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液体生物燃料合成与炼制的研究进展

合成生物学 2024年

作者：郭姝媛张倩楠姑丽克孜·买买提热夏提杨一群于涛中国科学院深圳先进技术研究院深圳合成生物学创新研究院合成生物化学研究中心中国科学院深圳先进技术研究院深圳合成生物学创新研究院中国科学院定量工程生物学重点实验室

人类社会发展对化石燃料的依赖导致了能源枯竭的加剧及强烈的气候变化，迫切需要开发能够代替化石资源的新型生物燃料。虽然已有生物乙醇、生物柴油等生物能源，但其生产规模和价格成本仍然是大规模应用的主要问题。近年来，随着可再生... 详细信息

人类社会发展对化石燃料的依赖导致了能源枯竭的加剧及强烈的气候变化，迫切需要开发能够代替化石资源的新型生物燃料。虽然已有生物乙醇、生物柴油等生物能源，但其生产规模和价格成本仍然是大规模应用的主要问题。近年来，随着可再生能源技术的发展，结合代谢工程及新兴的合成生物学技术，开发基于CO2的新兴生物燃料，逐渐成为未来绿色能源的重要研究方向。本文综述了生物燃料的种类及四代生物燃料的发展情况，并着重介绍了第三代和第四代生物燃料丰富的底物原材料、多能源偶联合成生物燃料的研究现状、合成生物学技术在其中的应用及现阶段的研究进展。文章最后概括了合成生物燃料所面临的困境，主要包括原料的供应及成本，新型液体生物燃料产量低、产品种类少等问题，并提出相应的解决办法，以二氧化碳作为主要原材料，结合自养型微生物、甲基营养型微生物等细胞工厂，通过优选固碳途径、转化二氧化碳为甲醇等低碳底物、多能源耦合等方式，利用广泛存在的二氧化碳实现多种生物燃料的合成，以期扩大生物燃料的产能及应用范围，进一步推动新型生物燃料的产业化进程。

关键词：合成生物燃料新型生物能源一碳底物可再生能源微生物代谢工程

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单病毒示踪

中国科学:生命科学 2024年第3期54卷 396-408页

作者：梁颖琪毛国斌戴俊彪马英新广东省基因组学重点实验室深圳合成生物学创新研究院中国科学院深圳先进技术研究院

病毒是一类细胞内寄生的微生物,由其引发的感染性疾病对人类健康、民生、经济等造成极大威胁.病毒侵染宿主细胞是一系列动态、精细、复杂的过程,涉及病毒与细胞多组分间的相互作用,采用传统的分子生物学手段无法实现对病毒关键生命环节... 详细信息

病毒是一类细胞内寄生的微生物,由其引发的感染性疾病对人类健康、民生、经济等造成极大威胁.病毒侵染宿主细胞是一系列动态、精细、复杂的过程,涉及病毒与细胞多组分间的相互作用,采用传统的分子生物学手段无法实现对病毒关键生命环节的精准解析.单病毒示踪则为单个或多个病毒生命周期的原位、实时可视化研究,及侵染机制的揭示提供了新的途径.本文从单病毒示踪的意义和方法出发,展开介绍:(i)病毒的标记材料和方法;(ii)病毒成像与分析技术;(iii)单病毒示踪的研究现状与趋势,并针对该领域目前存在的问题及未来发展趋势进行探讨.

关键词：病毒标记量子点动态示踪机制解析

宏基因组测序法在药品污染细菌鉴定与溯源中的应用研究

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中国药学杂志 2024年第11期59卷 1041-1046页

作者：严卓彦谭宇翔林吉恒夏瑛瑛孙瑛崔洁黄朱梁舟山市食品药品检验检测研究院国家海洋食品质量检验检测中心浙江舟山316012 中国科学院深圳先进技术研究院深圳合成生物学创新研究院中国科学院定量工程生物学重点实验室广东深圳518055

目的:评价宏基因组测序法在药品污染细菌鉴定和溯源中的应用。方法利用宏基因组测序法和分离培养法同时对两批中成药及检测实验室环境取样中的细菌进行鉴定和分型。宏基因组测序结果通过MetaPhlan和StrainSifter软件进行菌株水平的分析... 详细信息

