DNA微阵列原位化学合成方法是在亚磷酸酰胺固相化学合成原理的基础上,整合了微电子学、计算科学、分子生物学、光电化学和微纳加工等... 高通量、快速、低成本DNA合成是合成生物学、DNA信息存储以及DNA芯片等前沿科技领域的重要核心技术。DNA微阵列原位化学合成方法是在亚磷酸酰胺固相化学合成原理的基础上,整合了微电子学、计算科学、分子生物学、光电化学和微纳加工等学科的相关技术,近30年来得到了迅速的发展和应用。DNA微阵列原位化学合成方法根据不同的碱基分配方式可以分为原位光刻法、光敏抗蚀层合成法、光致酸法、喷印合成法、软光刻合成法、电致酸法和压印法以及以这些技术为基础衍生的各种合成方法等。本文对上述不同的DNA微阵列原位化学合成方法及其技术特点进行阐述,并对未来DNA合成方法的发展趋势进行讨论和展望。合成通量和效率方面基于CMOS芯片的电致酸DNA原位化学合成技术在未来10年内将具备较大的发展空间,通过解决芯片上微电极间氢离子串扰问题,有望实现单片TB级的DNA快速低成本合成。 展开更多
关键词 合成生物学 DNA合成 DNA原位化学合成 微阵列 电致酸
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合成生物学与食品制造 被引量：12
5
作者 刘延峰 周景文 +1 位作者 刘龙 陈坚 《合成生物学》 2020年第1期84-91,共8页
随着全球环境污染加剧、气候持续变化和人口不断增长,如何保障安全、营养和可持续的食品供给面临巨大挑战。这些挑战对未来食品供给方式和功能提出了新的要求。采用合成生物学技术,创建适用于食品工业的细胞工厂,将可再生原料转化为重... 随着全球环境污染加剧、气候持续变化和人口不断增长,如何保障安全、营养和可持续的食品供给面临巨大挑战。这些挑战对未来食品供给方式和功能提出了新的要求。采用合成生物学技术,创建适用于食品工业的细胞工厂,将可再生原料转化为重要食品组分、功能性食品添加剂和营养化学品是解决食品领域所面临问题的重要途径。本文首先介绍了合成生物学对食品制造领域创新和突破的重要性。其次,以基于合成生物学制造植物蛋白肉所需关键组分、黄酮类植物天然提取物和母乳寡糖这三种典型食品为例,探讨了目前食品合成生物学的任务与挑战。最后,对我国合成生物学与食品制造领域的发展趋势进行了总结和展望。通过加强食品合成生物学等具有重大意义的食品生物技术的开发和应用,开展新食品资源开发和高值利用、多样化食品生产方式变革、功能性食品添加剂和营养化学品制造,并率先实现产业化,将抢占世界科技的前沿和产业高地,造福人类。 展开更多
关键词 合成生物学 食品制造 人造食品 植物天然产物 母乳寡糖
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氨基酸衍生物在化妆品中的应用及其生物合成研究进展 被引量：1
6
作者 伊进行 唐宇琳 +3 位作者 李春雨 吴鹤云 马倩 谢希贤 《合成生物学》 北大核心 2025年第2期254-289,共36页
随着合成生物学的快速发展,氨基酸衍生物作为一类重要的化妆品原料,其生产方式正发生历史性革新。传统生产方法存在生产成本高、环境负担重、产品稳定性差等问题。运用合成生物技术设计构建微生物细胞工厂,不仅能有效提升目标产品生产... 随着合成生物学的快速发展,氨基酸衍生物作为一类重要的化妆品原料,其生产方式正发生历史性革新。传统生产方法存在生产成本高、环境负担重、产品稳定性差等问题。运用合成生物技术设计构建微生物细胞工厂,不仅能有效提升目标产品生产效率、降低成本,还能实现绿色生物制造,满足市场对天然、安全、功能性强化妆品原料的供应需求。本文介绍了氨基酸衍生物在化妆品中的应用,并对其生物合成策略进行了总结,从酶转化和微生物发酵两种主要的生物合成工艺入手,探讨了酶工程、理性代谢工程以及非理性筛选等策略在化妆品原料氨基酸衍生物细胞工厂构建中的应用,并进一步对化妆品原料氨基酸衍生物的生物合成研究进展与发展趋势进行了系统综述。在人工智能等前沿技术的赋能助力下,合成生物技术必将进一步推动化妆品原料高效绿色生物制造的革新进程。 展开更多
