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張先恩：合成生物學及分析化學
2019年4月23日，由中國化學會主辦，中國化學會色譜專業(yè)委員會、中國科學院大連化學物理研究所和復旦大學承辦的第22屆全國色譜學術(shù)報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《合成生物學及分析化學》的報告。
張先恩先是回顧了過去150年時間生命科學里程碑事件。1859—1900年，經(jīng)典遺傳學建立，孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳學規(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)，開啟了分子生物學和分子遺傳學，催生了基因生物技術(shù)。到了2000年左右，啟動和完成了人類基因組計劃HGP，通讀人類遺傳密碼，生命科學研究進入組學和系統(tǒng)生物學時代。
在合成生物學方面，也有很多突出的進展。早在1913年，美國Ledus就提出了合成生物學與生命機制；德國的Hobom&Klinik于1980年研究了基因操縱打開合成生物學大門；2000年，美國的Kool重新定義了合成生物學。后來直到2018年，中國的張大偉研究了28個異源基因從頭合成微生物B12，在這期間，中國在合成生物學方面也發(fā)表了很多很好的文章。
接下來，講到了合成生物學的科學意義。張先恩表示，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，開創(chuàng)了分子生物學和分子遺傳學及基因生物技術(shù)；研究人類基因組學，“讀基因組”的時候，表示生命科學進入組學時代和系統(tǒng)生物學時代；探索合成生物學，“編寫基因組”時，生命科學已經(jīng)進入設(shè)計與重望生命時代。
合成生物學是具有顛覆性的，它突破了生命科學的現(xiàn)有認知，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，合成生物學主要任務是針對工業(yè)合成、合成醫(yī)學、農(nóng)業(yè)、環(huán)境安全的重大技術(shù)需求，以實現(xiàn)性人工合成生物及其重大應用為目標，設(shè)置3+1的個主要任務、包括11個任務模塊、47研究方向，重點解決合成生物設(shè)計的基本科學問題，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，分析化學在合成生物學中的機會包括：基因組學，先進的測序技術(shù)、轉(zhuǎn)錄組；代謝組學分析，代謝流分析(底物、中間代謝物，產(chǎn)物)；細胞微環(huán)境分析，ROS、pH、離子、細胞微區(qū)；合成生物傳感器，細胞傳感器、復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。合成生物學對于分析化學的需求是增加通量、動態(tài)、高靈敏。
近些年來，合成生物學技術(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用,增進了人類健康,改善了人類環(huán)境,提高了人類的生活水平。張先恩這篇《合成生物學及分析化學》的報告更是讓我們看到了合成生物學在分析化學領(lǐng)域的各種可能，在未來，合成生物學的健康持續(xù)發(fā)展還有更長遠的路要走，這也需要學術(shù)界、政府和公眾的共同努力！
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