在中国,合成生物学的研究方兴未艾,它是生命科学领域的一门新兴工程科学,其实质是在工程学思想指导下,按照特定目标理性设计、改造乃至从头重新合成生物体系,通过构造人工生物系统来研究生命科学中的基本问题或应对人类面临的重大挑战,因此也被多国认为是未来的颠覆性技术之一。
12月19日,广州日报记者在深圳“光明科学城·2020工程生物创新大会”上采访了合成生物学方面的研究专家,中国科学院院士、上海交通大学生命科学技术学院院长邓子新。他表示,在合成生物学领域,基础研究的加强势在必行,没有基础研究的合成生物学必将是无源之水,无本之木,“做基础研究必须要能静得下心,沉得住气,坐得住冷板凳,才能发现一些未知,这是我们做科学探索的最源头的东西。”
邓子新院士
“光明科学城·2020工程生物创新大会”上,主办方安排邓子新院士作为第一个嘉宾上台做主题演讲。15分钟的演讲中,邓子新激动地介绍了合成生物学的划时代意义,“基于基因的生命科学经历了3次革命,今天,我们进入了生物体系的工程化。合成生物学就开始以用途为导向,工程化为理念,对生物学进行全视角、多维度的研究,这是一个学科高度集成,堪比机械工程和土木工程的学科,科学家人工设计构建新的生命系统,使得它具有非天然但优于天然的功能。”
邓子新介绍,目前我国已经利用生物合成技术研发出了药物,“我国原来没有维生素e的生产行业,而今通过生物合成技术,制造出了维生素e,一举打破了像国外公司垄断了80多年的维生素e合成工业,也一跃成为维生素e的生产大国。特别是生物合成一举打破了国外化学合成的复杂程序,成本很低,过程很安全,投资也少,效率很高,各个方面都有很大的改进。”
邓子新坚信,未来像维生素e这样的例子一定会层出不穷,“传统的化学合成生产会产生一些有毒的衍生物,利用合成生物学,不仅成本更低、而且更环保和安全。未来,合成生物学一定大有作为。”
可绕开某些化学的有害环节
广州日报:邓院士,请问合成生物学和传统的化学合成在药品生产模式上有哪些不同?
邓子新:化学合成它通过化学的方法制造一些药物,过程中需要用到很多试剂,甚至有一些是有毒有害的,但是添加这种试剂在合成过程中是必须的,这在大规模生产时,就可能产生副作用,引起一些污染,导致这种方式成本高、投入高。生物合成则是在基因重新编排后,用细胞进行发酵生产出产品,在生产过程中绕过某些化学的有害环节。
我并不是说化学合成有什么不好,这两者是相互补充,扬长避短,大家用不同的技术手段,达到有时是相同的目的,有时能达到更优化的目的,从产业上来讲,某些产业技术的升级换代,就会产生一些意想不到的产业的效果。
合成生物学实际就是把产品生产的基因搞清楚以后,在一个生产更快、更简单的细胞里编排出来,让它来生产,就是“劝说”某种微生物成长它某一种自然界内并不产生的化合物,使得它具有比天然的化合物更优良的效应。
抗生素更新赶不上细菌产生耐药性
广州日报:我们了解到您一直从事抗生素领域的研究,现在我国在抗生素的研究上有哪些进展?
今天在抗生素领域,我们跟国外的差距在大大地缩小,而且我们有了一些可能胜过或者是超越西方发达国家的研究,但是我们整体上我们还要不断的向发达国家和先进的技术学习,才能提高们自己创新创造的能力。
广州日报:我们经常看到有关抗生素滥用的报道,您对此怎么看?
邓子新:抗生素确实对我们的疾病,尤其是感染性的疾病起很大的作用,但是如果不当使用就会产生耐药性,随着抗生素使用剂量越来越高,细菌就对它不敏感了,杀不死细菌了。因此,为了对抗细菌耐药性的问题,我们就必须通过抗生素药物不断的更新换代,今天吃这个药,明天吃那个药,细菌也就“懵了”,不知道它要对付什么药了。而抗生素领域,今天的问题就是药物更新的速度赶不上细菌产生耐药性的速度。所以人类必须要开发不同的技术来提高效率,我们要持续探索生命科学的‘暗物质’,抗生素不断的更新换代是克服抗药性的基础性支撑。
打开了一个全新的领域
广州日报:我们了解到您的团队首次在众多细菌的DNA上发现了硫修饰,打开了DNA硫修饰这个全新的科学领域,能否介绍一下发现的过程?
邓子新:这个就是一个纯基础的研究,它是在DNA的基本骨架里面发现,DNA复制以后中间有一种硫元素修饰,基础研究上它是一个全新的发现,由此一个新的领域打开了。现在,我们也在探索这一发现的应用,包括对各种不同的疾病检测以及后期的一些基因治疗方面的作用和功能。我们几十年来研究这个基础的问题,其实根本没有考虑它的应用,但是某一天,随着技术和理念的提升,这一发现就可能对一些重要疾病的治疗产生重要的作用。
做科研不要这山望着那山高
广州日报:我知道您也十分重视对青年科学家的培养,想问一下对青年科学家您希望它应该具备怎样的精神?对年轻的学者有怎样的期望?
邓子新:青年学者不管做基础研究也好,还是做产业研发也好,都不能急功近利,必须要沉得下心,要静得下心,要沉得住气,要能够坐冷板凳,一个人的科技生涯要有所发展,他就必须认认真真地去做,要执着,要踏实,肯干,要具有创新的精神,观察力、想象力和创新能力是密切联系在一起的。我在教育和启发学生方面,都是本着这些原则,做科研不要这山望着那山高,这是一个非常忌讳的东西。做一行爱一行,不爱这一行肯定做不好,科学研究尤其如此。