作者:倪思洁 姜天海 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/12/3 18:09:41
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中科院深圳先进院的“七娃”出世了

 

继“DNA双螺旋发现”和“人类基因组测序计划”之后,世界正酝酿着第三次生物技术革命,新的革命很可能诞生于一个新兴前沿交叉学科——合成生物学。

“这一学科不仅有潜力帮助我们解决人类社会面临的诸多挑战,而且能让我们从‘造物’这一全新的视角,来揭开基础生命科学的奥秘。”中科院深圳先进技术研究院(以下简称先进院)研究员刘陈立说。

12月2日,当合成生物学研究所(筹)正式成立时,刘陈立有了一个新身份——“先进院合成生物学研究所筹建所长”。

作为先进院的第七个研究所,合成生物学研究所已经汇聚了合成生物学前沿力量的国际化团队,有望成长为屹立东方、影响世界的合成生物学研究机构。

汇聚高端人才打造三大中心

刚刚诞生的“七娃”,源自合成生物学工程研究中心。它肩负着一大使命:打破学科研究的“天花板”,探寻生命创造的基本原理,目标直指“合成生命”。

“合成生命就好比把一辆车的所有零件都拼装起来,并让它具备运行功能。”刘陈立说。

承担这一使命的是一支成立仅3年,平均年龄36岁,却已经在诸多前沿项目上领跑全国的团队。生物功能分子合成进化、基因线路设计原理、酵母染色体合成……部分研究已经实现与国际先进水平并跑。

这要得益于顶尖国际人才的汇集。“研究所已经吸引了来自国际合成生物学领域的顶级大牛,以及海内外有志于从事合成生物学的青年科学家。”刘陈立表示,目前,该研究所已经拥有3个由中美院士牵头的中心和12个由海归项目负责人牵头的实验室。

通过凝练,研究所形成了三大中心——定量合成生物学研究中心、合成生物化学研究中心、合成基因组学研究中心。

定量合成生物学研究中心由刘陈立为主任,将利用数理建模方法与先进工程技术对合成生命体系进行定量设计合成与分析,以提高对合成生物的理性设计与可预测能力,揭示生命的本质。合成生物化学研究中心由美国工程院院士杰·基斯林(Jay D. Keasling)出任主任,旨在改造工业微生物体。合成基因组学研究中心由美国科学院院士杰夫•布卡(Jef Boeke)担任名誉主任兼科技委员会主席,将推动“国际基因组编写计划”在中国的落地。

“预测未来,不如创造未来,我们希望年轻的团队能够发挥‘敢为天下先’的精神,在科学的征途上不断前行。”先进院院长樊建平说。

牵头中国人类基因组编写计划

2016年6月2日,国际科学家宣布将筹资1亿美元启动“人类基因组编写计划”,目标包括在10年内合成一条完整的人类基因组,把合成大型基因组的成本降低为现在的千分之一。

如果说1990年至2003年开展的“人类基因组计划”聚焦基因测序,让科学家能够“阅读”基因组,那么“人类基因组编写计划”则是聚焦基因构建,让科学家能够“编写”基因组。

“今天,虽然基因组测序技术仍在以极快的速度发展,但构建基因的能力仍基本局限于少量短的片段,限制了对生命的了解。”布卡说。

目前,我国科研人员在作为“人类基因组编写计划”的基础性计划——Sc2.0计划中表现突出,世界已合成的6条酿酒酵母人工染色体中,中国科研人员完成了其中四条。

12月2日,在合成生物学研究所成立的同时,“国际基因组编写计划·中国”项目正式启动。“这意味着我国正在从合成生物学国际合作研究的跟随者逐步转变为主导者,在合成生物学领域承担越来越重要的国际角色。”刘陈立说。

先进院合成生物学研究所筹建副所长、合成基因组学研究中心主任戴俊彪表示,计划启动之后,科研人员将会正式启动Sc3.0项目,对酿酒酵母基因组进行深度设计重编,在解析基因组功能的同时,全面提升酿酒酵母的工业适应性。

“全基因组设计需要非常严苛的条件,我非常期待先进院合成生物学研究所的新老成员将为此做出的贡献。”布卡说。

打造生命工程的加速器

生物学研究常被戏称为“劳动密集型工作”,因为不断重复的实验、海量的分析数据非常浪费人力和时间是生物学研究中“不必要的必需”。同样,“合成生命体”也需要大量循环研发。

提高效率是全世界生命科学家的期望。“合成生物大设施是工程化试错性实验必需的核心平台。”刘陈立说。

数据显示,杜邦公司花了15年时间人工研发1,3-丙二醇,每年需要575人;而阿米瑞斯公司利用全自动化研究精油分子时,只用了1.5年的研发时长,每年利用了10个人的研发工作量。

十数倍的效率提升,让全球生命科学家看到了光明的前景。目前,多个发达国家已着手布局合成生命体设施。在我国,探索预研合成生物学研究设施建设,被列入《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012—2030年)》的总体部署。

如今,深圳即将建设世界一流的合成生物重大科技基础设施,并建设合成生物学国际创新研究院,促进合成生物颠覆性技术的创新与工程化应用,服务于我国经济社会的可持续发展。先进院合成生物学研究所也将从中起到关键性作用。

“它不仅会降低生物产业进入门槛,吸引多学科领域人才,而且会催生全新的产业链,实现高端自动化生物仪器制造的国产化。”刘陈立表示,大设施建成后,将成为生物技术与信息技术有机融合、科技与产业有机融合的具有国际水准和引领作用的生命科学研发中心、生物产业创新中心,将为我国建成世界科技创新强国做出突出贡献。

 
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