張先恩：合成生物學(xué)及分析化學(xué)
【化工儀器網(wǎng) 人物訪談】2019年4月23日，由中國化學(xué)會主辦，中國化學(xué)會色譜專業(yè)委員會、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所和復(fù)旦大學(xué)承辦的第22屆全國色譜學(xué)術(shù)報(bào)告會及儀器展覽會在上海光大會展中心國際大酒店順利落下帷幕。
在大會的閉幕式上，來自中科院生物物理所張先恩研究員帶來了題為《合成生物學(xué)及分析化學(xué)》的報(bào)告。
張先恩先是回顧了過去150年時(shí)間生命科學(xué)里程碑事件。1859—1900年，經(jīng)典遺傳學(xué)建立，孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳學(xué)規(guī)律，提出遺傳因子，摩爾根將遺傳因子鎖定在染色體。1950年左右，發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，開啟了分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)，催生了基因生物技術(shù)。到了2000年左右，啟動(dòng)和完成了人類基因組計(jì)劃HGP，通讀人類遺傳密碼，生命科學(xué)研究進(jìn)入組學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)時(shí)代。
在合成生物學(xué)方面，也有很多突出的進(jìn)展。早在1913年，美國Ledus就提出了合成生物學(xué)與生命機(jī)制；德國的Hobom&Klinik于1980年研究了基因操縱打開合成生物學(xué)大門；2000年，美國的Kool重新定義了合成生物學(xué)。后來直到2018年，中國的張大偉研究了28個(gè)異源基因從頭合成微生物B12，在這期間，中國在合成生物學(xué)方面也發(fā)表了很多很好的文章。
接下來，講到了合成生物學(xué)的科學(xué)意義。張先恩表示，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，開創(chuàng)了分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)及基因生物技術(shù)；研究人類基因組學(xué)，“讀基因組”的時(shí)候，表示生命科學(xué)進(jìn)入組學(xué)時(shí)代和系統(tǒng)生物學(xué)時(shí)代；探索合成生物學(xué)，“編寫基因組”時(shí)，生命科學(xué)已經(jīng)進(jìn)入設(shè)計(jì)與重望生命時(shí)代。
合成生物學(xué)是具有顛覆性的，它突破了生命科學(xué)的現(xiàn)有認(rèn)知，是生物柔性體系與工程剛性理念的不協(xié)調(diào)，對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線有顛覆作用，是高階合成生物體系。目前，合成生物學(xué)主要任務(wù)是針對工業(yè)合成、合成醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境安全的重大技術(shù)需求，以實(shí)現(xiàn)性人工合成生物及其重大應(yīng)用為目標(biāo)，設(shè)置3+1的個(gè)主要任務(wù)、包括11個(gè)任務(wù)模塊、47研究方向，重點(diǎn)解決合成生物設(shè)計(jì)的基本科學(xué)問題，提高人工生物體系的構(gòu)建能力，創(chuàng)新合成生物關(guān)鍵技術(shù)，提高合成生物使能技術(shù)與安全評估等基礎(chǔ)能力。
張先恩還說到，分析化學(xué)在合成生物學(xué)中的機(jī)會包括：基因組學(xué)，先進(jìn)的測序技術(shù)、轉(zhuǎn)錄組；代謝組學(xué)分析，代謝流分析(底物、中間代謝物，產(chǎn)物)；細(xì)胞微環(huán)境分析，ROS、pH、離子、細(xì)胞微區(qū)；合成生物傳感器，細(xì)胞傳感器、復(fù)合酶組裝及順序催化傳感；納米生物器件，自組裝合成DNA器件，RNA器件，蛋白器件。合成生物學(xué)對于分析化學(xué)的需求是增加通量、動(dòng)態(tài)、高靈敏。
近些年來，合成生物學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,使其在醫(yī)藥、能源、環(huán)境等方面得以廣闊的應(yīng)用,增進(jìn)了人類健康,改善了人類環(huán)境,提高了人類的生活水平。張先恩這篇《合成生物學(xué)及分析化學(xué)》的報(bào)告更是讓我們看到了合成生物學(xué)在分析化學(xué)領(lǐng)域的各種可能，在未來，合成生物學(xué)的健康持續(xù)發(fā)展還有更長遠(yuǎn)的路要走，這也需要學(xué)術(shù)界、政府和公眾的共同努力！
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