英国公布合成生物学路线图

一、合成生物学是一门快速发展的新兴技术

合成生物学既是对基本生物元件,新颖生物器件和系统的设计和工程化操作,也是对现有自然生物系统的再设计.它是一门以多学科为基础的应用型学科,并通过应用工程设计原则把这些基础研究成果融为一体.其目标是利用各种各样的生物元件来构建新的具有规定功能的生物器件和系统.其创新之处在于对生物系统进行工程化设计,使之以模块化、可靠、可预测的方式执行新功能.它可以在健康、能源和环境等领域应对重大全球挑战,并促进经济增长和就业.

过去10年里,合成生物学在一些因素的共同作用下得到快速发展.首先,过去60年经历了一场分子生物学革命.DNA测序技术就是一项重大进展,而且DNA合成技术的发展使得DNA序列的修改、构建及应用成为可能.第二,随着系统生物学、分子生物学及相关学科的发展,对生物系统及如何操纵生物系统的认识得以提高.目前,在40多个国家有500多个资助机构支持合成生物学研究,研究人员数量预计达3000人.

作为一门新兴“平台”技术,合成生物学虽然仍处于发展初期,但是人们普遍认为其发展潜力巨大.现在评估合成生物学在长期内能在多大程度上应对全球挑战还为时尚早.但是,生物制药和工业生物技术等相关全球市场巨大且在增长,如201O年仅美国工业生物技术收入就达到近1000亿美元.市场研究公司BCCResearch在综合评估后得出结论,全球合成生物技术市场将大幅增长,从2011年的16亿美元增至2016年的108亿美元.

二、英国具有发展合成生物学的众多优势

英国拥有发展合成生物学的良好基础.一是英国拥有健全的商业环境,亲商指数位居全球前列,在183个国家中排名第7.二是英国科研能力表现不凡,发展合成生物学的学术基础十分牢固,且与生命科学、工程学和自然科学的浓厚创新文化和传统紧密相连.从合成生物学论文发表量来看,英国仅次于美国.三是在化学制品、生命科学和制药、先进材料和能源等合成生物学应用领域,英国拥有雄厚的、国际化的工业基础.四是英国的科研资助机构行动敏捷,能够迅速做出响应.五是英国健全的监管框架受到国际认可.六是合成生物学得到英国政府的有力支持.

英国是最早意识到合成生物学的机遇并及时做出响应的国家之一.自2007年以来,英国研究理事会持续资助合成生物学研究,迄今总投资已超过6200万英镑（约合9500万美元）.

三、英国合成生物学路线图提出了五大主题

《英国合成生物学路线图》从全局角度审视合生成生物学的创新进程,其愿景是经济上充满活力且可持续,科技上处于前沿领先地位,并要成为负责任创新的典范.其主要目的是确定合成生物学作为稳固的创新平台所需具备的核心元素.

1.基础科学与工程

学术创新与多学科融合是驱动合成生物学发展的关键力量.为充分发挥合成生物学在产业增长中的基础性作用,需协调合成生物学研究议程和多学科研究中心的投资,促进教研融合,需确保学术界和产业界能够方便地利用尖端设备,需提供更多与产业界合作的机会.路线图强调,要重视对多学科研究中心网络的充足投资,使英国拥有卓著的科研基础设施和资源.

2.持续开展负责任的研究与创新

针对这一新兴领域可能出现的风险与不确定性,应以对社会负责的方式继续开发合成生物技术,利益相关方、监管机构和公众从一开始就需参与研究与创新过程.负责任地开展研究与创新,涉及在有效的风险管理框架下运行,但又不能为之所缚.为了促进创新取得成功,监管框架必须灵活、透明、开放,并快速响应新证据和不断变化的社会发展要务.

3.开发商用技术

路线图建议采取以下措施,包括：帮助企业发现商业机遇,建立科研成果产业化过程,通过示范项目加速市场化进程,通过产学研合作降低商业和技术风险,发展从业人员队伍,建立产业集群,合理保护知识产权,开发关键技术.

