(25)-9.4 展望化学生物学导论

第四节展望

2004年合成生物学被美国MIT出版的《技术评论》评为“将改变世界的10大新技术之一”。美国生物经济研究协会2007年发表了题为《基因组合成和设计未来：对美国经济的影响》的研究报告。合成生物学的意义加速合成生物系统工程化的进程验证和深化对于生物现象的理解伦理问题和争议我们制造生命后，会不会肆意对待所有生命，包括人类生命？加拿大生物伦理学组织ETC团体主任帕特·穆尼说，文特尔制造出了“一个基架，在此基架上人们几乎可以制造出任何东西”，“它可以用于研究新型药物，也可以用于对人类产生巨大威胁的生物武器”。合成生物学使用合成的致死的和有毒的病原体进行恐怖主义袭击、生物战或种种恶意使用。例如新的或改变了的致病病毒或细菌；制造产生毒素的合成有机体。合成生物学大事记1828年，Wohler利用氰酸铵合成尿素。1953年，Miller通过放电合成氨基酸，模拟原始地球的有机物发生过程。1965年9月17日，中国合成了第一个人工合成的蛋白质——结晶牛胰岛素。1968年，Khorana等合成了核苷酸及基因密码子。1970年，Khorana等首次用化学方法人工合成了有77个核苷酸对的酵母丙氨酸的结构基因。1972年，Price和Conover等的实验室各自用反向转录酶合成了家兔和人的珠蛋白基因，这是首次合成真核生物的基因。1973年8月，Khorana等又合成了具有126个核苷酸对的大肠杆菌酪氨酸tRNA基因，但并没有转录功能。1973年11月，StanleyCohen和HerbertBoyle等精确地把基因或者DNA片段插入其他细胞中，从而建立了重组DNA技术。1977年，美国加州大学的Boyer等用化学方法合成了人生长激素抑制因子的基因。

1979年，Khorana等合成了酪氨酸阻遏tRNA以及酪氨酸tRNA基因。1981年11月20日，中国合成酵母丙氨酸转移核糖核酸。尚辅网/2000年1月，Gardner等在大肠杆菌中构建了基因开关(Toggleswitch)，一个合成的双稳态基因调控网络。Elowitz等构建了第一个合成的生物振荡器——压缩振荡子(Repressilator)。这两项事件标志着合成生物学作为一项新的领域正式产生。尚辅网/2000年11月，Brenner等设计向细胞DNA中参入天然不存在的碱基的方法来发展人工遗传系统，支持人工生命形式。2001年，Schultz实验室向大肠杆菌蛋白质生物合成装置中添入新的组分(tRNA/氨酰—tRNA合成酶组合)，使之能通过基因生成非天然的氨基酸。2002年8月，Cello等制造了第一个人工合成的病毒——脊髓灰质炎病毒。尚辅网/2003年7月，Keasling等在美国劳伦斯伯克利国家实验室设立合成生物学部，并在大肠杆菌中成功地建立了合成青蒿素的网络，使得青蒿素价格降低到原来的1/10。2003年8月，Schultz实验室又发明了一种向酵母中加入非天然氨基酸密码子的方法，成功地向蛋白质中导入了5种氨基酸。2003年12月，Venter小组合成了噬菌体φX174的基因组。2004年6月，第一届合成生物学国际会议在美国麻省理工学院召开。2004年10月，美国、加拿大与日本的学者合作将收集到的1918年西班牙流感病毒的DNA片段进行分析，并据此人工合成了该株流感病毒编码HA和NA蛋白的基因，进而获得了新的流感病毒。该病毒表现出与西班牙亚型流感病毒相近的致病性。。尚辅网/2004年12月，Libchaber小组尝试创造了一个模拟人造生物——“囊生物反应器”(Vesiclebioreactors)，其组成部分来自不同的生物材料：由蛋清中的脂肪分子和大肠杆菌细胞提取物组成。“囊生物”内的基因可控制合成α-溶血素(α-hemolysin)。

2005年8月，美国旧金山举行了合成生物学会议，讨论了合成生物学在药物开发、细胞编程和生物机器人方面的潜在应用，以及随之而来的生物安全、伦理、法律等问题。

2005年11月，美国麻省理工学院的研究人员在大肠杆菌中加入一个合成的传感器激酶，使细菌能对不同光照条件作出应答。

2006年，Keasling实验室将多个青蒿素生物合成基因导入酵母菌中产生了青蒿酸，并通过对代谢网络不断改造和优化，使产量实现了数量级水平的提高。尚辅网/2008年2月，Venter小组人工合成了生殖支原体的基因组DNA，这是第一个人工合成的原核生物基因组。2008年12月，Becker等设计并合成了重组的蝙蝠SARS样冠状病毒。2009年2月，日本东京大学和科学技术振兴机构的TomohisaSawada等应用纳米技术合成了只有1对碱基对的世界最短的双链RNA片段和只有3对碱基对的双链DNA片段。2010年1月，美国Cell杂志和英国Nature杂志同时为合成生物学创建10年发表专题社论，并提出合成生物学将面临的挑战。尚辅网/2010年5月，Venter小组人工合成了蕈状支原体基因组，并在山羊支原体细胞中成功复制、翻译并传代，实现了第一个具有人造基因组的活细胞。2010年10月，Venter小组使用8个只含有60个核苷