合成生物学迎来重大突破：从设计生命到解决环境问题

合成生物学迎来重大突破：从设计生命到解决环境问题

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nature

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来源

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https://www.nature.com/subjects/synthetic-biology

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https://www.nature.com/research-intelligence/artificial-cells-and-synthetic-biology

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https://www.nature.com/articles/s41587-024-02401-1

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https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11046031/

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https://faculty.ecnu.edu.cn/_s14/yhf/main.psp

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https://isynbio.siat.ac.cn/

近日，合成生物学领域迎来重大突破：国际合成酵母基因组项目（Sc2.0）成功构建了首个合成真核生物基因组，这一里程碑式的成就标志着人类在生命科学领域迈出了重要一步。

Sc2.0项目始于一个雄心勃勃的目标：重新设计并合成酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的全部16条染色体。这个由多国科学家组成的联盟，通过创新的合作模式和先进的技术手段，最终完成了这一看似不可能的任务。

项目采用了一种类似“特许经营”的协作模式：核心设计团队负责使用计算机辅助设计（CAD）软件制定统一的设计规则，然后将具体任务分配给不同实验室。每个实验室负责一条或几条染色体的合成和表征工作，同时可以根据自身特点选择不同的技术路线。这种模式不仅大大加快了项目进度，还促进了不同研究团队之间的交流与合作。

合成过程中，研究人员开发了一系列新技术，如大片段DNA组装、染色体替换和功能验证等。这些技术突破为未来更大规模的基因组工程奠定了基础。

项目成果远超简单的基因组复制。研究团队不仅合成了原有的16条染色体，还额外构建了一条全新的“新染色体”，这条染色体包含了所有核糖体RNA基因。这种创新性的设计为未来基因组的模块化改造开辟了新途径。

合成酵母基因组的成功，不仅展示了人类对生命本质的深刻理解，更为未来的技术应用提供了无限可能。例如，通过精确改造酵母细胞，可以生产出更有效的药物、更清洁的生物燃料，甚至实现个性化医疗。

在合成生物学的另一个前沿领域，科学家们正在开发能够检测和降解环境污染物的工程细菌。这些经过基因改造的微生物，可以像“智能传感器”一样，精准识别特定的污染物，并通过生物降解作用将其转化为无害物质。

廖志华教授团队在Nature Communications上发表的最新研究，揭示了惕佫酰假托品（一种具有神经保护作用的化合物）的生物合成机制，并在大肠杆菌中实现了高效生产。这一发现不仅为帕金森症等神经退行性疾病的治疗提供了新希望，也为利用合成生物学技术生产高价值化合物开辟了新途径。

这些突破性进展展示了合成生物学的巨大潜力。通过精确设计和改造生物系统，科学家们正在为解决人类面临的重大挑战（如疾病治疗、环境污染和资源短缺）提供创新解决方案。随着技术的不断进步，我们有理由相信，合成生物学将在未来发挥越来越重要的作用。