最新刊期
      2024 年 第 3 卷 1 期
      • 李劲松
        2024, 3(1): 1-8. DOI: 10.12405/j.issn.2097-1486.2024.01.001
        摘要：类精子干细胞是源自小鼠孤雄囊胚中的一种新型单倍体胚胎干细胞，仅含父源遗传物质，性染色体为X染色体，能在体外自我更新、增殖和诱导分化。类精子干细胞技术结合CRISPR/Cas9技术，通过卵子注射可高效稳定地获得基因型确定的半克隆小鼠。类精子干细胞介导的遗传改造具有广泛的应用前景：高效建立动物模型，快速模拟复杂疾病，挖掘新的诊断和治疗方法；实现动物模型个体水平的靶向遗传筛选；推动基因组标签计划的规模化实施。  
        关键词：类精子干细胞;半克隆技术;小鼠疾病模型;CRISPR/Cas9;遗传改造;基因组标签计划   
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        发布时间：2024-08-15
      • 乔绍俊,裴育,兰小宾
        2024, 3(1): 9-17. DOI: 10.12405/j.issn.2097-1486.2024.01.002
        摘要：胶原蛋白是人体重要的细胞外基质成分，具有着特殊的“三螺旋”结构，既是结构蛋白又是功能蛋白，也是重要的生物医用材料。目前市场主流的胶原蛋白主要是通过动物组织提取获得，无法避免种属差异带来的免疫原性及动物病原体风险，同时，低丰度胶原蛋白无法通过动物组织提取获得。利用合成生物制备重组胶原蛋白是胶原蛋白产业发展趋势，尤其是通过功能区策略制备的重组人源化胶原蛋白，不仅能够避免免疫原性，还可保障胶原良好的生物相容性与活性。本文重点介绍山西锦波生物医药股份有限公司A型重组Ⅲ型人源化胶原蛋白新材料的研发历程，同时分析其可能的创新应用场景。首先，通过高通量筛选获得具有164.88°特殊三螺旋结构的人Ⅲ型胶原蛋白核心功能区。随后对该功能区进行16次线性重复，获得A型重组Ⅲ型人源化胶原蛋白，其氨基酸序列中无任何外源非人胶原蛋白序列。经多种方法检测，其具有三螺旋结构，与细胞互作时不进入细胞，通过改善细胞外基质，有效发挥修复再生功效，有望在皮肤损伤修复、妇科、心血管科、骨科、口腔科等领域发挥重要作用。目前，其在重组胶原注射领域占据主要市场地位，突破40年仅有动物胶原注射的时代。  
        关键词：合成生物;新型生物医用材料;人Ⅲ型胶原蛋白;重组人源化胶原蛋白;A型;三螺旋结构   
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        发布时间：2024-08-15
      • 吴云彬,黄国涛,刘修才
        2024, 3(1): 18-24. DOI: 10.12405/j.issn.2097-1486.2024.01.003
        摘要：长链二元羧酸是一类重要的化工原料，可用于生产优质工程塑料、耐高温润滑油、表面活性剂和化妆品等。目前全球对于长链二元羧酸的需求呈逐年增长态势。在此，本文以长链二元羧酸中的癸二酸为例，总结和评价了目前癸二酸的制备方法，包括化学合成法和生物催化法，并简要介绍了其产业化现状。  
        关键词：癸二酸;长链二元酸;化学合成法;生物催化法;产业化   
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      • 武鑫,叶海峰
        2024, 3(1): 25-38. DOI: 10.12405/j.issn.2097-1486.2024.01.004
        摘要：基因治疗在精准医学中崭露头角，对医疗和诊断产生深远影响。腺相关病毒（AAV）基因载体成为基因治疗中领先的基因传递工具，其作为安全、免疫原性低、血清型多样、具有组织特异性的临床基因治疗载体，在体内具有长期效果。然而，AAV递送的基因过量表达可能引起毒性或副作用。因此，新一代合成生物学工程化的AAV载体正在崛起，合成生物学能够在细胞转导和基因表达的不同阶段对载体功能进行控制，精准调控目的基因表达。本文将围绕基因环路的设计思路和方法，AAV基因治疗的研究进展以及合成生物学在AAV基因治疗方面的研究进展进行介绍。最后对合成生物学驱动的AAV基因治疗走向临床治疗的应用前景和挑战进行展望。合成生物学驱动的AAV基因治疗在提供精准和个性化治疗方案方面展现出巨大潜力，有望扩大治疗范围并降低成本，但同时面临免疫应答、靶向性、生产成本及伦理监管等关键挑战。  
        关键词：合成生物学;腺相关病毒AAV;基因治疗;基因环路   
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      • 张建珍,李涛,付月君,张婷婷,乔明强
        2024, 3(1): 39-51. DOI: 10.12405/j.issn.2097-1486.2024.01.005
        摘要：山西作为资源型经济省份，实现碳达峰碳中和意义重大。合成生物学利用合成生物技术大大减少碳排放，符合绿色低碳发展的要求，是山西省重点发展的产业链之一。为响应国家“双碳”战略目标，2020年10月，山西省综合改革示范区引进凯赛生物，打造全球首个百万吨级生物基新材料项目，启动建设“山西合成生物产业生态园”，形成了完整的产业集群设计。为助力山西合成生物产业的发展，山西省率先开展合成生物学人才培养，2021年2月由时任山西省委书记楼阳生揭牌成立山西大学合成生物学学院。学院于2022年获教育部批准建设合成生物学本科专业，2023年获批建设合成生物学交叉学科博硕士学位点，形成了完整的本硕博一体化培养体系。申请获批合成生物产业学院，着力打造一所体制创新、特色鲜明、致力于合成生物学领域高素质人才培养和科技创新的高水平新型学院，助力山西省经济转型跨越发展。本文放眼国际，立足山西，就合成生物产业及学科建设现状及趋势进行综述。  
