合成生物学,干细胞和脑科学.docxVIP

四、引领未来生物经济的合成生物学 (成都分馆 先进工业生物技术情报团队) 合成生物学是在近年新兴的前沿交叉学科，融合了生物学、工程学和信息科学等学科的理论、方法和工具。合成生物学通过重构酶、遗传线路图和细胞等新的生物学组分和装置，或重新设计现有的生物学系统，来构建具有新功能或新特性的器官，以及创造自然界中尚不存在的生物学组分和系统，进而生产有用的产品。合成生物学将会在农业、医药、能源、化工和环保等领域发挥重大影响，引领未来科学技术发展的重大变革。 合成生物学当前的核心研究是构建和组装新的生命有机体，从而人工设计新的高效生命系统，进行产品与材料的生产。2010年5月，美国克雷格·文特尔研究所创造出了世界首例由人造基因组控制的细胞，该成果的发布将合成生物学研究再次推向科研前沿，引起了学术界、工业界乃至公众的广泛关注。此方面的重要现实应用之一是医学和药物设计。例如，加州大学伯克利分校在2006年通过改造酵母代谢途径，实现抗疟疾药物青蒿素的前体的生产。经过多年的研究，该校在2013年又成功实现了青蒿素的半合成，成为青蒿素合成研究过程中的一个里程碑式的突破。基于这项研究成果，法国赛诺菲制药公司已启动了半合成青蒿素的大规模生产。另外，2012年4月，英国剑桥大学在实验室条件下研发出模拟DNA的分子，利用该项成果制备新药可降低或消除药物的毒副作用。 DNA存储器是合成生物学的一个重要尖端方向，DNA作为数据存储媒介的潜力长时期吸引着研究人员的目光。2012年5月，美国斯坦福大学通过将噬菌体的基因片段拼接到大肠杆菌的DNA中，研制出了一种可擦写16次的记忆系统。2012年8月，哈佛医学院实现了将DNA存储能力提高1,000倍的编码技术。2013年1月，欧洲生物信息学中心已将莎士比亚的154首十四行诗编码在DNA上，这成为DNA存储方法迈向实用性的里程碑事件。 合成生物学研究的另一个重要尖端方向是活体细胞计算机，即在活体细胞内部构建简单计算机的研究工作，期望利用类似于计算机程序的方法来控制细胞的代谢网络、生长和分裂。2013年3月，美国斯坦福大学利用DNA和RNA制成生物晶体管，为活体???胞计算机的研发跨出了关键性的一步。 合成生物学研究已取得了一定的突破性成果，在充分进行风险评估和有效监管的前提下，它将是一个拥有巨大潜力的研究领域。合成生物学家期望有一天人类能设计一个可以操作计算机并将自身“打印”的基因，以此方式生产工业产品，这将是在不对环境造成破坏的前提下解决环境污染、食品和能源短缺的一种有效方案。一些科学家预计合成生物学将创造21世纪的“晶体管”，带来工业生产模式的新变革，为生物经济的发展注入强劲动力。 五、干细胞 (上海生命科学特色分馆 人口健康与医药科技情报团队) 干细胞是一类具有自我复制能力的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞，鉴于这种特性，通过将干细胞或相关衍生产品移植入患者体内，替换损伤的细胞，将为多种“绝症”的治疗带来希望，同时也可能为疾病的治疗带来革命性的变革。2012年，日本京都大学教授山中伸弥和英国发育生物学家剑桥大学博士约翰·戈登因在细胞核重编程研究领域的杰出贡献而获得诺贝尔生理学与医学奖，成为干细胞领域的一个里程碑，再次彰显出该领域巨大的发展前景及国际科研界对该领域的重视。从2011年开始，韩国、加拿大和新西兰等国家陆续批准了干细胞产品(纯化干细胞)上市销售，为干细胞的初步产业化奠定了基础。 在科研方面，目前国际上大部分干细胞研究仍然以干细胞自我更新和分化的机理等基础领域为主，其中又以干细胞的命运调控最受关注。胚胎干细胞一直是开展干细胞基础研究的重要细胞类型，尽管具有强大的临床应用潜力，而且胚胎干细胞全球唯一一例临床试验目前已经获得积极结果，但想要实现其全面的临床应用仍然面临伦理的阻碍。诱导多能干细胞(iPSC)是近年来干细胞领域最重大的突破之一，自诞生便成为国际干细胞界的研究焦点，2012年日本科学家将iPSC诱导成为卵子并成功孕育小鼠成为该领域又一突破性的进展，为不育症的治疗开辟了一条新的道路；尽管目前iPSC相关研究尚不足以支持其进入临床，但日本为了维持在该领域国际领先地位，已经进行了相关临床试验的申请。转分化领域被视为iPSC的替代技术，同样获得了广泛关注，目前科研人员已经成功实现了成体细胞向成体干细胞的转分化，以这种方式获得的干细胞较iPSC具有更高的安全性，进一步推进了“人造干细胞”用于疾病治疗的进程；肿瘤干细胞是近年来干细胞领域的新兴方向之一，鉴于其可能是肿瘤发生、发展的根源，获得了越来越多的关注，然而目前尚未获得具有里程碑意义的成果。 我国在国际干细胞研究的各热点领域均有布局，且从整体科研水平看，我国已经跻身国际干细胞领域的领先行列。在干细胞命运调控等基础研究中，我国已经拥有了良好