关键词 合成生物学 化妆品原料 酶转化 微生物发酵 绿色制造
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合成基因线路的工程化设计研究进展与展望 被引量：1
7
作者 高歌 边旗 王宝俊 《合成生物学》 北大核心 2025年第1期45-64,共20页
合成基因线路利用合成生物学的技术和方法,将生物元件进行重新设计与构建,使人工设计的生物分子线路在活细胞中行使特定生物功能,在生物制造、医疗健康以及环境监测等领域具有巨大的潜力。但其工程化设计仍受到各种因素的制约,包括正交... 合成基因线路利用合成生物学的技术和方法,将生物元件进行重新设计与构建,使人工设计的生物分子线路在活细胞中行使特定生物功能,在生物制造、医疗健康以及环境监测等领域具有巨大的潜力。但其工程化设计仍受到各种因素的制约,包括正交元器件数量有限、大规模线路组装困难、线路行为预测性低等。根据研究者们开发的各种调控元件工具箱和组装方法,本文逐点阐述了工程化设计基因线路所需遵循的几个核心原则:正交化、标准化、模块化与自动化。文章从DNA复制、转录和翻译层面介绍了正交基因元件库的构建和改造方法;全面总结了基因元件的标准化定量表征方法与标准元件设计方法;并介绍了本团队与其他团队在模块化基因线路设计方面的相关进展;分别从软件、硬件和人工智能角度展示如何实现基因线路的自动化设计。最后,本文探讨了基因线路设计的未来发展趋势,指出需要进一步融合人工智能和自动化等信息技术来加速基因线路“设计-构建-测试-学习”循环的迭代,提高线路设计的功能可预测性和复杂性,高效设计出符合目标需求的人造生命体。 展开更多
关键词 合成生物学 基因线路设计 正交化 标准化 模块化 自动化
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热纤梭菌在生物质能源开发中的合成生物学研究进展 被引量：5
8
作者 肖艳 刘亚君 +1 位作者 冯银刚 崔球 《合成生物学》 CSCD 2023年第6期1055-1081,共27页
农林废弃物、能源植物、微藻等生物质是唯一同时具备“能源”和“物质”双重属性的可再生资源,在替代不可再生的化石能源方面具有巨大的潜力。木质纤维素生物转化的核心之一在于高效生物催化剂的构建。热纤梭菌是高效降解木质纤维素的... 农林废弃物、能源植物、微藻等生物质是唯一同时具备“能源”和“物质”双重属性的可再生资源,在替代不可再生的化石能源方面具有巨大的潜力。木质纤维素生物转化的核心之一在于高效生物催化剂的构建。热纤梭菌是高效降解木质纤维素的嗜热厌氧菌,是多种木质纤维素生物转化策略的理想底盘菌株,在生物质能源开发中具有重要价值。经过近二十年的研究和开发,针对热纤梭菌已经建立了多种遗传改造技术,并构建了可以生产多种能源分子及化学品的热纤梭菌细胞工厂。本文首先介绍了热纤梭菌及其纤维素降解与利用特性,简述了热纤梭菌的系统生物学研究和遗传改造工具开发的现状,随后重点回顾和总结了热纤梭菌在生产乙醇、丁醇、异丁醇、氢气、乳酸、中/短链脂肪酸酯和可发酵糖等生物能源开发中的合成生物学研究进展。最后对热纤梭菌的合成生物学发展方向进行了展望,并强调了合成生物学技术在未来生物质能源开发中的重要作用。 展开更多
关键词 生物能源 热纤梭菌 纤维素 生物燃料 纤维小体
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微生物中一碳代谢网络构建的进展与挑战 被引量：8
