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

   
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系统生命科学 - 系统与合成生物学世纪

诚如孟德尔遗传学与实验生物学的发展,系统遗传学(解析与建构基因组)与合成生物学也是科学方法带来的科技与产业革命。

社会发展是信息量的发展及其展开,社会由科技、管理、文艺三边构成,基础研究是信息组织化增长、应用研究是信息程序化表达,研究是投入,生产是产出,还贸易是回报,从而构成整个社会经济链条。研究开发,社会财富增长的关键,同样存在一个链条:新领域的开拓、继承、发扬与应用等。

系统生物科学与工程改变的是整个材料、能源、信息技术,带来的将是建筑与环境、交通与能源、教育与通讯、医疗与安全的产业化变革。

1980B. Hobom提出DNA重组技术的合成生物学概念。1992年中国曾邦哲阐述系统医药学,1994年提出系统生物工程与系统遗传学的概念与方法,1996年创办第1届国际转基因动物学术研讨会,1999年创建系统生物科学与工程网。2000年美国L.Hood创建系统生物学研究所,日本H.Kitano创办国际系统生物学会议,美国E.Kool重新提出合成生物学的概念 - 系统生物学的遗传工程,形成了21世纪系统生物科学与工程的全球化发展。

基因工程最初在大肠杆菌规模化工业生产重组外源蛋白质(如人胰岛素)。细胞工程的发展,又形成了在哺乳动物细胞内表达药用蛋白质的生物技术。转基因动物技术的形成,产生了乳腺生物反应器和1994年中国曾邦哲提出的输卵管生物反应器;然而,高效与规模化转基因生物反应器仍然存在技术瓶颈。

生物传感器与固定化酶生物技术的发展,产生了采用蛋白质然后是DNA等生物分子作为元件的计算机工程原理,遗传算法与试管内DNA分子运算对计算机与纳米科学的发展产生了巨大影响;然而,仍然有待于方法突破。

细胞内外信号传导与基因表达调控的研究,整合了生物信息学、基因组学、计算生物学等生物技术,从单基因研究的分子生物学转向了多基因相互作用的系统生物学;从而,导致了规模化系统生物学及其医学与工程应用。

20世纪二战后,系统科学、计算机技术与分子生物学、生物工程同时期平行发展,起源自生理学分别向心理学、生态学与生物化学、遗传学两个基本方向。80到90年代,计算机网络、纳米技术与生物仪器、基因技术的结合,系统生物(医药)科学与工程的概念,又导致了21世纪系统与分子科学的汇合。

2002年中国曾邦哲提出细胞计算机模型,2003年于第19届国际遗传学大会阐述了图式(系统结构)遗传学的原理。2003年美国J.Keasling创建了贝克莱大学合成生物学系。生物系统从分子、细胞到器官的形态图式动态发生及其人工设计与工程原理,成为了生物医药与制造工业发展的基础。

系统遗传学与合成生物学,采用生物系统建模与计算机设计的方法,整合了生物科学、医药科学、纳米科学、计算科学、电脑科学等领域,导致的将是未来的细胞制药厂与细胞机器人。转基因生物技术也转向了转基因系统生物技术,将产生规模化筛选天然药物、克隆功能基因与生物反应器的技术突破:一是次生代谢链(如青篙素)与基因网络的人工设计使药物分子或生物材料可规模化生产,二是诱导细胞分化与遗传程序化重编而人工设计细胞功能,三是生物传感器与生物分子元件的人工设计将导致生物器件与细胞计算机的发展。

对细胞内基因系统人工设计与编程序的人工生物体研发,将颠覆人工智能、纳米技术、生物工程、制药产业的整个体系。

2007年英国皇家工程院院士R.I.Kitney称系统生物学与合成生物学藕联将产生第三次工业革命,呼吁改革现有的教育、研究与产业体系。

Biographical Information

Bangzhe (Jie) Zeng, SG of WABSE

Born on 17 July 1963 (公历), Gu-Tai Mountain, P. R. China.

Systems Geneticist (Analysis and Construction of Genomes).

中文

July 1985, Graduated from Xiamen University (BSc. of Zoology and Cytogenetics), Fujian, PR. China. Writing on "Structurity - Pan-Evolution Theory of Biosystem" since 1986.

1985 - 1994, Lecturer of Cell Biology, Medical Genetics and Pharmacognacy at Hunan Collegies of Agriculture and Medicine, PR. China.

Publishing of concepts on Systems Medicine (April 1992, Awarded City Prize of the Excellent Researcher of Medical Science in 1992), Systems Biological Engineering (June 1994), System Genetics (Nov. 1994) and Oviduct Bioreactor (Nov. 1994, March & July 1995, Dec. 1997) and thesis of Structurity – Pan-Evolution Theory (July 1993, May 1994).

1994 - 1997, Assistant Professor of Molecular Biotechnology, Institute of Micobiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing, P.R. China.

Secretary-General (SG) of the First International Conference on Transgenic Animals (ICTA), Nov. 1996, Beijing, P.R. China. SG of the International Union of Transgenics (IUT) since 1996, Member of editorial board of the Journal Sheng Wu Ji Su Tong Bao (Biotechnology Bulletin) and permanent member of the Chinese Biotechnology Society.

1997 - 2006, Ph.D. Scholarship of TelAviv University, Israel, DFG Research Scientist of Federal Agricultural Research Centre, Germany, SPARKS Grant-Holder and Research Fellow of the University of Birmingham, UK.

Publishing articles on Pattern (system structure) Genetics (19thICG, July 2003 Australia), Model of cell bio-computer and thesis of Pattern Genetics - Non-linear Cell Dynamics (March 2002). Created the Genbrain Biosystem Network of the (World) Associates for Biosystem Science and Engineering (WABSE, includes IUT - synthetic biology & the Union of Systems Genetics) in Jan.1999.

Chief Investigator of Systems Genetics and Synthetic Biology, President of the Benjoe Institute of Systems Biological Engineering since 2008, P.R. China.

2007年12月)

 
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