定性到定量，需要理性设计能力
尽管有着丰富的应用场景，但作为一门新兴学科，合成生物学的发展，也存在着不少难题 。
“我们想要去改造和创造生命系统，但却缺乏理性设计、更高效构建的能力 。”刘陈立打了个比方，“给你上千块积木，却没有图纸告诉你拼成什么样、怎么去拼 。我们目前就缺少这样一张‘生命图纸’ 。”
马迎飞对此表示认同：“我们现在仍然缺少这种理性设计的能力，所以要不断地去试错，不断去纠正之前设计的结果，然后通过设计、构建、测试、学习这一闭环来不断优化完善我们的设计 。如果能够实现理性设计，即设计出来的东西就是我们想要的，这样可以大大加速合成生物学方面的一些进展 。”
“理性设计能力的缺乏，本质上是我们对生物体的复杂性缺少足够了解 。”在马迎飞看来，由于生物系统的复杂性极高，基因线、基因网络之间的相互作用非常复杂，但现阶段人们了解得还不够多 。
那么，在目前条件下，该怎样获取“生命图纸”？这就要提到“生物铸造工厂”了 。
“生物铸造工厂”是生物设计与合成的自动化设施 。2020年，深圳市光明区科学城建设启动和布局了“合成生物研究重大科技基础设施”（以下简称“大设施”）这一重大项目 。据刘陈立介绍，现在生物实验、生物研究的一个问题就是标准不统一，不同实验室、不同人做出来的实验结果很难比较 。大设施就是要解决这个问题，通过打造高质量、标准化的数据库，进而建立生命体大规模模型 。
“有了这个模型，就能为生命设计提供‘图纸’了 。”刘陈立表示，未来20年，“从定性走向定量，增强理性设计能力”将是合成生物学重要的发展方向 。
设计的目的是为了应用 。但要从实验室走向工厂，离不开适配的设备和工艺 。
胡强团队的研究之一，是利用合成生物学技术对海洋微藻进行改造 。他表示，目前研究存在一个很大瓶颈，就是缺乏相适应的生产设备和工艺 。
经过改造的细胞会失掉很多原有功能，变得比较脆弱 。“我们现有的生产方式有些原始、粗放，满足不了细胞生长的需要 。”胡强告诉采访人员，目前这种泛化的市场工艺和设备，效率低、能耗高，制约着合成生物大规模应用 。
那么，怎样设计一个新的制造系统跟它适配，弥补细胞本身固有的不足，充分把它的优势表达出来？
这就要提到生物制造 。“其实，生物制造是一个载体，或者说是反应器、发酵罐，它可以把基因编辑改良后的细胞优势充分发挥出来，不足的地方还可以让生物反应器来弥补 。”
比如在藻类的合成生物学研究上，胡强建议“两条腿走路”，一方面，在目前比较好的微藻底盘细胞基础上，继续打造更好的工程藻株；另一方面，开发下一代的生物制造系统 。
“我们希望不管是在设备上还是工艺上都是颠覆性的 。”胡强表示，“当我们既有很好的工程藻株，又有这种颠覆性的生物反应器，我相信一定会取得丰硕成果，可以说前景是非常广阔的 。”
【什么是合成生物学,其基本原理,未来发展要素是什么?】《光明日报》（ 2023年05月25日16版）
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