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合成生物学通过引入工程科学“自下而上”认识生命体系的理念,在生命科学研究中采用“设计—构建—测试—学习”迭代的研究范式,并在基因组和系统生物学的基础上,构建工程化的新生命体系,为生命科学提供了“从创造到理解”的新途径,不仅颠覆了从整体到局部的“格物致知—还原论”的传统研究策略,还开启了理解生命本质的“建物致知”新文化。同时,合成生物学将生物技术由“模拟自然过程”和“遗传工程改造”上升至“定量理性设计”和“标准化构建测试”的高度,推动生物工程和代谢工程朝着对标生命过程的高效率、普适性的工程化“重编程”,甚至是“从头构建”的新高度,以实现“建物致用”的目标。文章梳理了合成生物学近年来在生命科学基础研究中“建物致知”方面的重要进展,列举了其在化工、医药、食品、环境等应用领域中“建物致用”的具体案例,展现了合成生物学对人类社会全面发展正在发挥的重大影响,强调了为确保合成生物学的健康、快速发展,构建会聚生态系统与治理体系的重要性。 相似文献
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合成生物学基于生物、化学、物理、计算、工程等多学科交叉,对生物体以工程化的方式重新设计甚至是从头合成,将克服自然进化的局限,创造超越自然生命能力的合成生物,不仅对探索生命活动基本规律具有重要科学意义,也在工农业生产、环境保护、健康保健等领域具有巨大应用前景。随着合成生物技术发展的日新月异,合成生物的应用范围日益广泛,如何保障合成生物的生物安全性成为一个极其重要并且亟待解决的关键问题。合成生物学研究中大量涉及来自于病毒、致病性细菌和真菌的强毒力基因元器件,且被设计和使用的毒性基因元件和调控元件的数目也从少数几个跃升为几十个、上百个,乃至整个基因组的重新设计和编辑改造。如果缺乏有效管控或被恶意谬用,这些人工合成生物体可能会对生态环境平衡、公共卫生安全乃至国家国防安全造成威胁。因此,在人工设计和改造生物体的过程中,必须建立系统的防范和监控体系,设计有效的方法和技术来阻止人工生命体在野外环境下的复制和增殖、遗传信息的漂移以及阻断其进化出新的环境适应性,做到完全的人工改造生物隔离,达到真正的人工可控生命目标,确保其生物安全性。文章综述了合成生物学的研究进展和合成生物潜在的生物安全性威胁,以及合成生物的生物安全性防控设计策略,并对相关安全政策规章的制定给出了建议。 相似文献
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近年来,基因组测序、编辑与合成技术日新月异,推动了基因型"设计"和"合成"能力的突飞猛进,同时也使人工细胞的表型检测成为合成生物学发展的瓶颈环节之一。对于细胞功能的快速测试与评价,单细胞分析技术具有重要意义与前景,但理想的解决方案需要具备活体无损、非标记式、提供全景式表型、能分辨复杂功能、快速高通量且低成本、能与组学分析联动等特征。以此为出发点,文章重点介绍了基于非标记式分子光谱学的单细胞功能表征、分选与组学技术体系的进展,并讨论了该领域的关键问题与发展方向。多种光谱技术之间扬长避短的运用与多模态成像,结合高通量的光谱激活细胞分选技术及下游单细胞组学技术,正构建与拓展着一条连接光谱学与遗传学的广阔桥梁。这一桥梁不仅为细胞工厂的高通量、全景式表型检测与筛选提供全新的解决方案,还将推动"单细胞精度的光谱表型组-功能基因组"作为一种新的生物大数据类型,服务于"数据科学"驱动下的合成生物技术。 相似文献
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合成生物学研究的进展 总被引：3，自引：0，他引：3
本文简要介绍了合成生物学发展的历史背景与定义,它的主要研究内容,包括基因线路、合成基因组、合成药物与生物基产品或材料等。探讨了合成生物学与基因工程的异同,介绍了合成生物学在中国的发展情况,讨论了伦理道德与安全问题,最后展望了合成生物学的发展前景。 相似文献
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代谢工程研究的主要目的是通过改造菌株代谢网络,高效地合成目的产品。由于细胞代谢网络的复杂性,从数千个代谢反应及其调控回路中找到合适的改造靶点非常困难,往往要经过反复试差才能成功。通过对大规模代谢网络的计算分析,设计出特定生物产品的最优合成途径,可以帮助人们找出合适的代谢工程改造策略,减少改造过程的盲目性,更快更好地得到生物合成菌株。文章重点讨论两个问题:(1)如何设计代谢网络来合成原来不能合成的产品并提高产品得率,介绍了基于代谢网络计算分析的代谢工程设计方法;(2)如何设计菌株实现酶反应的精准调控,介绍了通过设计基因回路动态调控代谢途径流向的动态代谢工程研究新进展。 相似文献
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鉴于我国新型研发机构研究存在明显的区域性且北京新型研发机构相关研究较少,为系统把握北京新型研发机构建设经验和不足,从宏观、中观和微观3个层面构建研究框架,以北京生命科学研究所等8家新型研发机构为例,总结分析北京新型研发机构建设经验以及存在问题或挑战。分析显示：北京新型研发机构在顶层设计、创新要素集聚和体制机制创新方面取得较好成效,但在机构可持续发展、协同创新机制建设和人才集聚方面仍有不足。在此基础上,为进一步推动我国新型研发机构高质量发展,研究提出加强顶层设计和政策引导、创新生态系统建设和现代科研院所制度建设等对政策建议。 相似文献
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对大脑的认知是人类认识自然和自身的终极挑战,脑科学研究的核心是理解脑功能的结构及物质基础。中科院在2012年启动了战略性先导科技专项(B类)"脑功能联结图谱计划"(Mapping Brain Functional Connections;简称:脑联接图谱;MBFC,2012—2020),目标是对特定脑功能的神经联结通路和网络结构的解析及模拟。专项代表了脑科学研究的战略制高点,对揭示脑的工作原理、推动智能科学技术进步、增进人类身心健康等方面都具有十分重要的意义。专项设立以来,在感知觉神经环路发育和功能、视觉与本能恐惧行为的神经环路机制、情绪的神经环路编码机制、成瘾和抑郁症等脑疾病机理、意识的神经基础、基因编译技术及脑疾病的非人灵长类模型、神经元分类和功能分析技术及其应用、神经环路双色钙成像方法、神经环路结构与功能研究工具开发、深度神经网络芯片研制,以及资源库与平台建设等方面取得了一系列重要的科学发现和技术研发进展。我们将进一步按照专项十年规划,开展脑认知科学、类脑人工智能技术、脑疾病早期诊断及干预3个前沿领域的科学研究,以及相关新技术研发和脑科技资源库建设,发挥中科院在脑与认知基础研究和技术研发等领域的引领作用。 相似文献
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Ouzhuluobu Yaoxi He Haiyi Lou Chaoying Cui Lian Deng Yang Gao Wangshan Zheng Yongbo Guo Xiaoji Wang Zhilin Ning Jun Li Bin Li Caijuan Bai Baimakangzhuo Gonggalanzi Dejiquzong Bianba Duojizhuoma Shiming Liu Tianyi Wu Shuhua Xu Xuebin Qi Bing Su 《国家科学评论(英文版)》2020,7(2):391
Structural variants (SVs) may play important roles in human adaptation to extreme environments such as high altitude but have been under-investigated. Here, combining long-read sequencing with multiple scaffolding techniques, we assembled a high-quality Tibetan genome (ZF1), with a contig N50 length of 24.57 mega-base pairs (Mb) and a scaffold N50 length of 58.80 Mb. The ZF1 assembly filled 80 remaining N-gaps (0.25 Mb in total length) in the reference human genome (GRCh38). Markedly, we detected 17 900 SVs, among which the ZF1-specific SVs are enriched in GTPase activity that is required for activation of the hypoxic pathway. Further population analysis uncovered a 163-bp intronic deletion in the MKL1 gene