科普园地

像搭乐高积木一样搭建生物,可能吗?

时间:2017-08-04  来源:文宣办 文本大小:【 |  | 】  【打印

  56日下午,来自深圳先进院的“国家青年千人”计划入选者傅雄飞研究员在由南山区科协与中科创客学院主办、深圳市中科钜弘文化有限公司承办的高端科普活动“创新知行荟”上,为南山书城的读者们带来深入浅出的演讲——《合成生物学:像组装机器一样组配生物》,这也是“创新知行荟”高端科普活动的首秀。 

  傅雄飞博士开门见山地解释了“合成生物学”的概念。简单来说,就是像组装机器一样来组配生物,像搭乐高积木一样搭建拥有特定功能的生物。“从事合成生物学的人,最大的梦想就是,随着技术的发展,将来有可能像集成电路设计一样,在计算机上输入一些指令就能设计出一个全新的生物体。”

  为了便于理解,傅雄飞首先介绍了“细胞工厂”:组装汽车需要成千上万个零件,人体、生物界的细胞也像一个工厂,但有一点区别,细胞是可以不断自我复制的“机器”。 

  细胞工厂听起来很神秘,但傅雄飞表示,细胞工厂实际上已经有非常多的应用,比如酱油、醋、酸奶等都是通过细胞发酵来实现的,并不需要通过化学提炼。细胞工厂的优势在于细胞自身高度自动化,可以自我复制、自我修复。 

  合成生物学科研人员所做的事情,就是利用基因工程技术,将细胞转变成工厂,以工程学原理对生物体进行系统设计和工程化操作,生产各种自然物质,设计自然中不存在的元件和系统,以及重新设计原有的生物元素。 

  “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,甚至合理引入自然界不存在的人造法则,创造出可调控、可预测的‘人造生命’,从而催生超级生物技术,”傅雄飞说,这为人类面临的资源、能源、健康、环境和安全等重大挑战提供崭新的解决方案,合成生物学被广泛认为是将改变世界的十大颠覆性技术之一。

  傅雄飞博士介绍,他负责的课题中,其中之一就是利用合成生物学理性设计微生物菌剂来处理海洋和土壤里的油污。海洋里有一些微生物,是可以“吃”石油的,但通常这类原生食油菌的降解效率较低。通过挑选降解能力强的细菌,基于微生物的种间互作,理性设计构建降解菌群,有望显著提升降解效率。 

  目前,合成生物学已经取得了诸多成功案例。比如,日本Spiber公司重编程细菌,使其生产蛛丝,这些蛛丝可用于制造服装;美国加州大学研发人员将抗肿瘤药物模块、程序性死亡模块、群体感应模块通过模块整合,注入到有肿瘤的老鼠身体,达到长时间抑制肿瘤细胞生长的效果。 

  深圳先进院正在重兵布局合成生物学,中科院深圳先进院合成生物学工程研究中心已有9PI实验室和3个企业联合实验室。傅雄飞介绍了先进院多个有前景的项目,比如通过合成细菌来治疗肿瘤,具体来说设计可以钻进肿瘤厌氧区的细菌来治疗肿瘤,研究成果已经在一些动物身上获得了验证。 

  针对抗生素滥用导致“超级细菌”产生、人类可能面临无药可用困境的情况,先进院合成生物学工程研究中心的科研人员正在研究通过人工合成并设计“超级细菌”的天敌——噬菌体,去掉其对人体有害的部分,并提高噬菌体的靶向性