合成生物学有什么用？破译疾病之谜，加速治疗创新

上司池

“合成生物学作为现代生物学与多学科系统融合发展而成的新兴交叉学科，是继‘DNA双螺旋结构的发现’和‘人类基因组计划’之后，以工程化手段设计合成基因组为标志的第三次生物技术革命。”2024年3月29日，在上海闵行大零号湾举行的“2024（第二届）合成生物学与生物医学健康大会”上，华东师范大学副校长施国跃介绍道。

通俗来说，合成生物学是对生物体进行再设计与合成。华东师范大学生命科学学院副院长叶海峰表示，合成生物学正在为大健康领域带来深刻变革，主要体现在三个方面：

“在疾病的诊断方面，合成生物学构建能够检测疾病标志物的精密生物传感器，为早期诊断和实时监控提供了可能。这种技术能够提高治疗的及时性和有效性，从而提升病患的生存率和生活质量。”

“在药物开发和生产领域，合成生物学使科学家能够设计和生产新型生物分子，这些分子不仅可以用作创新药物，还能够优化传统药物的生产过程，实现更高效、低成本的药物制造。此外，通过改造微生物，合成生物学可以使其成为高效的药物生产工厂，这为生产原本昂贵或复杂的药物提供了新途径。”

“在基因和细胞治疗领域，合成生物学提供的精准工具允许根据个体的遗传背景定制治疗方案，实现个性化医疗。这不仅提高了治疗效果，还降低了副作用的风险，为治疗遗传病和某些类型的癌症开辟了新路径。”

当下，人工智能（AI）正在改变人类社会的生产方式。叶海峰认为，AI 为医学合成生物学带来了革命性的进步，提供了强大的数据分析能力，能够处理和分析包括基因序列、蛋白质结构等在内的复杂生物数据。也可以通过深度学习等技术预测分子间相互作用，加速药物发展和疾病治疗创新，还能揭示未知生物规律，推进个性化医疗。

但他也指出，将AI应用于医学合成生物学面临挑战。“首先，AI的效果依赖于大量高质量数据，而数据质量和可用性常常是个问题。其次，AI模型的不透明性（即“黑盒”问题）在医学领域尤其引人关注，关系到治疗决策的透明度。此外，处理个人健康信息时的伦理和隐私问题，以及需要跨学科合作的复杂性。”

“医学合成生物学在揭示生命本质、破译疾病之谜、寻求新的药物开发目标、调节生理代谢过程以及在健康监测与疾病诊治方面已展现出极大的潜能。从开发治疗重大疾病的创新药物，到研制新型疫苗，再到运用工程化细胞和基因编辑技术进行精准医疗，合成生物学的角色不容小觑。”叶海峰总结道。

据悉，本次大会由中国生物工程学会合成生物学分会、上海市生物工程学会合成生物学专委会、上海市合成生物产业协会、上海合成生物学创新战略联盟、上海市生物医药产业促进中心、华东师范大学、上海交通大学、中国科学院分子植物科学卓越创新中心、华东理工大学联合主办。