9
作者 郭姝媛 吴良焕 +2 位作者 刘香健 王博 于涛 《合成生物学》 CSCD 2022年第1期116-137,共22页
利用来源广、价格低、易制备且储量丰富的一碳化合物作为底物,通过构建甲基营养型细胞工厂,生物合成多种高附加值化学品,不仅可以促进一碳资源的洁净利用,同时可以缓解能源短缺、环境污染等问题。因此,深入了解甲基营养型微生物(天然型... 利用来源广、价格低、易制备且储量丰富的一碳化合物作为底物,通过构建甲基营养型细胞工厂,生物合成多种高附加值化学品,不仅可以促进一碳资源的洁净利用,同时可以缓解能源短缺、环境污染等问题。因此,深入了解甲基营养型微生物(天然型和合成型)的一碳代谢网络,是高效利用一碳化合物进行生物炼制的关键。本文综述了多种一碳化合物(甲烷、甲醇、甲酸和二氧化碳)生物炼制的研究进展,主要包括两个部分:(1)甲基营养型微生物(天然型和合成型)的关键代谢酶及多种代谢网络;(2)基于多种甲基营养型微生物进行生物合成的研究现状。文章最后讨论了一碳化合物作为底物进行生物转化所面临的主要瓶颈,并据此提供可行的研究策略,以期推动一碳化合物作为原材料进行生物炼制的工业化进程。 展开更多
关键词 甲基营养型微生物 一碳代谢 一碳化合物 生物转化 代谢工程
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基于合成受体的食品污染物生物检测进展 被引量：3
10
作者 胥欣欣 匡华 《合成生物学》 CSCD 2022年第2期399-414,共16页
在细胞生物学中,受体是指在细胞表面或细胞内任何能够与激素、药物、信号分子等配体结合,从而引起细胞功能变化的生物大分子。随着生物学的快速发展,各种天然的、非天然的化合物在细胞中的识别、转运等信号通路及分子作用机制已被逐渐... 在细胞生物学中,受体是指在细胞表面或细胞内任何能够与激素、药物、信号分子等配体结合,从而引起细胞功能变化的生物大分子。随着生物学的快速发展,各种天然的、非天然的化合物在细胞中的识别、转运等信号通路及分子作用机制已被逐渐解析。酶、离子通道、转运蛋白等生物靶标都可以归类为广义上的受体。类似于抗体-抗原,受体-配体反应同样具有高亲和力、高特异性和高饱和,在食品安全快速检测领域有一定的发展潜力。受体蛋白的定向进化设计、潜在受体的开发利用以及多学科技术的交叉互融是受体生物传感分析方法发展的巨大推动力。本文简单介绍了受体的分类以及受体-配体的关系,概述了合成生物学中不同底盘生物对受体蛋白量产化的偏好性,回顾了基于受体蛋白的筛查分析方法在食品安全检测相关领域的研究进展,如抗生素残留、农药残留、非法使用添加剂、生物毒素及生物性污染等。最后,探讨了受体结合测定法的优缺点,分析了目前基于受体的分析方法所面临的瓶颈问题和可能的解决方式,展望了合成受体在食品安全检测应用领域中的发展方向。 展开更多
关键词 合成生物学 受体蛋白 食品安全 污染物 检测分析
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版权声明
11
《合成生物学》 北大核心 2025年第1期M0004-M0004,共1页
凡向本编辑部投稿,均视为同意将该论文(各种语言版本)的复制权、发行权、信息网络传播权、翻译权、汇编权在全世界范围内转让给《合成生物学》的主办单位化学工业出版社有限公司,所付稿酬包含网络出版稿酬。版权所有,未经许可,不得转载... 凡向本编辑部投稿,均视为同意将该论文(各种语言版本)的复制权、发行权、信息网络传播权、翻译权、汇编权在全世界范围内转让给《合成生物学》的主办单位化学工业出版社有限公司,所付稿酬包含网络出版稿酬。版权所有,未经许可,不得转载使用。 展开更多
关键词 化学工业出版社 视为同意 版权声明 网络出版 语言版本 合成生物学 翻译权 信息网络传播权
