聊聊合成生物學(xué)（一）——什么是合成生物學(xué)
合成生物學(xué)是一個新興的交叉學(xué)科，融合了生物學(xué)、工程學(xué)、信息學(xué)等多個學(xué)科，2024年1月被列入國家重點推動的未來產(chǎn)業(yè)。合成生物學(xué)的目的是設(shè)計和構(gòu)建新的生物部件和系統(tǒng)，或者重新設(shè)計已有的天然生物系統(tǒng)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)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(chǎn)生新的功能，甚至新的生命體。
從產(chǎn)業(yè)角度來看，合成生物學(xué)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(shù)路線替代傳統(tǒng)化工技術(shù)路線。想象一下，讓細菌自己生產(chǎn)藥物，在細胞內(nèi)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(xué)的核心策略
合成生物學(xué)怎么做到這一切呢？它采取的核心策略稱為DBTL——即“設(shè)計-構(gòu)建-測試-學(xué)習(xí)”的循環(huán)。
01 設(shè)計（Design）
根據(jù)已知的生物學(xué)知識，規(guī)劃設(shè)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(xué)的技術(shù)，來預(yù)測生物系統(tǒng)的行為。
02 構(gòu)建（Build）
包括基因合成、基因編輯、基因組裝和遺傳轉(zhuǎn)化等過程，將設(shè)計好的基因?qū)氲郊毎?，?gòu)建出新的“細胞工廠”。
03 測試（Test）
確認構(gòu)建出的“細胞工廠”能夠正常工作，測試“細胞工廠”生產(chǎn)的產(chǎn)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(shù)、高通量篩選技術(shù)等平臺。
利用信息學(xué)技術(shù)，對測試數(shù)據(jù)進行分析學(xué)習(xí)，根據(jù)分析結(jié)果修正和優(yōu)化原有的設(shè)計，開始新的DBTL循環(huán)。
通過連續(xù)迭代優(yōu)化，最終實現(xiàn)理想的性能。DBTL其實是工程學(xué)研究的套路，研究者將這個套路用在合成生物學(xué)上，希望能用工程的方法創(chuàng)造更多可能。
合成生物學(xué)與傳統(tǒng)生物學(xué)的區(qū)別
合成生物學(xué)起源于傳統(tǒng)生物學(xué)，但也有明顯區(qū)別。我們熟知的分子生物學(xué)、生物化學(xué)、細胞生物學(xué)等理論學(xué)科，關(guān)注的是描述和理解生命的基本過程，側(cè)重于“自上而下”的理論研究。而合成生物學(xué)是用工程的方法論去做研究，重點是模塊化、標準化和可預(yù)測性，類似于工程學(xué)中的設(shè)計和建造過程，更側(cè)重于“自下而上”的應(yīng)用導(dǎo)向。而與以往的生物技術(shù)相比，合成生物學(xué)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(shù)合成生物學(xué)上游原料酶與分子生物學(xué)工具酶品種相同，但合成生物學(xué)原料更加強調(diào)標準化、模塊化和工程化，對穩(wěn)定性、級聯(lián)反應(yīng)兼容性、批次間差異等指標更為敏感，對生產(chǎn)企業(yè)的研發(fā)能力、生產(chǎn)規(guī)模、質(zhì)量管理也提出了更高的要求。
愚公生物面對國內(nèi)合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)對上游原料的迫切需求，經(jīng)過多年積累，目前已成為國內(nèi)DNA/RNA工具酶品種最為齊全的供應(yīng)商。未來愚公生物將進一步深入理解合成生物學(xué)對原料的特殊要求，努力為為中國合成生物學(xué)行業(yè)提供更多優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟、使用方便，且擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的原料酶產(chǎn)品。
