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在最近一期的《Current Opinion in Biotechnology》，英國(guó)科學(xué)家Rainer Breitling和 Eriko Takano綜述了近期合成生物學(xué)領(lǐng)域的最新進(jìn)展。

在這篇綜述中，他們回顧了合成生物學(xué)的發(fā)展。合成生物學(xué)的逐漸成熟，讓科學(xué)家和工業(yè)界能夠基于微生物系統(tǒng)合成藥物分子和其他高附加值的化合物。從前些年僅僅存留于概念，即如何進(jìn)行大規(guī)模的基因改造和化學(xué)分子合成路徑設(shè)計(jì)，到如今進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用級(jí)別，合成生物學(xué)已經(jīng)取得了巨大成就。 科學(xué)家們還提到了很多全新的計(jì)算生物學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)手段，介紹了這些工具對(duì)合成生物學(xué)的影響。

制藥行業(yè)的發(fā)展注定需要傾注時(shí)間、精力和資金。如何發(fā)現(xiàn)并合成高效的藥物分子，具有很重要的意義，這也是合成生物學(xué)關(guān)注的問(wèn)題。然而，為什么是合成生物學(xué)扮演這樣的角色？主要原因有兩個(gè)。第一，很多有效的藥物分子是純天然產(chǎn)物，比如早期的抗生素類分子。這些天然的分子的合成本來(lái)就是生物體的自然途徑，因而通過(guò)微生物系統(tǒng)合成這樣的產(chǎn)物也相對(duì)比較簡(jiǎn)單。第二，生物體的復(fù)雜性決定了分子合成的路徑具有復(fù)雜的多級(jí)調(diào)控，而合成生物學(xué)的生物工程方法可以很好的研究利用這些調(diào)控機(jī)制。

對(duì)于這樣的微生物系統(tǒng)，實(shí)際上還有很多未知的等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。如今，隨著測(cè)序技術(shù)成本降低，微生物基因組和宏基因組測(cè)序變得更加方便。相信在不久的未來(lái)，合成生物領(lǐng)域就如同新大陸一樣等著我們?nèi)ヌ剿鳌?/p>

如何更好的應(yīng)用合成生物學(xué)呢？合成生物學(xué)是一門工程學(xué)，它也有著工程學(xué)的基本特點(diǎn)。就像信息革命時(shí)代的電路板和標(biāo)準(zhǔn)元器件一樣，合成生物學(xué)正逐漸發(fā)展著自己的標(biāo)準(zhǔn)元器件——“生物磚”（Biobrick）。（例如，iGEM是針對(duì)大學(xué)生每年一度的合成生物學(xué)競(jìng)賽，旨在促進(jìn)“生物磚”的標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)于合成生物學(xué)的促進(jìn)起著很大作用。）通過(guò)基本元器件的組裝，全新的生物合成路徑將成為可能。

在發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化合成生物元件的過(guò)程中，有很多的方法和原則。比如，我們可以在已知生物基因組中發(fā)掘生物合成路徑并加以利用，又或者，我們可以從頭設(shè)計(jì)從未有過(guò)的新的合成途徑。開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的表達(dá)系統(tǒng)和基因轉(zhuǎn)移系統(tǒng)也很重要，因?yàn)檫@會(huì)使表達(dá)元件在不同的生物體中轉(zhuǎn)移，能使得合成的分子來(lái)源于不同生物，具有不同的生物活性。同時(shí)，復(fù)雜的生物合成路徑需要很多精細(xì)的設(shè)計(jì)和“系統(tǒng)調(diào)?！保柚?jì)算生物學(xué)這一良好的工具建立模型能夠讓我們更加深入地認(rèn)知和設(shè)計(jì)化學(xué)分子合成的“生物磚”。

最后，作者們寫道，“合成生物學(xué)已經(jīng)進(jìn)入了全新的時(shí)代”?；谖⑸锏纳锖铣上到y(tǒng)日漸成熟，“生物磚”日漸標(biāo)準(zhǔn)化，大量生物合成元件標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)即將建立。未來(lái)的生物制藥行業(yè)，在合成生物學(xué)的促進(jìn)下，已經(jīng)看到了新的曙光。