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拉曼光谱技术在单细胞表型检测与分选中的应用进展 被引量：4
12
作者 王喜先 孙晴 +2 位作者 刁志钿 徐健 马波 《合成生物学》 CSCD 2023年第1期204-224,共21页
基因组测序、编辑与合成技术日新月异,推动了基因型“设计”和“合成”能力的突飞猛进,同时也使人工细胞的表型检测成为合成生物学发展的瓶颈之一。对于细胞功能的快速测试与评价,单细胞分析技术具有重要意义与前景,但理想的解决方案需... 基因组测序、编辑与合成技术日新月异,推动了基因型“设计”和“合成”能力的突飞猛进,同时也使人工细胞的表型检测成为合成生物学发展的瓶颈之一。对于细胞功能的快速测试与评价,单细胞分析技术具有重要意义与前景,但理想的解决方案需要具备活体无损、非标记式、提供全景式表型、能分辨复杂功能、快速高通量且低成本、能与组学分析联动等特征。拉曼光谱技术具备上述所有特征,能够提供单细胞的化学成分组成及分子结构等信息,是一种高效的单细胞表型识别技术。本文首先概述了拉曼组概念和基于拉曼组的细胞功能表型识别,包括代谢产物定性和定量、底物代谢和互作表征、细胞种类和状态鉴定以及环境应激检测等;其次,根据拉曼信号的分类、拉曼信号检测模式和目标细胞分选策略,对现有的拉曼分选平台及其在细胞表型分选中的应用进行分析总结;最后,对单细胞拉曼光谱技术在合成细胞表型检测与分选面临的问题、潜在解决策略进行了探讨和展望。单细胞拉曼光谱技术不仅为细胞工厂的高通量、全景式表型检测与筛选提供了全新的解决方案,还将推动“单细胞精度的表型组-功能基因组”作为一种新的生物大数据类型,服务于“数据科学”驱动下的合成生物技术。 展开更多
关键词 合成生物学 拉曼光谱技术 细胞工厂 单细胞表型识别 高通量分选
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DNA信息存储:生命系统与信息系统的桥梁 被引量：8
13
作者 韩明哲 陈为刚 +2 位作者 宋理富 李炳志 元英进 《合成生物学》 CSCD 2021年第3期309-322,共14页
DNA信息存储通过编解码、合成、编辑和测序等过程,实现数字信息写入、存储与读出。其在密度、寿命、能耗和抗电磁干扰等方面较磁、光、电等常规的信息存储介质有较大优势。随着全球数据总量的快速增长,DNA信息存储的优势特性和发展潜力... DNA信息存储通过编解码、合成、编辑和测序等过程,实现数字信息写入、存储与读出。其在密度、寿命、能耗和抗电磁干扰等方面较磁、光、电等常规的信息存储介质有较大优势。随着全球数据总量的快速增长,DNA信息存储的优势特性和发展潜力受到了研究者的广泛关注。本文阐述了DNA信息存储的基本原理和技术流程,分析了DNA信息存储与生命系统和信息系统的关联,并依据读写技术特点归纳近年来涌现的“DNA硬盘”“DNA光盘”“DNA磁带”等几种主要模式、发展现状及技术路线。在此基础上,探讨DNA信息存储商业化、大规模应用面临的主要挑战,讨论更低成本的数据写入和更快速的数据读出,并指出可行的发展路线。最后,展望了DNA作为新型存储介质在现代存储系统中的发展演化趋势。 展开更多
关键词 合成生物学 数字信息存储 DNA合成 DNA测序 信息编码
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植物天然农药除虫菊酯的生物合成和应用研究进展 被引量：4
14
作者 王凤姣 徐海洋 +1 位作者 闫建斌 李伟 《合成生物学》 CSCD 2021年第5期751-763,共13页