目的:评价宏基因组测序法在药品污染细菌鉴定和溯源中的应用。方法利用宏基因组测序法和分离培养法同时对两批中成药及检测实验室环境取样中的细菌进行鉴定和分型。宏基因组测序结果通过MetaPhlan和StrainSifter软件进行菌株水平的分析。结果经宏基因测序发现,药品与环境中均有大量的蜡样芽孢杆菌污染,且药品B18与环境样本HJ2中含有相同的蜡样芽孢杆菌菌组。培养法从药品和环境中共分离得到的5株蜡样芽孢杆菌,通过蜡样芽孢杆菌特异性聚合酶链式反应(PCR)扩增基因gyrA和panC序列构建NJ进化树,以及多位点序列分型(MLST),结果均显示药品B18中的蜡样芽孢杆菌菌株与环境样本HJ2的菌株同组。结论宏基因组测序技术是可靠的,且相比培养法,能够更全面发现具有潜在风险的细菌物种,同时也能准确地进行菌株水平的溯源分析,在药品污染菌鉴定与溯源中具有重要的应用价值。

关键词：宏基因组测序蜡样芽孢杆菌特异性PCR 多位点序列分型药品污染细菌鉴定细菌溯源

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合成生物学发展脉络概述

中国生物工程杂志 2024年第1期44卷 52-60页

作者：李玉娟傅雄飞张先恩中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所深圳518055 深圳理工大学(筹)合成生物学院深圳518055 澳门大学法学院中国澳门999078 中国科学院生物物理研究所生物大分子国家重点实验室北京100101

合成生物学作为认识生命的“钥匙”、改变未来的颠覆性技术,打开了从非生命物质向生命物质转化的大门,实现生命体系的理性设计与编辑,为生命科学研究提供了新范式,促进生物技术迭代发展,成为未来生物产业发展的驱动力。经过20余年的发展... 详细信息

合成生物学作为认识生命的“钥匙”、改变未来的颠覆性技术,打开了从非生命物质向生命物质转化的大门,实现生命体系的理性设计与编辑,为生命科学研究提供了新范式,促进生物技术迭代发展,成为未来生物产业发展的驱动力。经过20余年的发展,合成生物学领域已取得系列突破,创新应用逐步实现,学科体系渐成。合成生物学的发展脉络可概括为三个方向:一是使能技术与理论创新的系列突破;二是基因组合成与组装能力的迭代提升;三是细胞工厂和新生物系统的构建与应用。在此基础上,阐述合成生物学学科体系框架,展望未来发展趋势。

关键词：合成生物学工程生物学使能技术基因组编辑学科体系

宏基因组测序法对药品中污染细菌的鉴定与溯源研究

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中国药学杂志 2024年

作者：严卓彦谭宇翔林吉恒夏瑛瑛孙瑛崔洁黄朱梁舟山市食品药品检验检测研究院国家海洋食品质量检验检测中心中国科学院深圳先进技术研究院深圳合成生物学创新研究院中国科学院定量工程生物学重点实验室

评价宏基因组测序法在药品污染细菌鉴定和溯源中的应用。利用宏基因组测序法和分离培养法同时对两批中成药及检测实验室环境取样中的细菌进行鉴定和分型。宏基因组测序结果通过MetaPhlan和StrainSifter软件进行菌株水平的分析，结果显... 详细信息

评价宏基因组测序法在药品污染细菌鉴定和溯源中的应用。利用宏基因组测序法和分离培养法同时对两批中成药及检测实验室环境取样中的细菌进行鉴定和分型。宏基因组测序结果通过MetaPhlan和StrainSifter软件进行菌株水平的分析，结果显示药品与环境中均有大量的蜡样芽孢杆菌污染，且药品B18与环境样本HJ2中含有相同的蜡样芽孢杆菌菌组。培养法从药品和环境中共分离得到的5株蜡样芽孢杆菌，通过蜡样芽孢杆菌特异性PCR扩增基因gyrA和panC序列构建NJ进化树，以及多位点序列分型（MLST）结果均显示药品B18中的蜡样芽孢杆菌菌株与环境中的一株菌同组。宏基因组测序技术是可靠的，且相比培养法，能够更全面发现具有潜在风险的细菌物种，同时也能准确地进行菌株水平的溯源分析，在药品污染菌鉴定与溯源中具有重要的应用价值。

