人工基因組設(shè)計與合成論文學(xué)院化工學(xué)院專業(yè)制藥工程學(xué)號姓名班級2012年04月06日合成生物學(xué)技術(shù)在人類健康領(lǐng)域的應(yīng)用及前景展望【摘要】:合成生物學(xué)是一門新興的建立在生物信息學(xué)、DNA化學(xué)合成技術(shù)、遺傳學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)之上的交叉學(xué)科。本篇論文簡單總結(jié)了合成生物學(xué)的研究進(jìn)展,并對合成生物學(xué)在新藥物開發(fā)、疾病治療領(lǐng)域的發(fā)展,以及其面臨的科學(xué)技術(shù)難題進(jìn)行綜述,指出合成生物學(xué)在醫(yī)藥領(lǐng)域的發(fā)展?jié)摿??！娟P(guān)鍵詞】:合成生物學(xué);人類健康;研究進(jìn)展。合成生物學(xué)近況合成生物學(xué)是綜合了科學(xué)與工程的一個嶄新的生物學(xué)研究領(lǐng)域。它既是由分子生物學(xué)、基因組學(xué)、信息技術(shù)和工程學(xué)交叉融合而產(chǎn)生的一系列新的工具和方法,又通過按照人為需求(科研和應(yīng)用目標(biāo)),人工合成有生命功能的生物分子(元件、模塊或器件)、系統(tǒng)乃至細(xì)胞,并自系統(tǒng)生物學(xué)采用的“自上而下”全面整合分析的研究策略之后,為生物學(xué)研究提供了一種采用“自下而上”合成策略的正向工程學(xué)方法。它不同于對天然基因克隆改造的基因工程和對代謝途徑模擬加工的代謝工程,而是在以基因組解析和生物分子化學(xué)合成為核心的現(xiàn)代生物技術(shù)基礎(chǔ)上,以系統(tǒng)生物學(xué)思想和知識為指導(dǎo),綜合生物化學(xué)、生物物理和生物信息技術(shù)與知識,建立基于基因和基因組、蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)組的基本要素(模塊)及其組合的工程化的資源庫和技術(shù)平臺,旨在設(shè)計、改造、重建或制造生物分子、生物部件、生物系統(tǒng)、代謝途徑與發(fā)育分化過程,以及具有生命活動能力的生物部件、體系以及人造細(xì)胞和生物個體。1國外的研究進(jìn)展合成生物學(xué)作為一門新興的學(xué)科,過去五年中在概念理論、功能應(yīng)用和方法技術(shù)方面都取得了顯著的進(jìn)展,三方面相輔相成,極大地促進(jìn)了該學(xué)科的發(fā)展和成熟。,奠定了學(xué)科發(fā)展的堅實基礎(chǔ)。合成生物學(xué)的思想起源于對電子線路概念的借鑒,試圖利用已知的基因功能和相互調(diào)控關(guān)系,通過構(gòu)造可設(shè)計、可組裝、可替換的具有全新功能的基因元件,搭建具有特定功能和邏輯關(guān)系的基因線路,用以加深對基因表達(dá)和調(diào)控的認(rèn)識。美國波士頓大學(xué)的JamesCollins設(shè)計的雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)與加利福尼亞理工學(xué)院MichaelElowitz設(shè)計的自激振蕩環(huán)并稱為合成生物學(xué)的發(fā)端之作,奠定了合成生物學(xué)理念發(fā)展的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上,基因線路的構(gòu)建擴(kuò)展到更為復(fù)雜的基因網(wǎng)絡(luò)的水平。JamesCollins“由下而上”地構(gòu)建基因網(wǎng)絡(luò);MichaelElowitz提出的用各種人工基因網(wǎng)絡(luò)模型來模擬實際生物網(wǎng)絡(luò);麻省理工學(xué)院的RonWeiss則通過構(gòu)建不同層次的基因網(wǎng)絡(luò),提出了合成生物網(wǎng)絡(luò)的工程化設(shè)計原則。然而基因網(wǎng)絡(luò)并非電器元件的連接和疊加,植入細(xì)胞內(nèi)的基因網(wǎng)絡(luò)受到基因元件和線路間相互作用及宿主自身生化活性的影響,難以按照設(shè)計和模擬的結(jié)果實現(xiàn)預(yù)期功能,且隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和復(fù)雜程度的增加,這種影響顯著增強(qiáng),成為合成生物學(xué)基因線路理念發(fā)展的限制因素。研究者們將這些影響定義為噪聲并加以研究。JamesCollins、RonWeiss、MichaelElowitz等也都進(jìn)行了人工生物網(wǎng)絡(luò)的噪聲、穩(wěn)定性、魯棒性和可調(diào)性分析。這些研究有利于合成生物學(xué)基因網(wǎng)絡(luò)的功能實現(xiàn),使合成生物學(xué)的基本概念和理論得到了完善。,開闊了合成生物學(xué)在醫(yī)藥、能源、環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。在理論發(fā)展的同時,合成生物學(xué)由于其工

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