在全球形势持续变化的大背景下，新兴科技与挑战层出不穷，人们对创新产品的需求愈发凸显。合成生物学作为一门极具前瞻性的学科应运而生，通过重新设计与技术改造，赋予生物体或细胞全新的能力。
与传统生物学不同，合成生物学从最基本的要素入手，逐步构建零部件，设计和打造一系列新的标准化生物元件、组件与系统，以实现理想的生物制造能力。因此，合成生物学也被称为继“DNA双螺旋结构”和“基因组技术”之后的第三次生物科技革命。
开启癌症细胞治疗元年
在医学领域，合成生物学的应用正在改变我们对细胞的理解和治疗方法的创新。通过精确修改细胞中的特定基因或遗传途径，我们能够使细胞执行特定的功能，CAR-T细胞疗法就是其中重要成果之一。
CAR-T细胞疗法的核心在于利用合成生物的基因编辑技术改造T细胞，为其装备上能够识别肿瘤细胞的“定位导航装置”——嵌合抗原受体（CAR），使得CAR-T细胞能够精确地识别并锁定体内的肿瘤细胞，并通过免疫反应释放多种效应因子，高效地消灭肿瘤细胞，同时不良反应相对较少。
也正是因为这些优点，自2017年首个CAR-T细胞疗法获批上市后，开启“世界细胞治疗元年”，成为肿瘤治疗的新“风口”同时，也让越来越多的人关注合成生物学领域。
随着不断探索和创新，科学家们逐渐研发出多种基于合成生物学的CAR-T细胞疗法“改造方案”，例如，通过将合成受体添加到CAR-T细胞中，增强T淋巴细胞的活性并延长其在体内发挥作用的时间；为CAR-T细胞安装“基因开关”，精确调控T细胞中CAR的表达与抑制，从而实现对CAR-T细胞免疫治疗的可控性。这些合成生物的研发成果，将突破CAR-T细胞疗法对实体肿瘤的局限性。
多领域实现高效、环保、低成本生产
合成生物的应用远远不止医药领域，其重要性在于其对传统产业的颠覆性创新和对可持续发展的贡献。作为一种绿色生产方式，合成生物可以降低工业过程能耗、物耗，减少废物排放与污染，同时大幅度降低生产成本，提升产业竞争力。合成生物学的应用前景广阔，预计将食品、农业、化学品等多个行业产生重要影响。
比如，合成生物学可对微生物加以改造，将其打造成高效的“细胞工厂”，进而实现化学物质的生物合成，助力传统化工行业朝着绿色方向转型升级。而且，合成生物学能大幅降低一些高价值化合物的生产成本。比如，与化学合成相比，合成生物的玻色因成本明显降低，产品也更安全、环保。
环境问题日益受到全球关注，合成生物学能在改善污染问题上发挥直接作用。它能“定制”微生物来去除难降解的有机污染物，开发人工合成的微生物传感器用于环境监测，还能设计构建可识别和富集土壤或水中重金属污染物的微生物，极大地提升污染治理效能。
同时，合成生物学也正在改变食品生产方式。例如，实现非自然二氧化碳固定与人工合成淀粉的新途径，且与自然淀粉合成相比，速率明显增加。此外，合成生物学还用于生产人造肉、人工牛奶等新型食品，推动未来食品工业高质量可持续发展。
合成生物学的进步和应用领域的扩展，标志着人们社会的发展站在了新时代的门槛上，随着技术成熟和应用深化，未来合成生物学有望成为推动全球可持续发展的关键力量。
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参考来源
- Gibson D G, Glass J I, Lartigue C,et al. Creation of a bacterial cell controlled by a chemically synthesized genome[J]. Science, 2010, 329(5987): 52-6. DOI: 10.1126/science.1190719.
- https://www.cas.cn/yw/202109/t20210924_4806812.shtml.
- https://zhuanlan.zhihu.com/p/603189429.
编辑：耳东
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