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系统生物工程与产业化
Industrialization of System Biological Engineering

   
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合成生物学 下一代转基因生物技术
Synthetic Biology – Next Generation of Transgenic Biotechnology

二十世纪中期的科技革命,诞生了爱恩斯坦统一物理科学、贝达郎菲统一生命科学和弗洛伊德统一社会科学的运动。二十世纪6090年代,系统生物(医药)科学与工程的各学科概念形成,还系统科学、人工智能科学、纳米技术、生物医药理论与转基因生物技术走向成熟;因此,刚进入二十一世纪,系统生物科学与工程的时代就迅速到来。

近现代科学的模式诞生于欧洲文艺复兴之后,形成于浪漫主义(意大利-法国)、实用主义(英国-美国)和理想主义(德国-俄国)的一场思想革命。欧几里德几何学、迪卡儿数学演绎法、斯宾诺莎伦理学走的是一条路径,罗吉尔·培根实验方法、弗兰西斯·培根归纳法、威廉·詹姆士的经验主义走的是一条路径,莱布尼兹单子论、康德星云学说、维特根斯坦的逻辑实证主义走的是另一条路径,而怀德海有机哲学、斯宾塞综合哲学,又导向了系统科学的发展方向。

从麦克斯韦电磁方程式到普朗克量子论,从申农信息论到普利高津非平衡热力学,发展了计算机科学与系统科学的路径。生物科学从生态、个体生物科学,经分子生物科学发展到了进化系统生物学计算系统生物学、技术系统生物学的系统生物科学

中医药是巨大的宝库,多民族、多区域的人类疾病和生物资源,可以提供规模化疾病基因系统分析、天然药物筛选开发,以及建立生物信息数据库。系统生物工程学、图式(系统)遗传学(pattern genetics)的发展,采用干细胞生物学、计算机原理、系统模型和生物技术实验等,开辟了中、西医药汇通的理论与技术可操作性,为中医药的现代化与世界化提供了机遇。

系统生物技术与合成生物学是生物技术与转基因技术的进展,采用系统科学和计算机、纳米技术整合,开展细胞信号传导与基因表达调控层次的生物系统研究,从而进入了:一是系统(图式)遗传学的理论研究,二是合成生物学的应用开发。

系统(整合)生物学及工程,完整的应包括三个方面:1)系统分子生物技术与纳米科学,2)生物信息软件技术和计算系统生物学,3)系统生物工程学与人工生命系统技术(人工进化)。合成生物学(synthetic biology),为Barbara Hobom1980年提出表述DNA重组技术,DNA等生物分子人工合成、转基因生物的技术与方法已经形成,最新的进展是系统生物学原理的工程应用,将计算机原理与系统方法引进转基因的研究开发,开创了多基因人工合成与系统转移的生物工程技术,开展生物仿生化学、重新设计生物或人工生物系统的开发,也就是系统生物工程学。

系统(图式)遗传学、系统生物工程和输卵管生物反应器的基本思路,就是系统化基因研究与系统化转基因开发,采用计算机技术、系统科学原理,整合仿生学、人工智能与遗传学、生物工程的理论与技术,目标是开发工程生物体与人工生物系统,以及转基因生物反应器对天然药物成分和贵重蛋白质药物规模化生产。自从2000Eric Kool在美国化学学会年会上重新提出合成生物学概念以来,细胞信号传导、基因调控网络的设计与转基因研究开发迅速发展,2005年美国Collins创建了基于系统生物学的Cellicon合成生物学公司

以系统生物技术、合成生物学等为特征,当今世界正在发生一场新的技术与产业革命 - 并有称为第三次产业革命,带来了二十一世纪新技术经济发展的巨大机遇。掌握最新技术并立即进行产业化开发而进入市场,发掘开拓国际领先技术和管理方法、又能成功将技术与市场结合的开拓创新,就能成功建立未来朝阳支柱产业的国际化品牌企业。

二十一世纪是系统生物科学与工程的时代,将带来的不仅是生物医学的革命,而且将是制造工业的革命,建立转基因生物反应器 – 药物筛选、基因克隆与转基因系统生物技术(systems transgenics),即,采用系统科学原理与技术研发生物系统的新一代生物工程技术,将促进传统农业、医疗、制药产业走向高科技现代化与世界化。

科学产业的过程,就是设计方案弄来经费,发表论文或发明技术,再获得更多的资金,如此循环不已。科学的最高境界,那就是造出细胞机器人和细胞制药厂。

(曾(杰)邦哲 2007年12月4日 Structurity Bulletin)

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