利用生物底盘进行生物农药的绿色低耗能生产是合成生物学未来发展的重要方向。除虫菊酯是一种源自菊科植物除虫菊的天然高效杀虫剂,具有广谱和强力的杀虫和驱虫作用,相较于化学合成的类似物(拟除虫菊酯),对哺乳动物毒性小,无环境危害,... 利用生物底盘进行生物农药的绿色低耗能生产是合成生物学未来发展的重要方向。除虫菊酯是一种源自菊科植物除虫菊的天然高效杀虫剂,具有广谱和强力的杀虫和驱虫作用,相较于化学合成的类似物(拟除虫菊酯),对哺乳动物毒性小,无环境危害,是生物农药的最优选择之一,具有广阔的应用前景。天然除虫菊酯含有六种主要成分,由两种异型萜类酸配体和茉莉酸合成途径来源的三种醇配体缩合而成。本文总结了除虫菊酯的研究历程,重点介绍了其生物合成途径解析与生物制造等方面的进展,综述了近期解析的细胞色素P450等相关生物合成酶,并讨论除虫菊酯生产中涉及的调控、转运和底盘适配等尚待解决的问题。随着合成生物学技术的发展,利用已解析的代谢合成途径在微生物等底盘表达体系规模化生产除虫菊酯,能够为合成生物学生产绿色生物农药的科学理论与应用实践提供重要范例。 展开更多
关键词 合成生物学 生物农药 除虫菊酯 合成途径 异源表达
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2010—2019年国家自然科学基金资助合成生物学领域情况 被引量：4
15
作者 杜全生 洪伟 祖岩 《合成生物学》 2020年第3期385-394,共10页
合成生物学以工程化设计理念,对生物体进行有目标的设计、改造乃至重新合成,是生命科学研究的新兴前沿领域。合成生物学研究的技术方法和工具手段,可能突破生命自然进化的限制,通过新颖的研究思路拓展了对生命现象与规律的认识,有望引... 合成生物学以工程化设计理念,对生物体进行有目标的设计、改造乃至重新合成,是生命科学研究的新兴前沿领域。合成生物学研究的技术方法和工具手段,可能突破生命自然进化的限制,通过新颖的研究思路拓展了对生命现象与规律的认识,有望引领生命科学研究的未来。我国科学家在科学基金的资助下围绕染色体人工合成、基因元件、最小基因组构建等研究前沿取得了系列创新成果。本文梳理了2010—2019年期间,科学基金网络信息系统数据库中,国家自然科学基金委合成生物学相关项目的申请及资助情况、获资助项目的主要研究进展、国际合成生物学领域发展规划与布局。据此,分析科学基金资助合成生物学发展面临的挑战,提出合成生物学项目资助管理工作的建议,为相关科研工作者提供参考。 展开更多
关键词 科学基金 合成生物学 申请与资助 挑战 未来发展
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噬菌体合成生物学研究进展和应用 被引量：10
16
作者 袁盛建 马迎飞 《合成生物学》 2020年第6期635-655,共21页
噬菌体是地球上多样性最高和最丰富的生物体,也是合成生物学研究中重要的模式生物。噬菌体基因组相对较小,结构简单,是研究基本生命过程最简单的生物系统。通过对噬菌体基因组进行编辑,乃至重新设计、合成噬菌体基因组,获得具有新的功... 噬菌体是地球上多样性最高和最丰富的生物体,也是合成生物学研究中重要的模式生物。噬菌体基因组相对较小,结构简单,是研究基本生命过程最简单的生物系统。通过对噬菌体基因组进行编辑,乃至重新设计、合成噬菌体基因组,获得具有新的功能的噬菌体,是当前噬菌体合成生物学研究的重要内容。本文综述了当前合成生物学在解决天然噬菌体的基础研究和应用研究中的主要进展,如通过人工改造的噬菌体已成功用于提高噬菌体的侵染效率,调节噬菌体宿主范围,降低噬菌体毒性和免疫原性,提高给药后噬菌体存活周期,提高噬菌体对生物膜的降解等;此外,噬菌体展示、噬菌体辅助的持续进化和噬菌体介导的DNA转导等也成为合成生物学研究中强大的工具。总之,合成生物学的发展将为模块化设计噬菌体作为多功能生物制剂、控制多重耐药细菌、病原体检测、药物开发、菌群的调控、药物递送,甚至噬菌体纳米材料等铺平道路。 展开更多