        关键词：碳达峰;碳中和;合成生物学;合成生物产业;合成生物学学院   
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      • 曾庆璐,郝庭彬
        2024, 3(1): 52-61. DOI: 10.12405/j.issn.2097-1486.2024.01.006
        摘要：微藻是一类水生光合自养微生物的统称，其高效的光合固碳效率对维持全球生态系统稳定具有重要意义。20世纪开始，人们致力于探索微藻高效固碳机制和细胞内多种生物活性物质功能。微藻天然的高效固碳能力、丰富的色素种类及高脂质含量，使其在光合固碳、高值色素和生物燃料领域具有其独特的优势。传统上，人们往往通过分离筛选高效藻株来实现产量及效率的提升，然而，微藻较低的生物量导致其优势无法与现代经济产业完美的融合。合成生物学为改造微藻进而提高其生产力开辟了新的途径。本文讨论了合成生物学在微藻于碳中和、高值色素和生物燃料领域的应用及未来的发展方向。  
        关键词：微藻;合成生物学;碳中和;高值色素;生物燃料   
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      • 李舒静,杨欣,井惠敏,郭彩霞,张建珍,魏平,张婷婷
        2024, 3(1): 62-74. DOI: 10.12405/j.issn.2097-1486.2024.01.007
        摘要：合成生物学采用工程设计理念，对生物体进行有目标的设计改造乃至重新合成，创建出特定功能或非自然功能的人工生物或人造产品。世界各国都在加快合成生物技术在农业中的应用，以应对全球气候变化、人口增长、环境污染和资源匮乏等问题，促进“双碳”目标的实现。昆虫是自然界中种类最多、数量庞大的种群，其中直翅目（Orthoptera）农业害虫飞蝗（Locusta migratoria）及双斑蟋（Gryllus bimaculatus）易于培养，富含蛋白质、脂肪、氨基酸、矿物质和维生素，营养价值高，可成为农业生产中重要的蛋白质来源，已成为新型资源昆虫。昆虫生产耗能少，其产生等量蛋白所消耗的水、饲料及温室气体排放量远远少于传统的畜禽养殖，已被欧盟和日本等国家作为未来食品进行研究和开发。以CRISPR/Cas9为代表的基因编辑是合成生物学领域的重要技术，可在基因组水平实现基因定点敲除、插入和修饰，进而调控基因表达和物种性状，其在资源昆虫中的推广和应用，可促进资源昆虫优质种群和品系开发，助力合成生物农业快速发展。  
        关键词：合成生物学;农业;基因编辑;飞蝗;蟋蟀   
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      • 任秋蓉,高晓娟,戴俊彪
        2024, 3(1): 75-82. DOI: 10.12405/j.issn.2097-1486.2024.01.008
        摘要：CRISPR-Cas基因编辑工具因其简单、高效和普适的特性被迅速应用于动、植物突变体定向创制中。在Cas蛋白上融合其他结构域，如激活结构域、抑制结构域、脱氨酶、反转录酶等赋予CRISPR-Cas系统新功能。其中，碱基编辑器可以精准地在DNA或者RNA中特定位点进行碱基替代，且不会造成DNA双链断裂，从而有效地造成基因突变。自碱基编辑器发明以来，研究人员通过改变Cas蛋白、脱氨酶、构建策略等，旨在解决碱基替换类型、编辑窗口、编辑特异性、编辑范围、序列偏好性、编辑纯度等碱基编辑器关键特性。本文综述了植物中碱基编辑器的发展，综合评价不同编辑器的优势和局限，并讨论它们在农业方面的潜在应用。  
        关键词：CRISPR-Cas;脱氨酶;碱基编辑器;植物   
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      • 李炳志,郭一鸣
        2024, 3(1): 83-93. DOI: 10.12405/j.issn.2097-1486.2024.01.009
        摘要：木质素是自然界最丰富的芳香化合物来源。然而，受到木质素结构复杂性和异质性的限制，木质素的解聚和转化一直是其可持续利用的主要难题。新兴的合成生物学为木质素有效增值提供了良好的技术支持。本文简要介绍了木质素解聚的多种策略，重点讨论了合成生物学在木质素转化为高附加值化学品的应用，并展望了今后木质素生物转化的研究和应用的关键挑战。  
        关键词：木质素;合成生物学;生物转化;高附加值化学品   
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      • 赵云波,闫白鸽
        2024, 3(1): 94-100. DOI: 10.12405/j.issn.2097-1486.2024.01.010
        摘要：人工生命是对生命本身和生命过程的跨学科研究，是一个多样化的研究领域，其中包括干人工生命与湿人工生命两大领域，从干人工生命中划分出利用数字结构创造模拟或展现生命行为的软人工生命以及利用硬件产生逼真系统的硬人工生命，湿人工生命领域衍生于分子生物学，通过生物化学物质合成生命系统，即合成生物学。两个领域的一个共同的主题就是从非生命部分构建生命系统，建立详细的生命模型。本文将聚焦人工生命的两大领域，从历史的角度梳理二者之间的源渊，进而更好地探索和理解生命的奥秘。  
        关键词：合成生物学;干人工生命;生物机器人   
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