全球首个合成生物研究重大基础设施主体楼在光明封顶

图为合成生物大设施自动化功能岛。  (受访者供图)

原标题:深圳商报记者专访合成生物研究重大基础设施总工艺师司同

神秘“造物”工厂将带来什么?

星岛环球网消息:见圳客户端·深圳新闻网2021年1月11日讯 近日,位于深圳市光明区的合成生物研究重大基础设施(下称“大设施”)的主体楼正式封顶。作为深圳十大科技基础设施之一,这一装置渐渐揭开了神秘面纱。“就像一座理性设计合成生命的高度自动化工厂。”近日,大设施总工艺师、深圳先进院合成所研究员司同对记者说。

合成生物学是用工程化的理念和手段,制造有特定功能的生命体。

司同介绍说:“在合成生物学中,可以将组成生命最基础的核酸、氨基酸看作原料,把它们组装成蛋白质、基因作为元件。此后,根据基因线路来设计,做成染色体多细胞器、细胞直至细胞生物体等。”

谈起合成生物学的应用,司同以生产青蒿素举例。传统模式是通过种植黄花蒿,经过18个月生长周期,才可进行提取。而美国的Jay D.Keaslin院士通过构建一个人工酵母菌,合成青蒿素的相关基因,通过工业化发酵的方法,在几周之内就可产生大量青蒿素。“使用可控的100立方工业发酵罐,可以替代5万亩的传统农业种植。”司同说。目前,Keaslin院士正与先进院合成所进行合作。

由于生命的高度复杂,目前仍缺乏理性设计方法。如合成青蒿素的人工酵母研究,为找到“对的酵母”,只能反复人工试错,从而花费了10年时间。

“必须使用机器,才能对一个复杂细胞系统进行定向进化。”司同说,“此前在美求学期间,我参与推出了学术界首个全自动合成生物平台iBioFAB。”

据悉,iBioFAB一改传统方法,不再需要研究人员在不同设备间传递样品,而是采用全自动合成生物平台,把所有生物的试剂和样品放进微孔板,用机器人替代人,在不同仪器设备间进行串联。“这就把传统劳动密集型生物学研究,变成一个工业化方式。不仅造出具有特定功能的生命产品,而且可以掌握设计生命的原则。”司同表示。

如今,深圳在合成生物方面有了更加高度自动化的设施。2018年,中科院深圳先进院作为牵头单位,开始建设全球首个合成生物重大基础设施。

司同告诉记者,在合成生物设施“卡脖子”技术问题上,大设施采取进口引进与自主研发同步推进的方式,进行底层原理性方法的开发,通过各个行业专家协助,共同实现合成生物学自动化愿景。

“下一代自动化设施主要目标:一是实现功能岛间集成,即不同功能、不同工艺怎样相互连接;二是楼层功能集成,即怎么形成系统,包括样品制造完之后送到不同的楼层检测,甚至包括系统与人的互动等;三是信息化,把相关设计变成数据,构建工业自动化或者工业数字化的框架。”司同表示。