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吐露科技生态
2020/03/10

观点:打造合成生物学社群

观点:打造合成生物学社群

原文:Ces O, Elani Y. Community building in synthetic biology. Exp Biol Med (Maywood). 2019 Mar;244(4):281-282.

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合成生物学可以概括为一个致力于设计生物部件、系统和设备,跨越多个尺度的的研究领域。有三个主要类别的动机:(i)新类型生物学,最终可以用于工业/技术/医药应用; (ii)利用一个“通过构建而理解”的方法作为一种工具,来增加我们对然界基本过程的理解,和(iii)洞察生命的起源的相关问题,并使分子构建模块是如何结合在一起从而产生生命。


合成生物学可以从两个相对的方向来研究。自上而下的方法是从生命系统开始,利用分子生物学和遗传/代谢工程技术对它们进行重新设计,以便引入新的功能。自下向上的方法包括从分子水平开始,逐步提高,产生更加复杂的细胞模拟结构。


根据定义,这个领域的边界是模糊的,什么可以算作合成生物学,什么不可以算作合成生物学,这经常是一个争论的话题。不过,人们普遍接受的是,这是一门跨越并连接多个学科的学科,将分子科学家、工程师、医生、计算机科学家和生物学家聚集在一起。计算科学家可以模拟工程生物分子结构,数学家可以设计生物网络,化学家可以利用分子自组装的原理自下而上地产生合成细胞,而生物化学工程师则可以为工业生物技术的有用目的重新设计生命系统。然而,只有通过结合各种方法、汇集知识和使用协同的专门知识,才能实现该领域的真正潜力。


合成生物学有一个建立以社群为基础的传统,近年来涌现了几项,每一项都针对合成生物学领域的不同领域。最典型的例子是每年一次的国际基因工程机器(iGEM)竞赛,年轻科学家在夏季开发新的生物系统,目的是促进合成生物学工具的系统、公开和透明的开发。这个社群主要由本科生和他们的实验室组成,在13年的时间里从31名成员增加到5400名成员。相关活动包括BioBrick项目,一个用于合成生物学设备组装的标准化生物部件的开放注册表。到目前为止,注册表中包含了超过20,000个元件。通过这些努力,加上美国、欧洲和英国涌现出的各种正式和非正式的学术网络,社区已经成为合成生物学生态系统的一个决定性特征,而且这个生态系统还在不断增长。尽管大多数网络都集中在自上而下的方法上,但自下而上的合成生物学中心和研究所正在逐渐形成,包括Build-a-Cell、BaSyC和MaxSynBio。与此同时,社群运营的工作室,如hackspaces,已经进入了合成生物学领域,在DIYBIO.org上注册了超过100个(https://diybio.org/)。令人兴奋的是,这一领域不仅向学术界开放,而且向普通公众开放。


正是在这些更广泛的社群建设努力的背景下,我们与我们的学术伙伴共同发起了fabriCELL:一个由从事从下而上细胞制造的研究人员组成的泛伦敦网络。这是利用我们的集体专业知识、建立合作关系、参与行业、与公众互动的一个平台。为了使这一努力取得成功,必须有青年学者队伍来支持该地区的长期增长。正因为这个原因,英国和其他地方建立了许多探索合成生物学主题的博士研究生培训中心。fabriCELL与现有的博士培训计划密切合作。其中在伦敦帝国理工学院,包括化学生物学博士训练中心,物理科学家开发新分子工具和技术研究生物系统包括人工细胞,细胞仿生学的博士奖学金项目(由利华休姆信托赞助),探讨了在细胞尺度生物系统和非生物系统之间的接口。


随着合成生物学的成熟,越来越需要像这样的社群与相关学科建立桥梁,特别是随着该技术在现实世界中的应用变得更加显著。预计影响最大的一个领域是实验生物学和医学。工程细胞、合成细胞和新的生物分子一直被期待为治疗的新途径,这些工程物种和生物系统之间的相互作用是一个活跃的研究领域。为此,1903年创刊的《实验生物学与医学》(Experimental Biology and Medicine)杂志作为同类期刊中历史最悠久的期刊之一,将合成生物学作为一个新的门类推出。


这一专题是对期刊类别的首次贡献,增加了该期刊探索生命科学前沿方面的传统。该期刊涵盖了广泛的合成生物学领域,包括植物合成生物学、原细胞研究、人工细胞治疗剂、细胞模拟物的无细胞合成和蛋白质重组、合成细胞膜的形态设计。本刊编辑希望对自下而上和自上而下的合成生物学实验,以及一般实验生物学和医学读者都有一定的参考价值。



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