关键词 噬菌体 合成生物学 人工合成基因组 噬菌体展示 诊断 噬菌体治疗
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酿酒酵母使能技术在化妆品原料合成中的应用 被引量：2
17
作者 左一萌 张姣姣 连佳长 《合成生物学》 北大核心 2025年第2期233-253,共21页
伴随消费者对化妆品的需求急剧增长,化妆品原料市场同步扩张。化妆品原料作为化妆品的核心成分,不仅承载着化妆品的主体功效和产品竞争力,同时对化妆品的安全也至关重要。合成生物学是以工程化设计为理念,利用基因编辑技术、计算机模拟... 伴随消费者对化妆品的需求急剧增长,化妆品原料市场同步扩张。化妆品原料作为化妆品的核心成分,不仅承载着化妆品的主体功效和产品竞争力,同时对化妆品的安全也至关重要。合成生物学是以工程化设计为理念,利用基因编辑技术、计算机模拟技术和生物工程等技术对生物体进行有目标的设计、改造乃至重新合成的一门新兴交叉融合性学科。合成生物学的进步使微生物宿主能够以高效、具有成本竞争力和安全的方式合成有价值的天然产物。随着合成生物学的不断发展,酿酒酵母作为一种重要的微生物底盘细胞,在化妆品原料合成中的应用日益广泛。构建酿酒酵母细胞工厂异源生物合成化妆品原料作为一种有效的替代方案,具有环保、可持续的优点,可以减少对传统物理提取法的依赖以及规避化学合成法的污染问题。本文综述了酿酒酵母基因编辑技术的发展及其在化妆品原料生物合成途径构建中的关键作用,总结了基因多拷贝整合、区室化工程、转运工程、人工多细胞体系等代谢工程策略在化妆品原料酿酒酵母细胞工厂优化中的应用,并进一步从萜类、维生素类、多酚类、蛋白质与氨基酸类等不同类别的化妆品活性成分出发,阐述了酿酒酵母细胞工厂生物合成化妆品原料的最新进展。虽然酿酒酵母在化妆品原料大规模生产方面具有巨大潜能与优势,然而目前仍面临诸如产品生物合成途径未完全解析、生物合成水平较为低下、分离纯化困难等一系列挑战。未来,结合人工智能、机器学习等手段有望开发更为高效的基因编辑工具并应用于酿酒酵母细胞工厂的优化与化妆品原料成分的合成中,为化妆品行业的可持续发展提供理论支持和实践指导。 展开更多
关键词 酿酒酵母 化妆品原料 合成生物学 基因组编辑 代谢工程 细胞工厂
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中国哲学思想“道法术器”对生物制造的启示 被引量：5
18
作者 张以恒 《合成生物学》 CSCD 北大核心 2024年第6期1231-1241,共11页
生物制造是利用生物体(如植物、动物、微生物、酶、体外多酶分子机器等)的机能进行物质加工与合成的绿色生产方式,将在能源、农业、化工和医药等领域改变世界工业制造格局,是科技战必争之地。作者应用中国古代哲学的“道、法、术、器”... 生物制造是利用生物体(如植物、动物、微生物、酶、体外多酶分子机器等)的机能进行物质加工与合成的绿色生产方式,将在能源、农业、化工和医药等领域改变世界工业制造格局,是科技战必争之地。作者应用中国古代哲学的“道、法、术、器”思想“道以明向,法以立本,术以立策,器以成事”,对工业生物制造的道与法进行解释与剖析,阐明顶层设计对生物制造的哲学指导意义。以美国合成生物学先驱公司Amyris为例,作者分析与讨论该公司产品选择以及隐含“道与法”,尽管该公司具有优秀“术与器”,但是走错道与不懂法决定该公司的失败命运。同时,作者简单地讨论两个人工淀粉合成技术的经济可能性与未来技术研发方向。总之,中国古代哲学思想“大道至简,从上而下,以道御术”,将对工业生物制造的未来发展提供顶层设计方法学上的启发与指导,将更有效地应对粮食安全、双碳目标与可持续发展等重大挑战。 展开更多
