上海合成生物学下一个“重磅”成果会是什么?( 二 )
“上海在合成生物学领域基础雄厚 , 整体进入国际合成生物学竞争快车道 。”中国科学院院士、上海交通大学微生物代谢国家重点实验室教授邓子新向解放日报·上观新闻采访人员介绍 。
2008年 , 中国科学院合成生物学重点实验室在上海成立 。2015年 , 上海各高校和科研机构协同成立了合成生物学创新战略联盟 , 这两项重要的举措 , 推动了全国合成生物学在科学探索和产业应用的发展 。
近年来 , 上海科学家构建了全球最大的合成生物学反应大数据系统 , 建立了全球领先的从头合成智能设计体系 , 可实现一周内完成从目标化合物选择到菌株理性选择等研发能力 , 其先进性可与美国国防部高级研究计划局支持的项目相媲美;发展了新型蛋白质分子设计技术 , 蛋白酶K在新冠肺炎检测中得到大规模应用 , 累计供应近1亿人份;甜菊糖苷的两种稀有组分在全球率先实现工业化生产 , 新增销售收入8800万元;开发出新一代光遗传学工具 , 只需每天光照1分钟即可让糖尿病小鼠显著降血糖 。
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新型光遗传学工具光照小鼠、大鼠、兔示意图
【带动上海三大核心产业融合发展】
上海的合成生物学未来向何处去?
“最近 , 有一家投资公司急着要和我见面 , 想了解合成生物学 , 因为‘合成生物学’成为投资的热点 。”中国科学院院士、中科院分子植物科学卓越创新中心研究员赵国屏说 。
但是 , “合成生物学”什么样的成果 , 才能真正在市场上得到价值的承认?赵国屏举例说 , “人类基因组计划”开展之后 , 美国加州海岸“顺势”冒出了一批以“人类基因组”为导向的生物技术创业公司 。但几年之后 , 靠数据吃饭的公司基本销声匿迹了 , 靠技术的公司还在“艰难生存” , 只有靠产品的公司还在发展 。可见 , “有用的产品“才是最终被市场认可的价值 。
因此 , 在“热”中更需“冷”思考 。在赵国屏看来 , 合成生物学最主要的任务 , 是要按人们的需求 , 设计出相应的“产品”——分子机器、细胞工厂、新型药物等等 。但实现这一目标最大的科学技术瓶颈 , 就是理性设计能力太差 , 其背后是对非线性的复杂的生命系统 , 从分子到细胞再到个体的多层次功能和规律的科学认识不到位 。
“最近这次香山科学会议就提出了利用定量生物学 , 强化在认识规律基础上推导出理论模型的‘白箱策略’ 。同时 , 将努力推行在大数据基础上 , 通过‘机器学习’等人工智能手段 , 建立模型的‘黑箱策略’ 。如果再加入合成生物学机器系统产生数据 , 提供试错和验证的工程技术平台 , 那就是两者的结合 , 会有一个质的提升 。”
无独有偶 。日前 , “人工智能预测蛋白质结构”位列国际学术期刊《科学》2021年度十大科学突破之首 。未来 , 与人工智能的融合 , 可能会是合成生物学的一个发展方向;而细胞机器人和混合细胞电子系统的出现 , 则为集成电路与合成生物学的交叉 , 提供了新思路 。
2021年9月 , 上海首家合成生物产业特色园区“南大合成生物产业园”揭牌 , 以实现创新企业从“苗圃—孵化器—中试加速—产业化生产”的功能布局 。可以预见的是 , 合成生物学将成为上海生物医药产业新一轮发展的重要驱动力 。
【前瞻设计 , 将研究目标“再聚焦”】
2021年10月 , 深圳出台了全国首个合成生物学专项扶持政策——《光明区关于支持合成生物学创新链产业链融合发展的若干措施》 。
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