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合成生物学期刊

2023-12-10 04:23 来源:学术参考网 作者:未知

合成生物学期刊

ACS(美国化学学会)合成生物学是一个同行评审 的,美国化学学会出版的科学杂志。它开始在2011秋季出版接受论文,而第一期月刊刊登在一月2012。[ 1 它涵盖了所有方面的合成生物学,包括分子,系统,和合成的研究。杂志主编是克里斯托弗 Voigt(麻省理工学院)。

合成生物学的发展历程

早期的安全性应用的合成生物制药可能会适当处理现有的管架构,生物医药,特别是在载实验室和生产设施。但是,进一步发展在这一新兴领域有可能带来重大的挑战,美国政府的监督,根据一份新的报告作者迈克尔Rodemeyer弗吉尼亚大学的。合成生物学的承诺重大进展的领域,如生物燃料,特种化学品,农业和生物药物产品。在新的生活,旧瓶装:调节第一代产品的合成生物学,Rodemeyer审查优点和缺点使用美国现有的监管框架的生物技术,以支付新产品和新工艺启用的合成生物学。据Rodemeyer ,初步合成生物学的产品将相对简单的修改目前的技术和才能解决现有的生物技术法规只有少量的修改。然而,随着技术的发展,监管机构,如环境保护局和食品与药物管理局将面临挑战,评估潜在的风险和是否有足够的控制,特别是如果复杂的合成微生物释放到环境中。今天的风险评估的做法和法律,如有毒物质控制法和联邦食品,药品和化妆品法案,根本不是设计来处理二十一世纪的科技进步。“在合成生物学的成熟,美国国会和政策制定者应该考虑如何合理化和现代化的管理新的融合技术,而不是试图鞋拔子每一个新的领域的技术发展到原有法律书面的一组不同的问题和潜在的风险, ” Rodemeyer争辩。“这将是容易贬谪讨论监督次要。但是拖延承担风险。富有成效的对话可能会变得更加困难作为合成生物学的发展和利益相关者成为他们的意见分歧有关利益和风险。在现行的监管架构是为生物技术自然起点合成生物学监督。但最好的框架是拼凑而成棉被,几十年旧准则和法律,可能会阻碍创新,削弱了公众的信任,承诺和妥协的好处synbio说, “大卫Rejeski ,主任展望与治理项目,伍德罗威尔逊国际学者中心。“决策者,工业,和其他关键利益相关方应立即开始讨论的基本问题,不论是现有的法规将与先进的合成生物学,如果没有,什么样的变化,可能需要确保安全的开发和应用科学。 ” 拉特瑙研究所的一个单位,荷兰皇家艺术和科学院,描述synbio作为融合的分子生物学,信息技术和纳米技术,从而导致系统设计生物系统(biosystem)。美国被认为是世界领先的这一新兴科学领域。卢克斯研究,然而,政府的资金索赔更协调在欧洲,由欧洲联盟的第六框架计划(第六框架) ,它提供数百万欧元的资金synbio研究。公司和风险资本家的投资数亿美元的资金进入初创喜欢Amyris ,LS9和Gevo 。有人估计,到2015年,有五分之一的化学工业(价值一万八点零零零亿美元)可以依赖合成生物学。合成生物学藉由设计组装生物元件与系统,来测试基因体(genosome)运作的规则,或使生物体执行新的功能,在生医制药、能源环保等层面有极大的应用潜力。微软公布了资讯产业10 年后的预测短片,让人们对未来有无限的想象。然而,你能想象10 年或20 年后的生物学与生物科技又会是什么面貌吗,合成生物学(shythetic biology),目前正描绘未来的一切无限可能。早在1974年,波兰遗传学家斯吉巴尔斯基(Waclaw Szybalski),就已经预言了生物学可能的未来:一直以来我们都在做分子生物学描述性的那一面,但当我们进入合成生物学的阶段,真正的挑战才要开始。我们会设计新的调控元素,并将新的分子加入已存在的基因组(genome)内,甚至建构一个全新的基因组。这将是一个拥有无限潜力的领域,几乎没有任何事能限制我们去做一个更好的控制回路。最终,将会有合成的有机生命体出现。合成生物学可能源自于发现能“剪接”DNA的酵素之时。合成生物学的研究1978年,诺贝尔生医奖颁给发现DNA 限制酶的纳森斯(Daniel Nathans)、亚伯(Werner Arber)与史密斯(Hamilton Smith),当时斯吉巴尔斯基在《基因》期刊中写了一段评论:限制将带领我们进入合成生物学的新时代。利用限制剪接DNA的方式,分子生物学家得以分析各个基因的功能,并将观察的结果记录下来,成为各个基因的功能性描述。这样的工作正由全世界数以万计的科学家进行中,为人类累积对生命与基因组的了解。然而,可预见的未来是,新的合成或复合生命体可能由此诞生。1994年中科院曾邦哲发表系统生物工程的基因组蓝图设计与生物机器装配、生物分子电脑与细胞仿生工程等仿生学与基因工程的整合概念,1999年曾邦哲用“genomic intelligence”表述可人工编制基因组程序和设计细胞内分子电路系统的“artificial biosystem”概念图,以之区别于“artificial life”,从而正式提出计算机学和仿生学、转基因工程的细胞分子机器的设计与装配研究。《科学美国人》(Scientific American)杂志编辑比艾罗(David Biello)曾经用过一个简单的比喻,来说明什么是合成生物学:如果将生命比作电脑,那么,由许多核酸组成的程式码——基因体,就是生命的作业系统(operating system)。合成生物学想做的就是,透过创造或改写基因组,让生命表现出预期的行为,执行预定的工作。然而,有时候我们会把生命的程式写“坏”了,就像你把电脑的作业系统弄坏了一样;电脑会因此开不了机,而生命机器也会因此不正常或是死亡。藉由尝试错误(trial and error)的过程,累积成功与失败的经验,人们就会渐渐了解生命程式的规则与语法,进而掌握撰写生命蓝图的法则。为了控制生命机器的行为表现,我们需要将控制逻辑写到生命的作业系统——基因体之中。控制逻辑是工程学(engineering)的专业领域,因此合成生物学必须结合工程学与生物学等学门,为一跨领域的研究学门。能与合成生物学结合的领域包括:分子生物学、基因组工程、资讯科学、统计学、系统生物学、电机电子工程等。分子生物学与基因组工程是合成生物学的根基,因为必须透过剪接DNA,才能写出所需要的作业系统;资讯科学、统计学与系统生物学,专精於生物资料的收集、分析与模拟;电机电子工程则是负责控制逻辑回路的设计。合成生物学的目标是透过创造或修改基因组的过程,去了解生命运作的法则,并导入抽象化(abstraction)、标准化(standardization)等工程概念,以进行系统化设计与开发相关应用。

