从《侏罗纪公园》中利用克隆技术复活恐龙到中国科学家成功开发可供人体移植的猪器官,将科幻电影情节变为现实的背后依靠的是同一种技术——合成生物学。
合成生物学作为生命科学领域的新兴分支,被广泛认为是21世纪最重要的生物技术。北京化工大学常州合成生物智能计算公共服务平台(以下简称“平台”)的建立,旨在推动中国在这一前沿技术领域取得领先地位。
产学研融合:创新生态的构建者
去年11月,常州发布“合成生物10条”,市长盛蕾带队赴北京化工大学深化合作,使平台最终落户在常州科教城。平台将合成生物学与智能计算技术相结合,服务合成生物学领域的人才培养、科学研究和产业赋能,助力常州打造合成生物产业集群。
“合成生物学目前最为广泛的应用就是人工细胞工厂”北京化工大学副教授陈徽东说,“所谓人工细胞工厂,就是将微生物细胞当作微型工厂,通过引入定制的生产线,生产我们所需要的东西,包括生物燃料、可降解塑料、食品、药品等。”因此,细胞工厂具有十分重要的应用前景,但是改造微生物细胞,提高其生产效率和底物利用率的过程极其复杂,常如大海捞针,有千万种方案需要验证排除,让研究者望而却步。平台就是要将这一过程数字化,通过先进的算法和计算模型,辅助科研人员对基因编辑、生物合成路径的设计,预测改造效果,缩小了实验范围。平台极大地提高了研发效率,降低了成本,缩短了周期,可以说,平台是合成生物学产业发展的基础工具。
数据支撑:国家生物产业的先行者
“2019年,合成生物学被美国列入了技术封锁的清单,但是中国在合成生物学领域的研究水平并不弱。”陈徽东介绍说,“我们构建这个平台,最初是想建立自己的生物数据库,比如建立酶的数据库,收集实验原始数据,确保知识产权和数据的安全和可控。”平台数据库的建设不仅为国家生物产业发展提供了重要支撑,还通过整合和分析生产数据,为生物产业的决策提供了科学依据,为生物安全和产业政策的制定提供了数据支撑。随着平台数据收集和分析能力的增强,它将为助力中国在全球生物产业创新中发挥引领作用。
MST2.0计算分析平台作为平台的“大脑”,能够进行细胞代谢的最优途径计算模拟、物质与能量的调控模拟以及多维数据的集成和搜索,让科研人员实现从理论到实践的无缝对接。以粘康酸和N-乙酰氨基葡萄糖的生物合成为例,通过平台的优化,实现产量数倍增长。更令人振奋的是,平台已经成功应用于α-氨基己二酸、1,3-丙二醇等10多种生化产品的生产指导,并在国际知名杂志上发表了10余篇学术论文,获得了2项计算机软件著作权证书,提升了我国在合成生物学领域的国际影响力。
人才培养:未来行业的推动者
平台深知人才是发展的根本。平台依托北京化工大学,通过开设交叉学科课程、组织专业培训和提供实践机会,培养了一批既懂生物技术又擅长计算机技术的复合型人才。现在平台已拥有约70人的专业团队,他们是推动合成生物产业发展和创新的重要力量。
“7月中旬,我们北京化工大学在常州科教城组织了一场关于合成生物产业的专场成果发布对接会,当场就有企业家找到我们学校的专家教授,表示对这些高质量科技成果很感兴趣,互留了通讯方式。”北化常州研究院朱齐白说,“智能计算服务平台正与华大工程生物学长荡湖研究所进行深度对接,后期平台也会持续创新合作模式,与企业深度合作,提供工艺包、技术服务、人才培养等,帮助企业提升价值,实现共赢。”
未来,平台将继续集成先进的计算生物学算法,为建设对学术界和产业界开放的基因组规模代谢网络模拟计算与分析平台等智能计算平台提供技术、人才、设备、市场等相关资源支持,赋能常州合成生物产业高质量发展。
|