合成生物学在医学中的应用

合成生物学是21世纪初出现的一门重要前沿交叉科学。在医学领域中,对利用合成的生物学回路来弥补功能异常以达到治疗目的,有越来越多的探讨,正促使医学合成生物学诞生。合成生物学(synthetic biology)是2000年出现的一门融汇生物学、工程学、化学和信息学等学科而成的交叉科学。目前对合成生物学的定义还存在不同认识,较普遍接受的观念是:①为了应用目的,重新设计现存的自然生物学系统;②设计和建造全新的生物学元件、回路和系统。从这样的观念出发,合成生物学与有机     

从首个合成细胞看合成生物学的现状与发展

合成生物学是一门新兴交叉学科,诞生至今已在医药、能源、环境、农业等多个领域展现出巨大的应用前景和发展潜力,对探索生命起源与进化等生物学基本问题亦发挥重要作用.随着2010年5月首个合成细胞的诞生,合成生物学再次引起了社会各界的高度关注和广泛讨论.欧美等国已在合成生物学领域开展多项研究并已取得诸多成果.为了推动和促进这一新兴学科在中国的发展,本文在阐明合成生物学概念及研究内容的基础上,一方面综述了合成生物学的研究现状及国内外发展,分析了合成生物学所面临的机遇与挑战;另一方面,对合成生物学未来的发展,尤其是在中国的发展作出展望.     

展望2020年科学图景(一)

英国《自然》杂志就今后十年发展趋势这一话题咨询了一批世界领先的科学家和决策者,请他们列举各自所在学科领域面临的重大问题、主要原因以及迫切需要采取的应对措施。所涉及的领域包括:网络搜索、微生物组、个性化医疗、低碳社会、心理健康、人族古生物学、合成生物学、大学职责、全球治理、天文学、药物发现、人口统计学、化学、美国国立卫生研究院、土壤、激光、生态学、代谢组学等。为使读者及时了解科学技术可能给我们带来的新变化,本刊特将这组文章全文译出,以飨读者。     

合成生物学与人工生命体

计算机出问题不能工作了,通常我们会选择重装操作系统,而类似的想法在活的细胞中也能够实现.这是怎么回事呢?2007年10月6日,基因组研究先锋美国克雷格·文特尔研究所(J.Craig Venter Institute)已成功地合成了生殖支原体(Mycoplasma genitalium)的基因组.     

2013年度全球十大科学人物

●2013年12月18日，英国《自然》杂志网站公布了该刊评出的“2013年度全球十大科学人物”。这些在2013年度重要科学事件的中心人物因在各自领域做出突出贡献而当选,其中两位华人榜上有名,分别是位列第一的张锋（FengZhang）和位列第七的中国禽流感专家陈化兰。     

《自然》:2014年值得期待科技成就

<正>展望2014年将实现或有望实现的重大科学技术成就,去年末,英国《自然》杂志就相关领域的这些技术作了如下介绍。转基因猴子多个研究团队都希望创造出有免疫系统缺陷或脑部疾病的转基因灵长类动物,尽管这可能引起伦理方面的忧虑,但也将令人们更深入地了解与人类相关疾病的疗法(小鼠模型可能并不适合这一类型的人类疾病研究)。这一研究或会用     

2008年十大科学突破

国际权威杂志《科学》去年底推出专刊——《年度突破》，公布了该杂志评选出的2008年度十大科学突破。在上榜的10项重大科学突破中，生命科学领域占据了半壁江山——     

2010年十大科学进展

2010年12月16日,美国《科学》杂志公布了该刊评选的2010年十大科学进展。     

青蒿素合成生物学及代谢工程研究进展

青蒿素生物合成途径仅见于青蒿, 但其"上游"途径为真核生物所共有, 可望通过"下游"途径重建, 在真核微生物(如酵母)中全合成青蒿素. 过去10 年来, 青蒿素合成基因被国内外研究团队陆续克隆并导入酿酒酵母细胞, 已成功合成青蒿酸及双氢青蒿酸等青蒿素前体. 由于酵母缺乏适宜的细胞环境, 尚不能将青蒿素前体转变成青蒿素. 因此, 青蒿依然是青蒿素的唯一来源, 凸显出继续开展青蒿种质遗传改良的必要性. 我国科学家采用"开源"或"节流"等策略,已相继培育出多种转基因青蒿植株或品系, 为实现青蒿素的高产、稳产奠定了坚实的基础. 同时, 青蒿素生物合成的限速步骤尤其是终端反应机制已基本得到阐明, 有助于开展青蒿素形成与积累的环境模拟及仿生, 从而为彻底缓解青蒿素的供求矛盾创造先机. 本文最后讨论了产青蒿素前体微生物专利的作用及中国避免这些专利壁垒的方法.     

生物电路的前景

●多年来,科学家一直在改造DNA片段。创造出了多种基因工程植物或动物．为人们提供了新的掌握生命的机会。“搭建生命积木的合成生物学”一文作者、波士顿大学生物医学专家詹姆斯·柯林斯（James Collins）。长期致力于改造生命体。并赋予其新的功能。就这一领域的未来前景,《自然》杂志专程采访了他。     

面向合成生物学的机器学习方法及应用

机器学习的目标是设计可以根据先验知识和观测数据不断改进其性能的算法.该算法可以帮助机器从大量的数据中提取知识,从而提升其在特定任务上的性能.作为数据驱动的方法,机器学习可以有效利用高通量实验技术产生的大批量生物数据,实现合成生物体的功能预测与智能化设计,改变合成生物学的研究范式.本文首先介绍机器学习在合成生物学领域广泛...     

