聊聊合成生物學（一）——什么是合成生物學
合成生物學是一個新興的交叉學科，融合了生物學、工程學、信息學等多個學科，2024年1月被列入國家重點推動的未來產業(yè)。合成生物學的目的是設計和構建新的生物部件和系統(tǒng)，或者重新設計已有的天然生物系統(tǒng)，從而能夠實現自然界中并不存在的功能。通俗地說，就像小朋友搭樂高一樣，把DNA元件當做樂高積木塊，組裝產生新的功能，甚至新的生命體。
從產業(yè)角度來看，合成生物學就是以生物基材料替代化石基材料（石油、煤炭等），以生物技術路線替代傳統(tǒng)化工技術路線。想象一下，讓細菌自己生產藥物，在細胞內直接合成各種材料或能源，讓微生物或者植物來降解污染……聽起來就很酷炫。
合成生物學的核心策略
合成生物學怎么做到這一切呢？它采取的核心策略稱為DBTL——即“設計-構建-測試-學習”的循環(huán)。
01 設計（Design）
根據已知的生物學知識，規(guī)劃設計基因和代謝通路，就像規(guī)劃樂高積木的圖紙。這個過程中通常需要用到信息學的技術，來預測生物系統(tǒng)的行為。
02 構建（Build）
包括基因合成、基因編輯、基因組裝和遺傳轉化等過程，將設計好的基因導入到細胞中，構建出新的“細胞工廠”。
03 測試（Test）
確認構建出的“細胞工廠”能夠正常工作，測試“細胞工廠”生產的產品是否符合我們的要求。這里涉及到發(fā)酵工程、分析測試技術、高通量篩選技術等平臺。
利用信息學技術，對測試數據進行分析學習，根據分析結果修正和優(yōu)化原有的設計，開始新的DBTL循環(huán)。
通過連續(xù)迭代優(yōu)化，最終實現理想的性能。DBTL其實是工程學研究的套路，研究者將這個套路用在合成生物學上，希望能用工程的方法創(chuàng)造更多可能。
合成生物學與傳統(tǒng)生物學的區(qū)別
合成生物學起源于傳統(tǒng)生物學，但也有明顯區(qū)別。我們熟知的分子生物學、生物化學、細胞生物學等理論學科，關注的是描述和理解生命的基本過程，側重于“自上而下”的理論研究。而合成生物學是用工程的方法論去做研究，重點是模塊化、標準化和可預測性，類似于工程學中的設計和建造過程，更側重于“自下而上”的應用導向。而與以往的生物技術相比，合成生物學的方法論更為明確，對定量可控的要求更高。
正因為存在這樣的差異，雖然大多數合成生物學上游原料酶與分子生物學工具酶品種相同，但合成生物學原料更加強調標準化、模塊化和工程化，對穩(wěn)定性、級聯反應兼容性、批次間差異等指標更為敏感，對生產企業(yè)的研發(fā)能力、生產規(guī)模、質量管理也提出了更高的要求。
愚公生物面對國內合成生物學產業(yè)對上游原料的迫切需求，經過多年積累，目前已成為國內DNA/RNA工具酶品種最為齊全的供應商。未來愚公生物將進一步深入理解合成生物學對原料的特殊要求，努力為為中國合成生物學行業(yè)提供更多優(yōu)質、經濟、使用方便，且擁有自主知識產權的原料酶產品。
