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中国科学院合成生物学重点实验室是2008年12月批准成立的，是国内第一个合成生物学实验室，依托单位为中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所，其前身是1995年成立的微生物次生代谢分子调控研究开放实验室，2004年更名为分子微生物学开放实验室。 实验室现有高级职称研究人员12名，其中中国科学院院士1名、国家杰出青年3名、中国科学院“百人计划”入选者6名，硕士和博士研究生、博士后近百余名。现任实验室主任为赵国屏院士，副主任为覃重军研究员和李来庚研究员，学术委员会主任为杨胜利院士。 实验室在产学研紧密结合等方面具有良好的工作积累和传统优势，定位于合成生物学的应用基础研究，以发展合成生物学的理论和方法为主要研究方向，建立合成生物学的关键技术平台，针对我国在能源、环境、健康等方面面临的需求与挑战，聚焦若干重要的生物学体系，在分子、细胞和微生物菌群等层次上，实施合成生物学的研究与技术开发；并通过工业生物技术中心有效地将研究成果向社会和企业进行转让和转化。 合成生物学实验室目前的研究方向包括： 目前实验室设置了11个研究组；研究组组长原则上由研究员担任。实验室现有研究组名称如下：
实验室研究工作背景和意义、国内外该学科(领域)的最新进展，发展趋势、应用前景 “合成生物学”一词最早出现于1911年的科学论文。1995年之后，随着大规模基因组测序技术和分析方法的成熟，生命科学研究进入了基因组时代。“合成生物学”就是在基因组技术为核心的生物技术基础上，以系统生物学思想为指导，综合化学物理技术和生物信息技术，利用基因和基因组的基本要素及其组合，设计、改造、重建或制造生物分子、生物体部件、生物反应系统、代谢途径与过程、乃至整个生命活动的细胞和生物个体。人造生命的特点是按人类要求进行设计，能在人工环境或细胞环境下独立生存、繁殖，可预测、可调控、完成人类要求的任务。 合成生物学是在现代生物学和系统科学基础上发展起来的一个工程生物学的崭新研究领域。它依据基因组和系统生物学的知识进行生物设计，采用现代生物技术和相关物理、化学技术，建造优化的生物系统。它既是多学科的交叉综合，又是充满挑战和机遇的创新研究。合成生物学的研究目前主要朝两个方向发展。一是设计、建造具有生物功能的元件如生物分子或反应系统、生物装置和基因网络、多元件组成的功能单位及其更高级复杂系统的组装等。二是开发建立生物制造所需要的技术，包括如大分子基因组合成技术，生物功能元件的分析与测试技术，生物体信息的捕获与处理技术，系统模拟与控制技术等。 作为一门学科，合成生物学还很年轻；但它囊括了与人类自身和社会发展相关的各个研究方向和内容，以解决人类可持续发展所面临的重大挑战性问题，如生物医学、药物合成、可循环化工、环境与能源、生物材料以及生物反恐等问题，作为其当前发展所追求的主要目标，因此具有巨大的应用开发潜力，受到多方关注，发展极为迅速。有人把合成生物学的现状看着是计算机和信息工业早期研究阶段，预言其为未来生物技术经济发展的主要推动力。 近年来，利用人工化学合成的手段合成生物遗传物质的研究进展非常迅速。2002年，美国Wimmer实验室首次通过化学合成了脊髓灰质炎病毒的cDNA，并反转录成有感染活性的病毒RNA，开辟了利用已知基因组序列，不需要天然模板，从化学单体合成感染性病毒的道路。2003年美国Venter实验室只用了二周就合成了5386碱基对的ΦX174噬菌体基因组。2008年Venter实验室合成了582970碱基对的生殖道支原体(Mycoplasma genitalium)全基因组。为了突出这是人工合成的基因组，他们在基因组的多处插入了“水印”序列。至此，人工化学合成病毒和细菌基因组均已实现，预示着人类可以人工设计和构建生命体的时代的到来。这为运用合成生物学改造、制成目标细菌，用来消除水污染、清除垃圾、处理核废料等开辟了新的途径。 已有研究通过采用“定向进化”的方法，将基因网络插入细胞内，有选择性地促进细胞生长，这有可能通过修复细胞功能、消除肿瘤、刺激细胞生长和使某些决定性细胞再生，实现治疗各种疾病的目的。 合成生物学首先被应用在天然药物的生物合成、生物能源和生物基化学品领域，如2006年，美国Keasling实验室将改造了的多个青蒿素生物合成基因导入大肠杆菌和酵母菌中，均产生了青蒿酸；并通过对代谢途径(网络)不断的改造和优化，使产量实现了若干数量级的提高，具有了工业生产的潜力。美国杜邦(Dupont)公司利用大肠杆菌合成了重要的工业原料1,3丙二醇等。 |
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