中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 設(shè)計與合成可預(yù)測的生命體，不僅是合成生物學(xué)領(lǐng)域的核心科學(xué)問題，也是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等各大領(lǐng)域應(yīng)用的必要前提。合成生命體往往具有高度復(fù)雜性，這決定了其需要海量的工程化試錯性實驗，即需要快速、低成本、多循環(huán)地完成“設(shè)計—構(gòu)建—測試—學(xué)習(xí)”這一閉環(huán)。

例如，合成生物學(xué)研究中一個重要的方向是利用分子元件創(chuàng)建基因線路，并利用這些基因線路重編程細胞，賦予它們新的能力。然而，人工設(shè)計的基因線路很難完全按照預(yù)期工作，往往需要數(shù)周或數(shù)月的時間進行反復(fù)調(diào)諧，這主要是因為人們對基因線路核心設(shè)計原理的理解有限，且目前仍缺乏多元化、表征詳細的優(yōu)質(zhì)元件。應(yīng)對這一難題的最有效手段，是工程化、大批量測試多種元件及多種線路組合，獲取海量實驗數(shù)據(jù)并分析改進。即通過“設(shè)計—構(gòu)建—測試—學(xué)習(xí)”這一閉環(huán)，深入掌握基因線路的設(shè)計原理，同時積累大批優(yōu)質(zhì)元件，從而讓合成生物學(xué)的基因線路設(shè)計變得更加直接和可預(yù)測，提高研究效率。

顯然，海量的工程化試錯實驗將遠遠超出傳統(tǒng)的勞動密集型研究范式的能力范疇，因而亟需一種變革性的工程化研究平臺。工程化平臺能夠快速積累經(jīng)驗知識，是實現(xiàn)生命體可預(yù)測合成的科學(xué)基礎(chǔ)；在其之上，逐步推廣生物元件、基因線路、代謝途徑、基因組、生物系統(tǒng)乃至多細胞體系的標準化，最終實現(xiàn)對生命體的理性設(shè)計與可預(yù)測的合成。本文將介紹全球合成生物學(xué)研究的一些工程化平臺，及其上下游機構(gòu)的發(fā)展案例、創(chuàng)新機制與趨勢。