香山科学会议第322次学术讨论会简介.ppt
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香山科学会议香山科学会议第第322次学术讨论会次学术讨论会简介简介会议主题会议主题:
合成生物学合成生物学魏江春魏江春2008年年06月月16日日背景香山科学会议是由科技部(原国家科香山科学会议是由科技部(原国家科委)发起,在科技部和中国科学院的委)发起,在科技部和中国科学院的共同支持下于共同支持下于1993年正式创办,相继年正式创办,相继得到国家自然科学基金委员会、中国得到国家自然科学基金委员会、中国科学院学部、中国工程院、教育部、科学院学部、中国工程院、教育部、解放军总装备部和国防科工委等部门解放军总装备部和国防科工委等部门的资助与支持。
上述各单位均为香山的资助与支持。
上述各单位均为香山科学会议的理事会成员单位。
科学会议的理事会成员单位。
背景香山科学会议的宗旨是:
创造香山科学会议的宗旨是:
创造宽松学术交流环境,弘扬学术宽松学术交流环境,弘扬学术民主风气,面向科学前沿,面民主风气,面向科学前沿,面向未来,促进学科交叉与融合,向未来,促进学科交叉与融合,推进整体综合性研究,启迪创推进整体综合性研究,启迪创新思维,促进知识创新。
新思维,促进知识创新。
背景新的学术思想和新方法、分析新学新的学术思想和新方法、分析新学科的生长点以及交叉学科的新问题科的生长点以及交叉学科的新问题基础研究的科学前沿问题与我国重基础研究的科学前沿问题与我国重大工程技术领域中的科学问题均可大工程技术领域中的科学问题均可作为会议主题。
会议侧重于:
探讨作为会议主题。
会议侧重于:
探讨科学前沿、展望未来发展趋势、讨科学前沿、展望未来发展趋势、讨论最新突破性进展、交流。
论最新突破性进展、交流。
背景香山科学会议实行执行主席负责制,香山科学会议实行执行主席负责制,以评述报告、专题发言和深入的自以评述报告、专题发言和深入的自由讨论为基本方式,报告时间与讨由讨论为基本方式,报告时间与讨论时间的比例大体为论时间的比例大体为1:
1至至1:
2。
要求报告人以过去的研究积累为基要求报告人以过去的研究积累为基础,涵盖最新,信息把握最新动向,础,涵盖最新,信息把握最新动向,发表新的见解。
同时,鼓励对原有发表新的见解。
同时,鼓励对原有理论提出质疑,提倡发表不同意见,理论提出质疑,提倡发表不同意见,并提出有独创性的思考与见解。
并提出有独创性的思考与见解。
背景香山科学会议每年分两次公布全年的会议香山科学会议每年分两次公布全年的会议安排,每年安排,每年1月月1日发布上半年的会议安排日发布上半年的会议安排计划,计划,7月月1日发布下半年会议安排计划。
日发布下半年会议安排计划。
申请者可以集体或个人的名义自由申请召申请者可以集体或个人的名义自由申请召开香山科学会议。
申请的会议主题经过同开香山科学会议。
申请的会议主题经过同行专家评议后,由理事会最后审定。
会议行专家评议后,由理事会最后审定。
会议主题确立后,该主题的申请人、执行主席主题确立后,该主题的申请人、执行主席与香山科学会议的学术秘书共同磋商,确与香山科学会议的学术秘书共同磋商,确定会议召开的日期、中心议题、评述报告、定会议召开的日期、中心议题、评述报告、专题发言与人员安排。
对所有的申请,我专题发言与人员安排。
对所有的申请,我们都会在很短的时间内以书面的形式给予们都会在很短的时间内以书面的形式给予答复。
答复。