搭建生命积木的合成生物学

●合成生物学能为我们带来什么？随着科学家对DNA“读写”能力的进一步提高。生物工程学创造出了更多的奇迹。如果给人类装上声纳．我们会像蝙蝠一样在黑暗中旅行吗？如果人类有从阳光中吸取能量的基因．我们是否会像植物一样进行光合作用？利用生物学和工程学手段。科学家正在改变着世界……     

合成生物学在活体功能材料构建上的应用

材料是人类赖以生存与发展的物质基础,代表了一个时代科学技术成果的最前沿.近年来飞速发展的合成生物学,通过改进现有系统或构建全新的生物体系,极大地促进了对生物本身的了解,拓宽了生命科学的应用范围.将构建的生物体系进一步结合材料科学中的设计工具及方法,便诞生了活体功能材料这一概念及领域.与传统材料不同,活体功能材料以活体细胞为结构单体组装材料,活体细胞本身成为材料的工程化设计工具以及技术设想和实现途径的基本单元.将编程后的工程活细胞组装、裁剪成具有生物系统特性的活体功能材料,将活体细胞的自我修复能力等特性融入材料,进一步拓展了原有材料的性能.本文将着重介绍活体功能材料的产生、发展及近年来取得的相关成果,在此基础上对活体功能材料未来的发展进行展望.     

合成生物学必须直面的五项挑战

有关合成生物学的一些报道给人的感觉是:操纵生命的能力似乎仅仅被想象力操控。或许不久以后,研究人员可以对细胞进行"编程",从可再生来源(renewable source)中生产出大量的生物燃料,或检测毒素的存在,或按照人体的需要释放精确的胰岛素,等等。     

面向二十一世纪的生物学

２１世纪将属于生物学,但是在哪些领域有可能最先取得重大突破呢？请看来自《新科学家》杂志千年生物学会议的报道── 如今,我们能够克隆猪,培育胚胎干细胞,甚至截取基因并任意将其植入不同的生物物种;而且,我们很快就能将含有３０亿个碱基对的人类遗传密码全部破译。那么,哪些领域有可能在新世纪率先取得重大突破呢？ 当 ３８位世界一流生物学家在当代最有影响的生物学家之一、加州理工学院院长戴维·巴尔的摩（Ｄａｖｉｄ Ｂａｌ－ｔｉｍｏｒｅ）的带领下,在２０００年４月初相聚于科罗拉多州的落基山脉高峰基斯通时,这一问题便…     

人类基因组计划十岁了!

为纪念人类基因组计划(HGP)执行10周年,《自然》杂志4月1日推出一组"人们基因组计划10年"的专题稿,邀请了几位重要当事人撰文,从中人们可以读到这一领域的重量级科学家对基因组科学如何应用到治病防病健康领域的思考,并随着他们走进后基因组时代的第一个十年——使基因组研究成果真正造福于人们的日常健康。——编者     

盘点2004年十大科学突破

全球最权威的科学期刊之一——美国《科学》杂志推出了“2004 年最重要的十大科学突破”的报道。其中,“火星上曾经存在水”这一发现排名第一,而印度尼西亚“小矮人”等其他九项发现紧随其后。     

西红花苷生源途径解析及其合成生物学研究进展

天然产物是新药研发的重要资源,具有显著的抗疟疾、抗肿瘤、抗病毒感染等作用.珍稀名贵中药西红花的活性成分为西红花苷,属于脱辅基类胡萝卜素类化合物,具有保护中枢神经系统及预防心脑血管疾病的药理活性.西红花苷资源匮乏、价格高昂,极大限制其药物开发及临床应用.本文从西红花苷的化学表征、生物合成途径解析及合成生物学研究进行综述,展示了西红花苷的光谱学和质谱学特征,阐述其完整生物合成途径的解析,介绍了利用微生物细胞工厂生产5种西红花苷的最新突破.据此,进一步提出开展不同物种西红花苷生物合成途径关键酶的进化机制、合成生物学关键技术探索和条件优化等研究,以推动西红花苷工业化生产及新药研发,为西红花苷来源的中药资源可持续发展提供理论基础和方法指导.     

"哈勃"太空望远镜的十五年

自1990年4月25日至今,“哈勃”太空望远镜已经在空间轨道上运行了15年,拍下了750000幅图像,每周向地球送回了120吉字节(GB)的数据,被一些时事评论员誉为有史以来最成功的天文任务。但现在这个“带病工作”的望远镜也许到了该退休的时候了。为此,《自然》杂志网站回顾了“哈勃”太空望远镜15年的工作生涯并展望了下一代空间望远镜。     

完成第九和第十号人类染色体完整图谱

据《自然》杂志报道，科学家已经绘制出人类第九号和第十号染色体的完整基因图谱，这两个人类染色体与包括癌症、糖尿病和阿尔茨海默氏症有关。