我来简单介绍一下合成生物学的研究内容及合成级别分类。
合成生物学的研究内容主要包括生物元件、基因线 路、代谢工程以及基因组工程。合成生物学的基本思 想与计算机科学类似,在DNA层面有目的地改造、设 计基因,合成标准化的基因元件(有特定功能的氨基 酸或核苷酸序列,如启动子、终止子、阻遏子、增强 子等)构建特定的代谢回路,再组装成系统,并获得 具有特定功能的人工生命系统(菌种、细胞等)。
根据合成的不同级别,合成生物学可以分为分子级 别、亚细胞级别、细胞级别、组织乃至以上级别。 分子级别的合成是改造一切生物体的基础,应用最 为广泛的方法是通过生化手段合成寡核苷酸、肽 段,甚至全基因。在亚细胞层面上,主要开展的是 关于人造细胞器的研究,比如人工合成叶绿体、线 粒体、染色体,以实现特定功能。目前最受关注的 是细胞级别的合成,通过改造细胞,既可以生产长 链二元酸、角鲨烯、法尼烯等特定物质,也可以在 细胞或病毒的现有基础上构建特殊功能,为发酵 (底盘细胞改造)、医学(各类免疫细胞疗法、溶 瘤病毒)等各个领域的应用直接提供材料。最具代 表性的技术是改造免疫细胞,在免疫细胞上增加嵌 合抗原结构,以形成对肿瘤识别能力更强的Car-T 技术。就组织及以上级别而言,合成技术目前尚处 于研究阶段,研究方向包括生物打印技术、依托支 架形成人工组织等等。类器官是目前研究进度较快 的方向,在患者体外构建一个类似体内的器官环 境,形成患处器官的“替身”,在“替身”上针对 性给药,从而更加精准地筛选药剂并确定剂量,最 后转移至患者身上完成实际治疗。