4.面向应用与市场

作为真正的平台技术,合成生物技术具有广阔应用前景.其重点应用领域包括：药物与卫生保健、精细与特殊化学品、能源、环境、生物传感器、农业和粮食等.其核心支撑技术包括：DNA设计、DNA合成、快速测序、生物元件、微流体技术、酶进化和其他操作技术、计算机辅助生物设计以及其他信息技术.

5.开展国际合作

使英国在利用合成生物学应对全球挑战方面发挥主导作用,包括制定国际标准和适用的操作框架.路线图指出,应协调国际合作,发挥国家级学会、研究理事会、外交部、科学与创新网络、英国理事会以及学术界的不同作用；与国际政策机构和科研资助机构保持密切联系；参与制定国际技术标准和监管标准；开展国际教育与培训；采取多种有效措施建立国际市场.

（作者：刘润生,中国科学技术信息研究所助理研究员,科技参考研究室负责人,主要从事科技战略与政策研究.）

链接：合成生物学是生物科学在二十一世纪刚刚出现的一个分支学科,近年来合成生物物质的研究进展很快.与传统生物学通过解剖生命体以研究其内在构造的办法不同,合成生物学的研究方向完全是相反的,它是从最基本的要素开始一步步建立零部件.与基因工程把一个物种的基因延续、改变并转移至另一物种的作法不同,合成生物学的目的在于建立人工生物系统（artifjcialbjosystem）,让它们像电路一样运行.

合成生物学将催生下一次生物技术革命.目前,科学家们已经不局限于非常辛苦地进行基因剪接,而是开始构建遗传,以期利用合成的遗传因子构建新的生物体.合成生物学在未来几年有望取得迅速进展.据估计,合成生物学在很多领域将具有极好的应用前景,这些领域包括更有效的疫苗的生产、新药和改进的药物、以生物学为基础的制造、利用可再生能源生产可持续能源、环境污染的生物治理、可以检测有毒化学物质的生物传感器等.

第一代合成微生物是合成生物学的简单应用,它们可能与目前利用DNA重组的微生物类似,其风险评估或许不成问题,因此,对立法者的挑战较少.但随着合成生物学技术不断走向成熟,又可能研制出复杂的有机体,其基因组可能由各种基因序列（包括实验室设计和研制的人工基因序列）重组而成.尽管其风险和风险评估问题与经过基因修饰的生物体引发的问题类似,但对于这类复杂的合成微生物来说,找到上述问题的答案要困难得多.

在转基因生物技术方面,立法者对转基因生物体进行风险评估时,一般是通过将转基因生物体与为人们所熟知的同类的非转基因生物进行比较分析,从而认识增加的遗传物质的功能.立法者通过将自然存在的物种与转基因物种进行比较,来确保新的有机体像其传统的同类物质“一样安全”.

合成生物学无疑会推动生物燃料、特种化学品、农业和药物等方面的进步.但这个新兴领域的进一步发展对政府的监管提出了严峻挑战.科学家们已经开始关注合成生物学研究的风险问题.最受关注的莫过于生物安全问题.合成生物学的早期应用引发的安全性问题应予以重视.像其它新技术一样,合成生物学对决策者提出了挑战.政府在制定政策时必须做出权衡,一方面是如何收获新产品的利益,另一方面是如何预防对环境和公共健康的潜在危害.目前,人们普遍认为,针对遗传工程制定的政策和法规是制定面向合成生物学的政策法规时可以效仿的.在这项新技术成熟之前,决策者应考虑如何对这项新兴的融合技术进行约束.由于合成生物学的不确定性,立法者面临的挑战是如何制定决策,使对合成生物体的管制既不能过松,也不能过严.因此,亟需在产品开发的同时开展风险研究.毋庸置疑,一般性研究是很有用的,但很多情况下,必须针对具体的生物体、产品和应用进行风险研究.