“有賴于前面雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，以及人類(lèi)基因測(cè)序技術(shù)發(fā)展，使得我們對(duì)現(xiàn)有的生命系統(tǒng)有了相對(duì)比較深入的了解，可以在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行生物體系工程化的設(shè)計(jì)，甚至是改造。”
在12月19日的“光明科學(xué)城·2020工程生物創(chuàng)新大會(huì)”上，中國(guó)科學(xué)院院士、上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)鄧子新在其主旨演講中表示，今天生命科學(xué)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)重大質(zhì)變的關(guān)口，而合成生物學(xué)這門(mén)新興的學(xué)科已經(jīng)開(kāi)始向醫(yī)藥健康、環(huán)境等各個(gè)領(lǐng)域有了不同程度的滲透。
簡(jiǎn)單而言，合成生物學(xué)就是一個(gè)構(gòu)建的過(guò)程，相當(dāng)于用工程學(xué)的方法搭建生物體。它也被稱為繼DNA雙螺旋發(fā)現(xiàn)所催生的分子生物學(xué)革命和“人類(lèi)基因組計(jì)劃”實(shí)施所催生的基因組學(xué)革命之后的第三次生物技術(shù)革命。
鄧子新長(zhǎng)期從事微生物代謝的分子生物學(xué)研究，主攻放線菌遺傳學(xué)及抗生素生物合成的化學(xué)生物學(xué)。他在演講中表示，現(xiàn)階段的合成生物學(xué)開(kāi)始以用途為導(dǎo)向、工程化為理念對(duì)生物體系進(jìn)行全視角、多維度的研究，“就像我們要建一座房子，根據(jù)需求進(jìn)行一個(gè)藍(lán)圖的設(shè)計(jì)、備料、施工、裝修，在這個(gè)過(guò)程中間要考慮各方面的適配性、延伸的功能等等，各方面超越自然的設(shè)計(jì)使得我們某一個(gè)建筑、某一個(gè)機(jī)器具有更新的性能。”
他概括道，合成生物學(xué)是一個(gè)學(xué)科高度集成，“堪比機(jī)械工程和土木工程的學(xué)科，所以是人工設(shè)計(jì)構(gòu)建新的生命系統(tǒng)，使得它具有非天然或者是優(yōu)于天然的功能。”
鄧子新在演講中以青蒿素舉例。中國(guó)科學(xué)家屠呦呦因發(fā)現(xiàn)青蒿素獲得2015年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，但要知道的是，光靠天然原料來(lái)滿足全世界抗瘧劑的需求顯然是不現(xiàn)實(shí)的。“青蒿素原來(lái)從黃花蒿里面提取的，后來(lái)把它變成微生物工程，通過(guò)兩種酵母來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)。”
鄧子新同時(shí)提到，合成生物學(xué)并不是一門(mén)純粹的應(yīng)用學(xué)科，“它實(shí)際上可以對(duì)重大的科學(xué)問(wèn)題、科學(xué)難題提供新的研究手段，同時(shí)它可以革新和顛覆傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)。”
這方面典型的案例他提到維生素E。2018年，“維生素E合成工藝創(chuàng)新取得重大突破”被評(píng)為湖北十大科技事件之一，武漢大學(xué)藥學(xué)院劉天罡教授基于鄧子新與湖北能特科技有限公司建立的院士專家工作站平臺(tái)，創(chuàng)造性采用微生物發(fā)酵合成的法尼烯為中間體來(lái)合成維生素E前體異植物醇，進(jìn)而合成維生素E，自此顛覆了國(guó)外壟斷幾十年的化學(xué)全合成技術(shù)。中國(guó)維生素E合成技術(shù)水平及產(chǎn)能也迅速領(lǐng)先全球，一舉填補(bǔ)中國(guó)長(zhǎng)期沒(méi)有維生素E完整產(chǎn)業(yè)鏈的空白。
“中國(guó)一躍成為維生素E的生產(chǎn)大國(guó)，而且成本很低、過(guò)程很安全、建設(shè)投資也少、效率很高、純度也高。”鄧子新還強(qiáng)調(diào)，生物合成法對(duì)維生素E產(chǎn)業(yè)的顛覆還在于契合綠色環(huán)保，“生產(chǎn)過(guò)程中的能耗、污染等各個(gè)方面都有很大的改進(jìn)，而且減少碳排放65%以上。”
鄧子新總結(jié)道，這是合成生物學(xué)顛覆化工行業(yè)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的一個(gè)示范案例，是合成生物學(xué)成功的一個(gè)典范。但這樣的案例不會(huì)成為個(gè)例，鄧子新認(rèn)為，今后的合成生物學(xué)“會(huì)帶動(dòng)傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)向高端產(chǎn)業(yè)升級(jí)、轉(zhuǎn)型。”
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