关键词 生物制造 生物经济 文化自信 道法术器 粮食安全
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合成生物学在干细胞工程化改造中的研究进展 被引量：2
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作者 蔡冰玉 谭象天 李伟 《合成生物学》 CSCD 北大核心 2024年第4期782-794,共13页
多能干细胞具备自我更新能力和多向分化潜能,其分化衍生的细胞及类器官在再生医学中具有巨大的应用潜力。但是干细胞临床转化仍然存在许多挑战。合成生物学“自上而下”的设计理念,结合基因编辑以及合成受体在内的强大工具库,能够赋予... 多能干细胞具备自我更新能力和多向分化潜能,其分化衍生的细胞及类器官在再生医学中具有巨大的应用潜力。但是干细胞临床转化仍然存在许多挑战。合成生物学“自上而下”的设计理念,结合基因编辑以及合成受体在内的强大工具库,能够赋予细胞新的功能,实现干细胞工程化改造。在此,本文总结了多能干细胞的临床应用和干细胞临床转化面临的主要挑战(干细胞分化衍生物的致瘤性、异质性、免疫原性),以及合成生物学在干细胞工程化改造中的应用(精确控制细胞命运、调控细胞通信、优化类器官结构功能、监测并清除致瘤细胞)。这些合成生物学工具为干细胞工程化改造提供了新的策略和平台,有望解决干细胞临床应用现存的诸多挑战,推动再生医学的进一步发展,实现“器官再生”这一核心目标。 展开更多
关键词 多能干细胞 类器官 合成生物学 细胞治疗 干细胞工程化改造
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自抗性基因导向的活性天然产物挖掘 被引量：2
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作者 宋永相 张秀凤 +2 位作者 李艳芹 肖华 闫岩 《合成生物学》 CSCD 北大核心 2024年第3期474-491,共18页
天然产物是医药与农药的重要来源。基因组测序和生物信息学分析技术的飞速发展,揭示了大量功能未知的天然产物生物合成基因簇,利用生物信息学工具,从这些庞大的基因簇数据中挖掘活性天然产物已经成为发现新型天然药物的重要途径。天然... 天然产物是医药与农药的重要来源。基因组测序和生物信息学分析技术的飞速发展,揭示了大量功能未知的天然产物生物合成基因簇,利用生物信息学工具,从这些庞大的基因簇数据中挖掘活性天然产物已经成为发现新型天然药物的重要途径。天然产物的生产者们利用自抗性基因所表达的自抗性酶来保护自身,这种自抗性酶是体内一些初级代谢途径中管家酶的变体,不但对于活性天然产物具有较好的耐受性,还可以在生产活性天然产物的同时确保宿主体内代谢的正常进行。因而,自抗性基因指导的天然产物研究有效地将活性导向和基因组导向的天然产物发掘策略桥连起来,为精准发掘具有目标活性的新型天然产物提供了有效策略。本文对利用自抗性基因作为探针进行天然产物发掘的代表性研究工作进行了整理和总结,并对研究趋势进行了展望,主要包括:①对于活性已知的天然产物,利用其自抗性基因来定位生物合成基因簇的研究;②以天然产物生物合成基因簇中的自抗性基因为线索,预测产物的作用靶点的研究;③利用天然产物自抗性机制,将具有已知作用机制的活性分子进行快速排重的研究;④利用自抗性基因与天然产物及其活性的内在联系,以目标靶点导向的活性天然产物基因组挖掘;⑤自抗性基因导向的基因组数据挖掘工具的发展情况。 展开更多
关键词 天然产物 自抗性基因 基因组挖掘 生物合成 基因簇
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