(一)關(guān)鍵技術(shù)快速突破發(fā)展
一是基因編輯技術(shù):如 CRISPR-Cas9 等基因編輯技術(shù)的出現(xiàn)和不斷完善,科學(xué)家們能夠更加精確、高效地對生物體的基因進(jìn)行編輯和改造。這為合成生物學(xué)中構(gòu)建具有特定功能的生物系統(tǒng)提供了強大的工具。
二是DNA 合成技術(shù):DNA 合成技術(shù)在合成生物學(xué)中至關(guān)重要,它是構(gòu)建新的生物系統(tǒng)的基礎(chǔ)。近年來,DNA合成的速度、準(zhǔn)確性和成本都有了顯著的改善?,F(xiàn)在可以快速、廉價地合成大量的DNA片段。
三是生物信息學(xué):科學(xué)家們可以利用生物信息學(xué)的方法和工具,對生物體的基因序列、代謝網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行深入的分析和理解,為合成生物學(xué)的設(shè)計和構(gòu)建提供了重要的理論支持。
(二)應(yīng)用前景極為廣泛
在醫(yī)療健康領(lǐng)域
可以利用合成生物學(xué)技術(shù)設(shè)計和生產(chǎn)新的藥物,如利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)藥物成分、開發(fā)新型的抗體藥物等。合成生物學(xué)可以開發(fā)出一些傳統(tǒng)方法難以合成的藥物。
可以構(gòu)建能夠檢測疾病標(biāo)志物的生物傳感器,實現(xiàn)對疾病的早期診斷;利用合成生物學(xué)改造的細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞免疫療法,治療癌癥等疾病。
在化工和材料領(lǐng)域
可以利用合成生物學(xué)技術(shù)生產(chǎn)各種化學(xué)品,如生物可降解塑料、生物燃料、化工用酶等。這些生物基化學(xué)品具有可再生、環(huán)境友好等優(yōu)點,有望替代傳統(tǒng)的石油化工產(chǎn)品,減少對化石資源的依賴,降低環(huán)境污染。
可以設(shè)計和合成具有特定性能的生物材料,如高強度的生物纖維、具有特殊功能的生物納米材料等。這些生物材料在建筑、紡織、電子等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域
可以對農(nóng)作物進(jìn)行基因編輯和改良,提高作物的產(chǎn)量、抗病蟲害能力、抗逆性等,為解決全球糧食安全問題提供新的途徑。
可以開發(fā)基于微生物的生物農(nóng)藥和生物肥料,減少化學(xué)農(nóng)藥和肥料的使用,降低對環(huán)境的污染,同時提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性。
可以利用合成生物學(xué)技術(shù)生產(chǎn)食品添加劑、調(diào)味劑、功能性食品等。
(三)政策支持
許多國家和地區(qū)都將合成生物學(xué)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)加以扶持和發(fā)展。例如,我國在“十四五”規(guī)劃中明確將合成生物學(xué)列為科技前沿領(lǐng)域方向之一,出臺了一系列政策推動合成生物學(xué)的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
地方政府也積極出臺相關(guān)政策,支持合成生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,如設(shè)立產(chǎn)業(yè)園區(qū)、提供資金支持、優(yōu)惠政策等,吸引了大量的企業(yè)和科研機構(gòu)參與到合成生物學(xué)的研究和應(yīng)用中。
(四)經(jīng)濟和環(huán)境效益好
經(jīng)濟價值高:合成生物學(xué)具有巨大的經(jīng)濟潛力,有望創(chuàng)造新的經(jīng)濟增長點。據(jù)預(yù)測,到 2025 年合成生物學(xué)與生物制造的經(jīng)濟價值將達(dá)到 1000 億美元,到 2030 - 2040 年,每年帶來的經(jīng)濟影響將達(dá)到 1.8 至 3.6 萬億美元。
環(huán)境友好:在全球倡導(dǎo)節(jié)能減排、實現(xiàn)碳中和的背景下,合成生物學(xué)的環(huán)境友好特性使其具有重要的戰(zhàn)略意義。合成生物學(xué)可以利用可再生資源作為原料,通過生物發(fā)酵等過程生產(chǎn)產(chǎn)品,減少了對化石能源的依賴,降低了溫室氣體的排放和污染物的產(chǎn)生,有助于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。