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生物通报道:最近美国科学家利用遗传改造手段对大肠杆菌进行了改造,经过“改装”后的大肠杆菌可以感光,并且在感光后分泌化学物质。这种大肠杆菌可以作为胶片使用,这项科研成果11月24日被Nature杂志以封面故事进行报道。科学家设计了一个细菌系统可以因为红光而出发另一个状态。这个系统包括一个合成传感器激酶,它可以让长在一个平板上的细菌作为生物“胶卷”使用,这种“胶卷”的分辨率可达每平方英寸1亿象素的分辨率。科学家们的这一创造是从蓝藻得到启发的。蓝藻在海洋中依赖光合作用生存,对阳光中的红光特别敏感,在红光照射下能分泌黑色素。早先的研究已发现,蓝藻的光合作用由一系列基因参与,比如,在红光照耀下,有的基因编码具有光敏作用的蛋白质,有的基因编码能分泌黑色素的蛋白质。这种在空间上对大肠杆菌基因表达的控制可以被用来“打印”各种复杂的生物材料。比如:可以对信号通路中特定空间位置和瞬时的磷酸化步骤进行调控。这种遗传工程和生物技术等技术手段的延伸被称为“合成生物学”。它不同于以往的简单的基因插入或敲除,它使不同的生物部分拼凑出一个新生命成为可能。早在更久前就已经有科学家尝试直接利用DNA合成出生命,2002年9月,Science登载了纽约州立大学石溪分校魏玛(E.Wimmer)小组的工作。他们用了3年的时间合成出了脊髓灰质炎病毒(poliovirus)的全基因组序列,共约7500个碱基。经过实验证明,这些人工合成的病毒基因组不仅可以指导合成出与天然病毒蛋白质同样的蛋白质,而且它们同样具有侵染宿主细胞的活力。

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