二氧化碳人工合成淀粉、二氧化碳人工合成葡萄糖和脂肪酸、生物基尼龙替代化石基尼龙、高效生物合成人乳寡糖……今天，这些原料都可以在工业厂房里生产出来 。这，就是合成生物技术 。“随着科学与技术的发展，现在我们有能力对一个生命体进行重新设计、构建和合成，重新构建一个具有全新功能的生物体，这就是所谓的合成生物学 。”在中国科学院深圳先进技术研究院副院长、深圳合成生物学创新研究院院长刘陈立看来，这是属于未来的“天工开物” 。
微生物变身“超级工厂”
“微生物酵母本来不干植物干的事，现在把它用合成生物学技术改造了，让它拥有了植物的生产能力，然后就可以用发酵的方式来生产了 。”刘陈立告诉采访人员，“现在我们可以把二氧化碳变成葡萄糖分子，那么化学品材料、燃料也许都能走得通了 。”
“耕地资源不足，能否从占地球71%表面积的海洋中去获取粮食 。”深圳理工大学（筹）合成生物学院讲席教授胡强说，“十三五”时期“蓝色粮仓”就被列入国家重点研发计划，但过去主要聚焦在经济养殖类水产物等 。
胡强也冒出一个想法，海洋上广泛分布的藻类，能否通过合成生物学技术对其进行开发？
“藻类本身就能生成很多优质产品，我们希望通过改造，使其含量更高，产率更高，比如其中的功能性油脂，包括脂肪酸、EPA、DHA等，就可以通过合成生物学的方法把藻类的这些油脂含量提上去 。”胡强告诉采访人员，还能通过基因编辑，赋予藻类更多“使命”，让它生产原本不生产的某一种或某一类化合物 。
我国是油料进口大国，可以通过合成生物技术让“油瓶子”里多装中国油吗？“我们把藻类当成生物基的原料，通过合成生物技术，就可以把藻类改造成类似石油、煤炭一样的能源 。”胡强说 。
的确，随着合成生物技术的发展，目前已经有不少生物基材料实现了产业化 。2021年，我国生物基材料产能1100万吨（不含生物燃料），约占全球的31%；产量700万吨，产值超过1500亿元，约占化工行业总产值的2% 。
生物基可降解塑料就是生物基材料的典型代表 。
由于化学合成塑料的污染严重，可降解聚酯塑料PBS成为近几年热门的新材料，而原料丁二酸产能的有限一直是其发展的瓶颈 。中科院天津工业生物技术研究所研究员张学礼的2项专利“生产丁二酸的大肠杆菌基因工程菌及其构建方法与应用”和“提高丁二酸产量的重组菌及构建方法”，就为高效制备丁二酸提供了好办法——对大肠杆菌进行改造，利用发酵方法高效制备生物基丁二酸 。
与石化路线相比，生物基丁二酸的制备成本下降了近20% 。现在，我们能在包装材料、一次性餐具及购物袋、婴儿纸尿裤、农地膜、纺织材料等多个领域看到生物基可降解塑料的身影，合成生物技术功不可没 。
在生命健康领域，合成生物学的应用也可圈可点 。
抗生素曾一度是致病菌的天敌 。但由于抗生素的滥用，细菌产生耐药性的速度远高于新抗生素研发的速度，导致“超级耐药菌”出现 。
“2020年深圳人民医院一位患者，肺部感染了多重耐药的鲍曼不动杆菌，这意味着临床上常用的抗生素基本无效 。但在采用噬菌体疗法并联合抗生素治疗后，患者体内感染的多重耐药菌被成功清除掉 。
事实上，噬菌体疗法并不是新鲜事 。由于噬菌体会携带一些独立基因，可能带来一些副作用，加之其与细菌的复杂关系，导致传统的噬菌体疗法往往效果有限 。
为何这一临床试验能够取得成功？
“我们用的是改造后的噬菌体 。”中国科学院深圳先进院合成生物学研究所研究员马迎飞介绍，比如，针对噬菌体携带独立基因的问题，通过对噬菌体进行精简，去其糟粕取其精华；针对噬菌体治疗效果不是很高的问题，在噬菌体基因组上整合一些可以增强噬菌体杀菌活力的基因，赋予噬菌体更好的安全性和有效性 。
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