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生物合成技术?

一、合成生物技术背景和意义

合成生物将使全球颠覆性科技创新进入空前密集活跃的时期,新一轮科技革命和产业变革开始重构全球创新版图、重塑全球经济结构。国家科技部于“十二五”期间,在“863”“973”计划中启动了合成生物学研究项目,实质性地推动了这一学科的发展。国家《“十三五”生物技术创新专项规划》,将合成生物技术列为“构建具有国际竞争力的现代产业技术体系”,把合成生物作为“发展引领产业变革的颠覆性技术”之一。科技部已经设立“合成生物学重点专项”,2018年合成生物专项36项支持资金7亿0628万元,该专项总体目标:围绕物质转化、生态环境保护、医疗水平提高、农业增产等重大需求,突破合成生物学的基本科学问题,构建几个实用性的重大人工生物体系,创新合成生物前沿技术,为促进生物产业创新发展与经济绿色增长等做出重大科技支撑。

二、合成生物技术原理

2010年10月合成生物学的奠基者之一,美国斯坦福大学的教授通过标准化,设计和改造生物系统所需的生物元件得以界定,其功能得以刻画和抽象化;通过从去耦合,人造生物系统的复杂性,包括生物元件之间的相互作用得以规范化,从而最大程度上降低了人造生物系统出现故障的可能性;通过模块化,人造生物系统的复杂功能可以被拆解为功能上相互独立的模块,每个模块可以进而被拆解为对应的生物元件,从而为生物系统的设计与组装提供了理性指导。

三次生物科技革命,引领科技产业颠覆性发展:

第一次生物科技革命以沃森、克里克发现DNA双螺旋结构为标志,人们从分子层面对生命的探索更加深入;

第二次生物科技革命以人类基因组计划的完成,标志着探秘基因组学有了新的工具和方法;

第三次生物科技革命(合成生物)以编码基因,甚至创造生命,来解决各种现实问题,在社会生产生活各个方面有着巨大潜力和应用前景。

合成生物学的主要研究内容分为三个层次:

一是利用现有的天然生物模块构建新的调控网络并表现出新功能;

二是采用从头合成方法人工合成基因组DNA;

三是人工创建全新的生物系统乃至生命体。

三、微生物合成生物技术的特征:

一是学科交叉汇聚日益紧密,拓展了科学发现与技术突破的空间。生命科学与化学、信息、材料、工程等学科交叉融合,正在加速孕育和催生一批如合成生物技术、类脑人工智能技术等具有重大产业变革前景的颠覆性技术;

二是传统意义上的基础研究、应用研究、技术开发和产业化的边界日趋模糊,科技创新链条更加灵巧,创新周期大大缩短;

三是现代生物技术迅猛发展,取得了一系列重要进展和重大突破,加速向应用领域演进,广泛应用于绿色制造、生物医药、健康、农业、能源和环境等与国计民生和国家安全密切相关的重要领域,金融资本已成为生物技术领域创新创业的重要推手,已经成为推动经济发展的核心驱动力。

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