艾瑞婷，于振行

    合成生物学作为一个新兴的前沿学科，由于其巨大的潜在应用价值而成为各国政府争相抢占的资助领域和各科研机构的研究热点。近年来，合成生物学在生物能源、生物医药和生命合成等领域取得了长足发展和重要突破。本文就合成生物学取得的重大科研进展及其国际、国内发展形势进行综述。

    合成生物学是以工程学和生物学为基础，以创新为导向迅速发展起来的新研究领域。高通量、低成本的基因测序技术、DNA 合成技术及其公司化运作，为该领域发展奠定坚实基础。合成生物技术通过多学科交叉集成，从天然生物系统中获取各种元件，将其合理组合，形成标准化、可替换、工程化的功能模块，实现用现代工程科学理念构建和改造生物系统。合成生物学一方面探索生命内在运行模式和进化等基础科学问题，另一方面则直接面向产业，通过对现有生物体的理性目标化改造产生直接效益，为解决能源资源耗竭、人类健康、环境污染等社会可持续发展的瓶颈问题提供直接有效的技术，并带动传统产业升级和开辟新兴产业。

    1 当前合成生物学的重点成果

    1.1 生物能源方面

    2008 年，Liao 领导的研究组从酿酒酵母、乳酸乳球菌及丙酮丁醇梭菌中引入 2-酮酸脱氢酶，从酿酒酵母中引入2-乙醇脱氢酶，通过基因优化和重构，实现大肠杆菌内全新的高级醇合成路径，研究结果发表在《自然》杂志上[1]。2009年，通过对细长聚球蓝细菌的基因工程改造，增加 1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶的表达量，并将来自乳酸乳球菌、枯草芽孢杆菌及大肠杆菌的相关基因进一步导入工程菌，使之利用 CO2和光生产异丁醛，成功实现利用光来生产生物能源分子[2]。2010 年，Liao 研究组利用乙酰羧酸合成酶链延长模块和酮酸脱羧酶，在蓝细菌 PCC7942 中构建了由丙酮酸到异丁醛的合成途径[3]。合成的异丁醛是平台代谢物，可以生成一系列具有重要功能的生物分子。2010 年，美国LS9 生物技术公司利用在蓝细菌中发现的脂酰 ACP 还原酶和醛脱羰酶以原核生物脂肪酸合成途径的中间代谢物脂酰 ACP 为底物，合成烷烃类和烯烃类，论文发表在 2010年《科学》杂志上[4]。

    1.2 药物合成方面

    Keasling 领导的研究组于 2003 年在大肠杆菌中成功构建了崭新的青蒿二烯合成路径，开创了生物合成的崭新道路，为低成本生产抗疟疾药物以服务于第三世界国家打下基础[5]。2006 年，Keasling 研究组又以酵母菌为宿主，通过对内源的乙酰辅酶 A 到 FPP 途径的关键基因进行上调或下调 ......