合成生物产业成为待开发的宝藏

当前，全球新一轮科技革命和产业变革蓄势待发，大数据技术大大提升了生命科学与生物技术的发展，测序技术的突飞猛进则带动了各种组学技术的快速突破并投入产业应用，生命科学已经进入大数据、大平台、大发现时代。技术的不断进步带来了合成生物学的繁荣，合成生物学家希望利用生物学的强大力量研发出新技术，将合成生物学从无法预知的领域带入可预测的王国。人类有可能按照对生物系统运行法则的认识，以最优化 的方式重新编程，甚至合理引入人造法则，创建出可再造、可调控、可预测的“人造生命”，为人类面临的资源、能源、健康、环境、安全等重大挑战提供崭新的解决方案。

在工业方面，科学家们从“传统生产模式”走向“工厂自动化”，实 现复杂药物化合物的合成。

大量复杂药物的关键中间代谢物及其结构类似物可以采用人工细胞进行合成。将来自细菌、酵母及植物（例如青蒿）等多种酶基因在大肠杆菌 和酵母中进行组装、集成和微调，构建能够合成抗疟药物青蒿素前体青蒿酸的人工细胞，使青蒿素的生产成本显著降低。

此技术能力已经可以用 100 立方米工业发酵罐替代 5 万亩的农业种植，堪称合成生物学的应用典范。人工生物合成青蒿酸、紫杉烯等植物 源药物，以及玫瑰花香精、咖啡因、香料、色素等植物源化学品，已经 开始颠覆传统种植提取的生产模式。例如，以传统方法制造一瓶香气四 溢的 50 克玫瑰精油可能需要 1000 多朵玫瑰花，但合成生物学家们从玫 瑰中提取基因，将其导入酵母菌，就可以像酿造啤酒一样在发酵罐中生 产玫瑰精油。

在生物医药方面，科学家们合成肠道微生物的制药流程，已实现大规模实验室生产。合成的肠道微生物药物可以用于治疗消化道、代谢等重大 疾病。目前，合成生物学家在微生物菌群研究方面也取得不俗的成绩。人类微生物组计划产出的大量研究成果显示了人体微生物和人体健康之间存 在密切的关系，肠道菌群的移植在一些人体疾病的治疗上已显示出强大威 力。但是肠道菌群的复杂性也限制了该技术的临床应用。通过引入合成生 物学的理念和技术，合成肠道菌群将极大提升菌群移植在临床上的应用。

此外，通过合成生物学技术改造噬菌体，可以为人类解决一个棘手的 敌人：对抗生素产生耐药性的“超级细菌”。英国惠康基金会的最新报告 指出，每年全球有大约 70 万人死于抗生素耐药性。合成生物学在应对“超 级细菌”感染方面也显示出良好前景。

在农业生产方面，合成生物学可以从“生物源头”解决粮食问题。

合成生物技术在农业上的应用主要围绕高效光合作用、固氮作用、固碳作用等基本问题，实现粮食产量的提高、品质的提升、环境的改善等， 以应对新世纪越来越严重的人口与社会危机。同时，也促进作物适应高盐 碱等恶劣环境的能力，实现新型智能作物在贫瘠土地的增效增产。

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