关键词：宏基因组测序蜡样芽孢杆菌特异性PCR 多位点序列分型药品污染菌的鉴定与溯源

宏基因组测序法对林可霉素利多卡因凝胶中污染细菌的鉴定与溯源研究

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药物分析杂志 2024年第8期44卷 1407-1414页

作者：严卓彦谭宇翔夏瑛瑛舟山市食品药品检验检测研究院国家海洋食品质量检验检测中心舟山316012 中国科学院深圳先进技术研究院深圳合成生物学创新研究院中国科学院定量工程生物学重点实验室深圳518055

目的:评价宏基因组测序法在药品污染细菌鉴定和溯源中的应用。方法:分别通过培养法、扩增子测序法和宏基因组测序法,对2批微生物限度控制菌检查中检出未知微生物的林可霉素利多卡因凝胶药剂进行菌种鉴定和溯源。培养法分离得到的细菌,... 详细信息

目的:评价宏基因组测序法在药品污染细菌鉴定和溯源中的应用。方法:分别通过培养法、扩增子测序法和宏基因组测序法,对2批微生物限度控制菌检查中检出未知微生物的林可霉素利多卡因凝胶药剂进行菌种鉴定和溯源。培养法分离得到的细菌,通过革兰氏染色、生化反应、生物质谱法、16srDNA测序及芽孢杆菌特异性PCR方法进行菌种鉴定,并通过多位点序列分型(MLST)法对药品和环境中均检出的蜡样芽孢杆菌进行菌株分型。宏基因组测序结果通过MetaPhlan软件进行菌株水平的分析。结果:MLST与Meta⁃Phlan结果均显示药品与检测环境中存在同一组蜡样芽孢杆菌,显示药品中的蜡样芽孢杆菌极有可能来自检测环境的污染。培养法与宏基因组测序法均在药品中检出污染微生物土壤短芽孢杆菌、类芽孢杆菌及新芽孢杆菌,但扩增子测序还在环境样本中检出上述细菌,因此不能排除药品中此类污染菌来自检测环境的可能性。结论:宏基因组测序技术相比培养法,能够更全面发现具有潜在风险的微生物,同时也能准确地进行菌株水平的溯源分析,在药品污染菌鉴定与溯源中具有重要的应用价值。

关键词：宏基因组测序扩增子测序多位点序列分型 MetaPhlan分析药品污染菌的鉴定与溯源

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肿瘤类器官及其在合成生物学中的研究进展

合成生物学 2024年第1期5卷 191-201页

作者：孟倩尹聪黄卫人深圳大学第一附属医院泌尿外科国家地方联合医学合成生物学临床应用关键技术工程实验室广东深圳518036 中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所广东深圳518000

类器官技术的发展为更接近机体细胞组成和病理生理特征的癌症模型开辟了新途径。患者来源的肿瘤类器官在多次传代后仍能维持原有肿瘤的组织病理学及遗传表型特征,不仅可作为测试新型抗癌药物的优良模型,也可通过其药物敏感性测试预测患... 详细信息

类器官技术的发展为更接近机体细胞组成和病理生理特征的癌症模型开辟了新途径。患者来源的肿瘤类器官在多次传代后仍能维持原有肿瘤的组织病理学及遗传表型特征,不仅可作为测试新型抗癌药物的优良模型,也可通过其药物敏感性测试预测患者的临床反应,为肿瘤患者的个体化精准治疗提供可靠的依据。合成生物学是以工程学思想为指导,提供独特工具来重建空间和动态信号,调控细胞间通信。合成生物学的快速发展,为肿瘤类器官在肿瘤的发生发展及肿瘤治疗等方面提供了一系列崭新的思路和方法,包括如何工程化重建类器官空间与动态信号、细胞稳态维持、细胞间通信调控等。本文概述了肿瘤类器官的构建过程及其在合成生物学中的应用,讨论了肿瘤类器官当前在构建效率、标准化、自动化、精确度等方面的局限性,最后展望了合成生物学在推动肿瘤类器官结构和功能复杂化方面的前景。

