隨著醫學與現代信息技術、生物材料技術等的深度交叉融合,極大地促進了醫學科技發展,以人工智能、生物大數據、基因組學技術、合成生物技術、基因編輯、腫瘤免疫治療等為核心的技術突破,推動了以生命科學為支撐的醫學科技發生深刻變革。其中,以基因組設計合成為標志的合成生物學是繼“DNA 雙螺旋發現”和“人類基因組測序計劃”之后,被眾多學者認為有望掀起第三次生物技術革命。
那么什么是合成生物學呢?下面小編帶您了解一下~~
什么是合成生物學
作為21世紀生物學領域新興的一門學科,合成生物學是分子和細胞生物學、進化系統學、生物化學、信息學、數學、計算機和工程學等多學科交叉的產物。
合成生物學是指人們將“基因”連接成網絡,讓細胞來完成設計人員設想的各種任務。例如把網絡同簡單的細胞相結合,可提高生物傳感性,幫助檢查人員確定地雷或生物武器的位置。再如向網絡加入人體細胞,可以制成用于器官移植的完整器官。
合成生物學與基因工程把一個物種的基因延續、改變并轉移至另一物種的作法不同,合成生物學的目的在于建立人工生物系統,讓它們像電路一樣運行。
合成生物學發展史
2000年,美國波士頓大學生物醫學工程教授James Collins創建了典型的基因回路(gene circuit)——基因雙穩態回路;
2002年,美國Wimmer 實驗室,使用已知基因組序列,利用化學合成的方法,制造了歷史上第一個人工合成的病毒——脊髓灰質炎病毒,實現了人工合成感染性病毒;
2003年, 美國J. Craig Venter 實驗室合成了5.8×105 堿基對的生殖道支原體全基因組,首次實現了人工合成微生物基因組;
2006年,誘導性多功能干細胞技術(Induced Pluripotent Stemcells, iPS)產生;
2010年5月,J. Craig Venter 實驗室報道了首例“人造細胞”的誕生,并將其命名為“辛西婭”(意為“人造兒”)。他們利用化學方法合成基因組,將其植入一個去除原有遺傳物質的單細胞細菌(山羊支原體)中,使這個受體細胞可在實驗室進行繁殖,使之成為“地球上第一個由人類制造的可進行自我復制的新物種”,向人造生命形式邁出關鍵一步;
2014年,首個人工合成酵母基因組染色體在酵母細胞內正常發揮功能;同年,CRISPR/Cas9基因剪輯技術獲得美國專利授權;
2014 年,美國麻省理工學院Domitilla Del Vecchio 和Ron Weiss 為降低不同原件的組合所帶來的不確定性,引入了一種方法,可以實現對生物回路進行可靠預測。利用這一合成生物基因回路,可以檢測環境里特定分子并做出相應的應答,該方法可以用于診斷癌細胞的存在,然后靶向釋放殺死這些癌細胞的藥物;
2016年,世界上首個人工合成基因組細胞生物誕生。