showing large divergence between highland Tibetans and lowland Han Chinese. This deletion is significantly associated with lower systolic pulmonary arterial pressure, one of the key adaptive physiological traits in Tibetans. Moreover, with the use of the high-quality de novo assembly, we observed a much higher rate of genome-wide archaic hominid (Altai Neanderthal and Denisovan) shared non-reference sequences in ZF1 (1.32%–1.53%) compared to other East Asian genomes (0.70%–0.98%), reflecting a unique genomic composition of Tibetans. One such archaic hominid shared sequence—a 662-bp intronic insertion in the SCUBE2 gene—is enriched and associated with better lung function (the FEV1/FVC ratio) in Tibetans. Collectively, we generated the first high-resolution Tibetan reference genome, and the identified SVs may serve as valuable resources for future evolutionary and medical studies. 相似文献
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水稻是最重要的粮食作物之一,是世界约一半以上人口的主要口粮。水稻作为禾本科植物基因组研究的模式作物,具有十分重要的意义。中国科学院国家基因研究中心率先完成了国际水稻基因组计划的第4号染色体全长序列的精确测序,该成果已在英国的《自然》杂志发表。本文简要报告水稻基因组测序的意义和目前我国在这一领域已取得的进展,并着重介绍水稻基因组4号染色体精确测序和分析的成果。 相似文献
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Edward H. Spence 《Ethics and Information Technology》2011,13(3):261-275
This paper provides a general philosophical groundwork for the theoretical and applied normative evaluation of information
generally and digital information specifically in relation to the good life. The overall aim of the paper is to address the
question of how Information Ethics and computer ethics more generally can be expanded to include more centrally the issue
of how and to what extent information relates and contributes to the quality of life or the good life, for individuals and for society. To answer that question, the paper explores and provides by way of a theoretical groundwork
for further research, the concept of wisdom understood as a type of meta-knowledge as well as a type of meta-virtue, which can enable one to both know in principle what a good life is and how to successfully apply that knowledge in living
such a life in practice. This answer will be based on the main argument presented in this paper that the notion of wisdom understood as being at once a meta-epistemological, meta-axiological and meta-eudemonic concept, provides the essential conceptual link between information on the one hand and the good life on the other. If, as
we are told, this is the Age of Information, both the theoretical examination and analysis of the question of how information
relates to the good life and the provision of an adequate answer to that question are essential for developing a deeper understanding
of how to evaluate the theoretical and practical implications and ramifications of information for the good life, for individuals
and societies generally. 相似文献
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This paper explores the sources of ideas for innovation in engineering design. It shows that engineering designers involved in complex, non-routine design processes rely heavily on face-to-face conversations with other designers for solving problems and developing new innovative ideas. The research is based on a case study and survey of designers from Arup, a leading international engineering consultancy. We examine the role of different mechanisms for learning about new designs, the motivations of designers, problem-solving and limits to designers’ ability to innovate. We explore how the project-based nature of the construction sector shapes the ways in which designers develop new ideas and solve problems. We suggest that among the population of designers in Arup, there are a number of different design strategies for innovating and that these can have important implications for how design is managed. We locate our approach in the research on innovation in project-based firms, outlining patterns of innovation in firms that survive on the basis of their success in winning and managing projects. 相似文献