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合成生物學有什麽用?破譯疾病之謎,加速治療創新

2024-03-31科學

「合成生物學作為現代生物學與多學科系統融合發展而成的新興交叉學科,是繼‘DNA雙螺旋結構的發現’和‘人類基因組計劃’之後,以工程化手段設計合成基因組為標誌的第三次生物技術革命。」2024年3月29日,在上海閔行大零號灣舉行的「2024(第二屆)合成生物學與生物醫學健康大會」上,華東師範大學副校長施國躍介紹道。

通俗來說,合成生物學是對生物體進行再設計與合成。華東師範大學生命科學學院副院長葉海峰表示,合成生物學正在為大健康領域帶來深刻變革,主要體現在三個方面:

「在疾病的診斷方面,合成生物學構建能夠檢測疾病標誌物的精密生物傳感器,為早期診斷和即時監控提供了可能。這種技術能夠提高治療的及時性和有效性,從而提升病患的生存率和生活質素。」

「在藥物開發和生產領域,合成生物學使科學家能夠設計和生產新型生物分子,這些分子不僅可以用作創新藥物,還能夠最佳化傳統藥物的生產過程,實作更高效、低成本的藥物制造。此外,透過改造微生物,合成生物學可以使其成為高效的藥物生產工廠,這為生產原本昂貴或復雜的藥物提供了新途徑。」

「在基因和細胞治療領域,合成生物學提供的精準工具允許根據個體的遺傳背景客製治療方案,實作個人化醫療。這不僅提高了治療效果,還降低了副作用的風險,為治療遺傳病和某些類別的癌癥開辟了新路徑。」

當下,人工智能(AI)正在改變人類社會的生產方式。葉海峰認為,AI 為醫學合成生物學帶來了革命性的進步,提供了強大的數據分析能力,能夠處理和分析包括基因序列、蛋白質結構等在內的復雜生物數據。也可以透過深度學習等技術預測分子間相互作用,加速藥物發展和疾病治療創新,還能揭示未知生物規律,推進個人化醫療。

但他也指出,將AI套用於醫學合成生物學面臨挑戰。「首先,AI的效果依賴於大量高質素數據,而數據質素和可用性常常是個問題。其次,AI模型的不透明性(即「黑盒」問題)在醫學領域尤其引人關註,關系到治療決策的透明度。此外,處理個人健康資訊時的倫理和私密問題,以及需要跨學科合作的復雜性。」

「醫學合成生物學在揭示生命本質、破譯疾病之謎、尋求新的藥物開發目標、調節生理代謝過程以及在健康監測與疾病診治方面已展現出極大的潛能。從開發治療重大疾病的創新藥物,到研制新型疫苗,再到運用工程化細胞和基因編輯技術進行精準醫療,合成生物學的角色不容小覷。」葉海峰總結道。

據悉,本次大會由中國生物工程學會合成生物學分會、上海市生物工程學會合成生物學專委會、上海市合成生物產業協會、上海合成生物學創新戰略聯盟、上海市生物醫藥產業促進中心、華東師範大學、上海交通大學、中國科學院分子植物科學卓越創新中心、華東理工大學聯合主辦。