合成生物學1檢視原始碼討論檢視歷史
| 合成生物學1 |
合成生物學是生物科學在二十一世紀剛剛出現的一個分支學科，近年來合成生物物質的研究進展很快。合成生物學與傳統生物學通過解剖生命體以研究其內在構造的辦法不同，合成生物學的研究方向完全是相反的，它是從最基本的要素開始一步步建立零部件。合成生物學與基因工程把一個物種的基因延續、改變並轉移至另一物種的作法不同，合成生物學的目的在於建立人工生物系統（artificial biosystem），讓它們像電路一樣運行。
簡介
合成生物學（synthetic biology），最初由Hobom B.於1980年提出來表述基因重組技術，隨着分子系統生物學的發展，2000年E. Kool在美國化學年會上重新提出來，2003年國際上定義為基於系統生物學的遺傳工程和工程方法的人工生物系統研究，從基因片段、DNA分子、基因調控網絡與信號傳導路徑到細胞的人工設計與合成，類似於現代集成型建築工程，將工程學原理與方法應用於遺傳工程與細胞工程等生物技術領域，合成生物學、計算生物學與化學生物學一同構成系統生物技術的方法基礎。合成生物學是指人們將「基因」連接成網絡，讓細胞來完成設計人員設想的各種任務。例如把網絡同簡單的細胞相結合，可提高生物傳感性，幫助檢查人員確定地雷或生物武器的位置。再如向網絡加入人體細胞，可以製成用於器官移植的完整器官。讓·維斯是麻省理工學院計算機工程師，早在他讀研究生時就迷上了生物學，並開始為細胞「編程」，現在已成為合成生物學的領軍人物。維斯的導師、計算機工程師和生物學家湯姆·奈特表示，他們希望研製出一組生物組件，可以十分容易地組裝成不同的「產品」。研製不同的基因線路———即特別設計的、相互影響的基因。波士頓大學生物醫學工程師科林斯已研製出一種「套環開關」，所選擇的細胞功能可隨意開關。加州大學生物學和物理學教授埃羅維茨等人研究出另外一種線路：當某種特殊蛋白質含量發生變化時，細胞能在發光狀態和非發光狀態之間轉換，起到有機振盪器的作用，打開了利用生物分子進行計算的大門。維斯和加州理工學院化學工程師阿諾爾一起，採用「定向進化」的方法，精細調整研製線路，將基因網絡插入細胞內，有選擇性地促進細胞生長。維斯目前正在研究另外一群稱為「規則系統」的基因，他希望細菌能估計刺激物的距離，並根據距離的改變做出反應。該項研究可用來探測地雷位置：當它們靠近地雷時細菌發綠光；遠離地雷時則發紅光。維斯另一項大膽的計劃是為成年幹細胞編程，以促進某些幹細胞分裂成骨細胞、肌肉細胞或軟骨細胞等，讓細胞去修補受損的心臟或生產出合成膝關節。儘管該工作尚處初級階段，但卻是生物學調控領域中重要的進展。
評價
「合成生物學」更早可追蹤到波蘭科學家Waclaw Szybalski採用「合成生物學」術語，以及目睹分子生物學進展、限制性內切酶發現等可能導致合成生物體的預測。「系統生物學」則可追蹤到貝塔朗菲的「有機生物學」及定義「有機」為「整體或系統」概念，以及闡述採用開放系統論、數學模型與計算機方法研究生物學。隨着計算機、生物信息、基因合成與基因測序等技術的進展，使計算機輔助設計、全基因乃至基因組人工合成成為可能，使生物工程產業化的技術瓶頸可能突破，使生物產業能夠進入工程化與設計化的產業發展，導致了有如「系統科學與自動通訊技術」之間的理論研究與技術轉化互動，系統科學與生物技術、系統生物學與合成生物學之間的密切互動，也將導致系統生物技術的基礎研究向應用開發的轉化（轉化科學、轉化生物學）距離迅速縮短。[1]