背景会议宗旨会议宗旨组织机构(理事会、组织机构(理事会、组织委员会)组织委员会)会议主题会议主题遵循的遵循的原则原则多样化学术活动多样化学术活动学术讨论学术讨论会会会议执行主席会议执行主席与会人员与会人员会议会议申请申请会议经费会议经费香山科学会议香山科学会议2008年上半年会议计划表年上半年会议计划表会次会次会议主题会议主题执行主席执行主席会议日期会议日期318中医药发展思路与继承创新思维和方法陈竺王永炎颜德馨陈可冀刘德培02.2324319中国全民健康保障问题与对策刘德培孙九林俞梦孙尹岭02.26283202007/2008国际极地年及未来极地研究的科学前沿孙枢秦大河汪品先严俊杨惠根04.0204321经济计算与政策模拟林群李善同王铮05.0608322合成生物学研讨合成生物学研讨魏江春魏江春张春霆张春霆TerryHwa汤雷翰汤雷翰孙之荣孙之荣05.1213323本草物质组梁鑫淼惠永正蒋华良杨胜利05.2022324现代科学技术体系总体框架的探索朱照宣戴汝为于景元王众托马蔼乃05.2729325新一代非易失性的电阻型存储器07.0809326精密测量物理和方法叶朝辉李家明罗俊07.1315327肿瘤纳米技术与纳米药物10.2123生命1.0版本36亿年前,一个微小的生命细胞在地亿年前,一个微小的生命细胞在地球的荒野中诞生,它自我复制,它的球的荒野中诞生,它自我复制,它的后代们继续复制自我,就这样,随着后代们继续复制自我,就这样,随着遗传基因一代代变异,延续数十亿代。
遗传基因一代代变异,延续数十亿代。
今天,每个生物体今天,每个生物体每个人、植物、每个人、植物、动物和微生物动物和微生物都能从第一个细胞都能从第一个细胞找到自己的起源。
迄今为止,地球的找到自己的起源。
迄今为止,地球的生物大家族是我们在宇宙发现的唯一生物大家族是我们在宇宙发现的唯一存在的一种生命。
存在的一种生命。
生物大家族中的新成员不过现在,将会有一些新成员加入到这个生物大家族。
在过去这些年里,科学家一直在尝试从零开始制造全新的生命形式用化学物质造出合成(脱氧核糖核酸),由合成基因,再由基因形成基因组,最终在实验室造出全新生物体的分子系统,而这种生物体在自然界从未出现过。
这些向“造物主”的垄断地位发起挑战的人包括工程师、计算机学家、物工程师、计算机学家、物理学家和化学家理学家和化学家。
他们以有别于传统生物学家的视角看待生命,并在2003年开创了一个全新的研究领域合合成生物学成生物学。
由DNA重组技术到合成生物学理念:
为细胞编写“基因软件”自然演化的有机体(即生物学家所谓的“生命10版本”)的基因组图谱正在以前所未有的速度被绘制完成,而其中的遗传密码也将被逐渐解开。
合成生物学家认为,他们可以利用这些已知信息来设计、打造新生命形式。
在过去,遗传工程一直拘囿于对已有的遗传密码进行简单修补改造,比如从一种细菌中提取一个基因,然后植入玉米或猪的染色体。
而合成生而合成生物学所要打造的生命种类是全新的物学所要打造的生命种类是全新的它不是任它不是任何一个原始母细胞的后裔,也没有哪个物种是它何一个原始母细胞的后裔,也没有哪个物种是它的祖先。
其实在本质上,这是一个逆自然的过程。
的祖先。
其实在本质上,这是一个逆自然的过程。
合成生物学如果说1953年双螺旋分子结构的发现让分子生物学家意识到,基因与细胞的关系就像计算机的软件和硬件,那么合成生物学正在做的就是设计新设计新“软件软件”、开、开发新发新“硬件硬件”。
生物资源研究的生物资源研究的三个层次三个层次物种资源基因资源1828年,德国化学家Wohler人工合成了存在于生物体内的一种有机物质-尿素,从而打破了“生命”与“非生命”之间的物质壁垒物质壁垒。
1960,我国科学家首次合成了具有生物活性的蛋白质-胰岛胰岛素素。
当人类进入基因组和后基因组的二十一世纪的今天,科学家正在为人工合成生命而努力。
有活性的X174噬菌体噬菌体(5386个个bp)和脊髓灰质炎脊髓灰质炎(7500个个bp)已被科学家先后合成。
Mycoplasmalaboratorium人工生命(以人工设计为主导以人工设计为主导)合成生物学DNA重组技术物种生物学转基因生物一亿种:
140万种(占1.4%)全全球球九九大大新新兴兴科科技技展展望望合成生物学合成生物学通用翻译通用翻译纳米导线纳米导线拜埃斯氏技术拜埃斯氏技术T射线射线核糖核酸干扰分子疗法核糖核酸干扰分子疗法大电网的控制大电网的控制微射流光纤微射流光纤个人基因组学个人基因组学syntheticbiology合成生物学(syntheticbiology)一词最早出现于1911年7月8日著名医学刊物柳叶刀TheLancet.ReviewsandNoticesofBooks.TheLancet,1911.178(4584):