关键词：肿瘤类器官药物筛选精准医疗基因线路合成生物学

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合成生物学在肿瘤疫苗设计中的应用进展

合成生物学 2024年第2期5卷 239-253页

作者：方超黄卫人中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所广东深圳518035 深圳大学第一附属医院深圳市第二人民医院泌尿外科深圳转化医学研究院广东深圳518035 广东省泌尿生殖肿瘤系统生物学与合成生物学重点实验室广东深圳518035

根据中心法则和细胞免疫学原则,利用合成生物学设计和生产新型肿瘤疫苗代表了癌症免疫治疗中的一个重要途径。本文概述了利用合成生物学针对两个主要方面(抗原选择和疫苗设计)的创新治疗性肿瘤疫苗的最新研究进展。针对肿瘤相关或特定抗... 详细信息

根据中心法则和细胞免疫学原则,利用合成生物学设计和生产新型肿瘤疫苗代表了癌症免疫治疗中的一个重要途径。本文概述了利用合成生物学针对两个主要方面(抗原选择和疫苗设计)的创新治疗性肿瘤疫苗的最新研究进展。针对肿瘤相关或特定抗原,开发更精确和有效的肿瘤疫苗引起了广泛关注。传统方法在抗原选择中主要针对肿瘤中的特定基因,而以高通量测序及质谱为基础筛选新抗原的方法明显改善了疫苗的靶向性及免疫原性。在疫苗类别方面,与传统多肽疫苗相比,通过对DNA、mRNA、病毒/细菌、细胞的工程化修饰而成的新型疫苗显著扩大了肿瘤疫苗的范围,从而大幅增强了不同肿瘤疫苗的免疫效果。合成生物学的快速发展将加速对肿瘤疫苗的实验研究进度,最终导致临床治疗效果的持续增强。

关键词：肿瘤疫苗新抗原树突状细胞细胞疫苗合成生物学

Desulfovibrio vulgaris Hildenborough阴极生物膜对纳米磁铁矿的响应及其转录组学分析

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中国环境科学 2024年

作者：滕敏朱曦曾翠平胡佳萍刘广立骆海萍中山大学环境科学与工程学院广东省环境污染控制与修复技术重点实验室深圳合成生物学创新研究院中国科学院深圳先进技术研究院

以硫酸盐还原菌作为阴极催化剂的微生物电化学系统在含硫污染物去除及资源化回收方面具有其独特优势.磁铁矿广泛存在于自然环境中，其纳米形态被证实可促进微生物与电极之间的电子传递，然而其作用于生物阴极的分子机制尚不明晰.本研究... 详细信息

以硫酸盐还原菌作为阴极催化剂的微生物电化学系统在含硫污染物去除及资源化回收方面具有其独特优势.磁铁矿广泛存在于自然环境中，其纳米形态被证实可促进微生物与电极之间的电子传递，然而其作用于生物阴极的分子机制尚不明晰.本研究通过构建Desulfovibrio vulgaris Hildenborough（DvH）生物阴极，探究磁铁矿纳米颗粒（Magnetite nanoparticles，MNPs）作用下其生物膜的响应机制.结果发现，相较于无MNPs添加组，MNPs介导下的DvH生物阴极的SO42--S2-转化率由6.8%提升至37.9%，周期电荷量提升了11%.线性伏安扫描结果显示，在0～-0.81 V电势范围内，MNPs添加组阴极电流均高于对照组，说明MNPs可以增强阴极生物膜电催化活性.DvH阴极生物膜的比较转录组结果表明，MNPs可通过促进与[FeFe]氢化酶、Hmc和ATP合成酶相关的基因的表达，促进DvH对氢气的利用和代谢;通过促进编码ATP硫酰化酶和腺苷酸硫酸还原酶这两种硫代谢关键酶的基因表达上调，提高SO42--S2转化率;通过促进Flp/Tad菌毛组装和PEP-CTERM蛋白相关基因的表达上调，强化DvH在阴极的附着和成膜.本研究结果可为微生物阴极电化学系统的高效构建提供新的理论依据.

关键词：微生物电化学系统硫酸盐还原菌生物阴极纳米磁铁矿转录组学