合成生物学报告：第三次生物技术革命中的机遇与挑战

Waclaw Szybalski 于 1970年首次创造了“合成生物学”一词，为该领域提供了一种通用语言。1977年，Frederick Sanger 发表了一篇题为《DNA Sequencing by Enzymatic Synthesis》的开创性论文，为 DNA 测序革命奠定了基础。1978年，Smith、Arber 和 Nathans 因发现限制性内切酶（DNA合成的关键工具）而获得诺贝尔奖。随后，在1978年，对第一个基因组进行了测序（PhiX174），并合成了第一个基因（长度为207个碱基对 ）。

20世纪90年代，两家基因合成公司——GeneArt（现为赛默飞世尔科技的一部分）和 Blue Heron Biotech分别成立。2005年，Chan、Kosuri和Endy合成了第一个病毒：噬菌体 T7.1，这标志着完整病毒的首次全合成。2010年涌现了一些大药企与合成生物企业的交易合作事件，如罗氏和 Evolva Holdings（药物发现和开发）、辉瑞和 MorphoSys（蛋白质药物开发）以及诺华和 Synthetic Genomics（DNA 疫苗）。

2014年3月来自约翰霍普金斯大学和纽约大学的科学家团队首次成功合成真核染色体。这一合成生物学里程碑表明，一个小团队可以在不使用大量资源的情况下设计和合成完整的染色体。2015年8月，斯坦福大学的一组研究人员宣布，在罂粟植物中发现的用于产生阿片类药物分子的完整生物合成途径已被设计成酵母生物体这是当时酵母中最复杂的生物合成途径。它证明了酵母作为底盘有机体的价值。

2016年6月，一群领先的科学家提出了一项新的大规模合成生物学计划：人类基因组编写计划 (HGP-Write)。HGP-Write 是一个使用合成生物学工具的大规模基因组合成项目，包括标准化基因、全基因组合成和CRISPR/Cas9 基因编辑等。该提案的意义在于它有可能成为多种合成生物应用的驱动力。

随着人类基因组计划的启动与系统生物学的兴起，合成生物技术得到了快速的发展。其实质是基于工程学的原理，通过在试错过程中引入标准化实验手段，按照特定目标设计、修饰及构建合成生物体系，从而推动生物学从标准化、定量化和通用性等角度系统地形成工程化发展。这种方式突破了原有的生物自然进化的局限，能够定向合成出自然界全新的化合物。

在《2016—2045年新兴科技趋势报告》中也明确提出， “合成生物科技”是最值得关注的科技及发展趋势之一，并认为“合成生物科技的进步，将推动人类跨入生物科技的新纪元”。

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