97-99.1发表的一篇书评中。
后来虽然断断续续出现过多次,但在1980年第一次以“基因外科术:
合成生物学的开始”为题出现在德文刊物2的一篇长篇论文。
Hobom,B.Genesurgery:
onthethresholdofsyntheticbiology,MedizinischeKlinik,1980,75(24):
834-841.随着人类基因组计划的完成,2000年以后,合成生物学一词在学术刊物及互联网上逐渐大量出现。
合成生物学论文增长情况合成生物学的定义加州大学伯克利分校(UCB)的化学工程教授Keasling说:
合成生物学正在用合成生物学正在用“生物学生物学”进行工程化进行工程化,就像用“物理学”进行“电子工程”,用“化学”进行“化学工程”一样。
哥伦比亚癌症研究中心、测序及基因组科学中心主任Holt说,合成生物学与传统的重组DNA技术之间的界限仍然是模糊的。
从根本上说,合成生物学正在利用获得的合成生物学正在利用获得的“元元件件”进行下一层次的工作进行下一层次的工作对细胞进对细胞进行实际的工程化。
行实际的工程化。
合成生物学的定义哈佛大学医学院遗传学教授、计算遗传学中心主任Church说,主要的出发点是在把合成生物学与现有的领域(例如基因工程或细胞工程)分离开来。
我们已经在一次涉及一个“零件”或少量“零件”。
合成生物学是利用我们所确信的一些合成生物学是利用我们所确信的一些“零件零件”进行新生物系统的工程。
它在利进行新生物系统的工程。
它在利用从系统生物学用从系统生物学(systemsbiology)得出得出的最好分析去加工制作及检验复杂的生的最好分析去加工制作及检验复杂的生物机器物机器.合成生物学的定义明尼苏达大学物理系教授Noireaux说,合成生物学的定义是令人困惑的,在很多方面就像生命的定义一样困惑。
作作为一个物理学家为一个物理学家,会喜欢建造机器、机会喜欢建造机器、机器人。
这正是我们试图利用生物分子器人。
这正是我们试图利用生物分子要做的事情。
这看起来像工程要做的事情。
这看起来像工程,但也面但也面临许多基础问题。
临许多基础问题。
合成生物学的定义根据上述情况,我们推荐“合成生物学组织”网站4上公布的合成生物学的定义,合合成生物学包括两条路线成生物学包括两条路线:
(1)新的生物零件、组件和系统的设计与建新的生物零件、组件和系统的设计与建造造;
(2)对现有的、天然的生物系统的重新设计。
对现有的、天然的生物系统的重新设计。
这两条路线的目的都是为了造福人类社会。
这两条路线的目的都是为了造福人类社会。
合成生物学发展的技术基础随着人类基因组计划的胜利完成,一些基本技术,例如基因组测序和基因组测序和DNA从头合成速率从头合成速率,已取得里程碑性的突破已取得里程碑性的突破。
如图2所示,基因组测序速率过去10年增加了500倍以上,而测序成本下降了3个数量级以上。
据预测据预测,新的测序新的测序技术将使人的基因组测序成本降低到技术将使人的基因组测序成本降低到1000美元美元5。
合成生物学发展的技术基础DNA合成速率过去10年增加了700倍以上,每年都在翻番。
更为重要的是利用可编程的DNA微芯片,实现了精确的多通道基因合成6,从而可在短时间合成大的DNA片段,而且错误率很低,组装一个组装一个14.6kb的的DNA只有两个错误只有两个错误,这这就导致就导致DNA的合成成本大大降低。
的合成成本大大降低。
合成生物学的研究方法合成生物学的工程本质合成生物学的工程本质合成生物学新学科综合应用包括分子生物学分子生物学、工工程学程学、化学化学、数学数学、物理学物理学、信息学信息学等不同学科的知识,进行设计及实现新的细胞行为设计及实现新的细胞行为,这是通过包括新的蛋白质蛋白质、基因线路基因线路、信号级联信号级联及代谢网代谢网络络的构建等种种生物工程努力来达到的。
通过元通过元件及基因线路的从头构建件
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