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站在未來“造物時(shí)代”的門檻上，合成生物學(xué)發(fā)展將超越生命科學(xué)邊界

2024-06-14

作為一項(xiàng)顛覆性技術(shù)，合成生物學(xué)如何推動(dòng)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展？在今天舉行的2024合成生物學(xué)與生物醫(yī)學(xué)健康大會(huì)上，與會(huì)專家分享了不少這一領(lǐng)域的前沿進(jìn)展。站在未來“造物時(shí)代”的門檻上，合成生物學(xué)正在諸多領(lǐng)域引發(fā)變革，其潛力和應(yīng)用范圍也將超越傳統(tǒng)生命科學(xué)的邊界。

微納技術(shù)打造高效“桌面工廠”

作為一門融合生物學(xué)、工程學(xué)、信息科技等多學(xué)科知識(shí)的前沿科學(xué)，合成生物學(xué)將把人類帶入一個(gè)“物質(zhì)自由”的全新階段，有望改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)深刻變革。

中國工程院院士、華東師范大學(xué)校長(zhǎng)錢旭紅在大會(huì)主旨報(bào)告中表示，發(fā)展合成生物學(xué)的意義在于為宏觀產(chǎn)業(yè)探索全新的底層技術(shù)，“正如潛葉蟲鉆蛀出葉片內(nèi)部的微小管道，這種微納流管道正是未來工廠的原始模板”。

中國工程院院士、華東師范大學(xué)校長(zhǎng)錢旭紅在做大會(huì)主旨報(bào)告

2020年6月，上海啟動(dòng)了“超限制造”市級(jí)重大科技專項(xiàng)。與傳統(tǒng)工廠相比，未來以微納技術(shù)為基礎(chǔ)的制造工廠，可能只需一個(gè)桌面就能容納。“若干年后，一層樓就是一座化工園區(qū)?！卞X旭紅說，這種工廠更小型、更微觀，但效率更高。

他舉例說，利用現(xiàn)有工藝，一個(gè)年產(chǎn)500噸藥物的疊氮化車間占地需2300平方米，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)60小時(shí)，且試劑用量大、易爆炸；改用微納化工技術(shù)后，同等產(chǎn)能的設(shè)備占地僅需180平方米，反應(yīng)停留時(shí)間僅10分鐘，試劑用量將減少1/3。

核酸框架設(shè)計(jì)智能分子機(jī)器

未來健康是合成生物學(xué)的重點(diǎn)發(fā)力領(lǐng)域。華東師大生命醫(yī)學(xué)研究所所長(zhǎng)劉明耀教授帶來了合成生物學(xué)改進(jìn)細(xì)胞治療CAR-T療法的最新進(jìn)展：他們采用非病毒PD1定點(diǎn)整合CAR-T細(xì)胞，避免了原先使用病毒載體的弊端，在臨床上帶來了顯著療效。

中國科學(xué)院院士、上海交通大學(xué)王寬誠講席教授樊春海展示了由新型核酸構(gòu)建的剛性框架結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)單鏈、雙鏈形態(tài)的核酸不同，這種人工合成的新型核酸能在納米空間中精確排布，并將抗體等分子“掛”在框架上。

中國科學(xué)院院士、上海交通大學(xué)王寬誠講席教授樊春海介紹核酸分子機(jī)器

“為何普通感冒容易好，而艾滋病卻很難對(duì)付？這與病毒表面的抗原數(shù)量息息相關(guān)?！狈汉＝忉專忻安《颈砻婵乖袔装賯€(gè)，很容易被抗體抓住，而艾滋病病毒表面只有十幾個(gè)抗原，抗體很難抓，“核酸框架提供了一種很好的工具，幫助我們?cè)O(shè)計(jì)出更有活性的抗體，以對(duì)付更狡猾的病毒”。他透露，科學(xué)家正嘗試用它來創(chuàng)造具有智能的分子機(jī)器。

建立更完善的數(shù)據(jù)治理體系

合成生物學(xué)是生命科技（BT）與信息科技（IT）高度融合的產(chǎn)物。如今，在人工智能（AI）的賦能下，合成生物學(xué)走到了一個(gè)至關(guān)重要的發(fā)展關(guān)口。

中國科學(xué)院院士趙國屏在報(bào)告中指出，在合成生物學(xué)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)已成為構(gòu)建新研究范式的關(guān)鍵要素?！拔覀儚奈疵鎸?duì)過如此復(fù)雜的大數(shù)據(jù)。”趙國屏說，生物醫(yī)學(xué)研究及應(yīng)用數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆炸性增長(zhǎng)，而如何將這些數(shù)據(jù)系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化，是目前面臨的一個(gè)極為重要的挑戰(zhàn)。

中國科學(xué)院院士趙國屏介紹生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)

趙國屏借用“巴斯德象限”來解釋數(shù)據(jù)積累的重要性：在基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究三個(gè)象限之外，還有第四象限——數(shù)據(jù)積累活動(dòng)，“為生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)治理體系，是一項(xiàng)基礎(chǔ)性科技工程。有了基于標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)創(chuàng)新鏈，才能為另外三個(gè)象限的發(fā)展提供穩(wěn)定的支撐”。

趙國屏認(rèn)為，生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)治理應(yīng)用平臺(tái)體系應(yīng)遵循“標(biāo)準(zhǔn)增值、技術(shù)創(chuàng)新、尊重產(chǎn)權(quán)、高效利用”的原則，目前已有不少科研團(tuán)隊(duì)通過合作在這方面進(jìn)行了有益探索。他希望這條路能越走越寬，“前沿探索就是要走出一條新路，而且要不斷走下去，直至走出一條大路”。

作者：許琦敏

文：許琦敏圖：受訪者提供編輯：許琦敏責(zé)任編輯：任荃

轉(zhuǎn)載自文匯報(bào)

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一切皆可造？“合成生物”突然火了，會(huì)如何改變我們生活？

2024-06-14