合成生物学应用领域有哪些？应用实例及应用前景一览

1 合成生物学的应用领域

(1)医药领域：合成生物学重新设计全新的细胞内代谢路径，让医药产品可以通过微生物细胞在廉价糖类等原料的支持下合成，削减医药产品生产成本，实行绿色生产。在医学应用中，合成生物学能够按照不同的疾病和致病机制，进行人工设计、构建适宜的治疗性基因回路，借助载体植入人体，通过纠正机体有功能缺陷的回路，达到治疗疾病的目的。

(2)化学品、生物材料、生物能源等领域：合成生物学深入细胞代谢和调控认知，推动相关技术手段的进步，优化改造、从头设计合成高效生产菌种成为可能，大大提高可再生化学品与聚合材料的生产能力与效率，可大幅减少原材料和能源消耗，降低生产成本。

(3)农业领域：合成生物学的发展能够帮助提高农业生产力、改良作物、降低生产成本、实现可持续发展，改造植物光合作用增加农业产量、利用微生物或代谢工程手段减少农业化肥使用以及重塑代谢通路改良作物等，带来农产品产能与营养价值的突破性增长。

(4)食品领域：合成生物学能够帮助发掘动、植物的营养以及功能成分合成的关键遗传基因元件，有可能对跨种属的基因进行组合，采用人工元件对合成通路进行改造，优化和协调合成途径中各蛋白的表达，构建新的细胞工厂，颠覆现有的食品生产与加工方式。

2 合成生物学的应用实例

(1)蛋白质和多肽：美国的Bristol-Myers Squib公司的蛋白表达操纵系统 操纵和/或控制多肽的蛋白质品质;美国的Gilead Sciences公司的结合蛋白 编码结合基质金属蛋白酶-9(MMP9)的细胞; 英国的Astrazeneca公司的γ-羧化的蛋白质表达需要γ-羧化的重组蛋白、维生素 K 环氧化还原酶和γ-谷氨酰羧化酶的细胞

(2)化学品、生物材料和生物能源：日本的钟渊化学公司的聚羟基链烷酸酯通过硫解酶基因、还原酶基因。聚羟基丁酸合酶基因。聚羟基链烷酸酯合酶基因等组成的生物线路;美国的Yield10 Biosciences公司的多羟基丁酸酯将多个基因导入植物，使其产聚羟基链烷酸酯;丹麦的Novozymes公司的生物质降解酶编码α-淀粉酶的多核苷酸

(3)农业：瑞士的先正达和中国的中化公司的植物调节序列将目标的编码蛋白的多核苷酸的表达导向非花粉组织(不导向花粉组织);韩国的G+Flas LifeSciences公司的植物表达系统使用 CRISPR 系统的植物基因组缺失和替换方法

(4)食品：德国的C-Lecta公司的海藻糖通过热稳定的海藻糖磷酸化酶;美国的Impossble Foods公司的人造肉录激活因子与甲醇诱导型启动子元件连接

(5)环境和卫生检测：美国的Sample6 Technologie公司的李斯特菌检测 、编码标记物的重组噬菌体法国的Carbios公司分解聚酯的生物酶能够降解含聚酯材料的酶

3 合成生物学应用前景

人类健康和性能：2020年用于病原体筛选和无创产检，2020-2030年应用在液态肿瘤的CAR-T 细胞疗法和液体活检;2030-2040年合成生物学的基因用以预防媒介传染疾病;2040年后可用于干细胞产生的可移植器官

消费品服务：2020年前进行DTC 基因遗传测试;2020-2030年应用在基于遗传和微生物组的个性化膳食服务;2030-2040年用于基于组学数据的个人健康、营养和健康状况的生物监测传感器;2040年以后可用于基因治疗(如皮肤衰老)

材料、化学品和能源：2030年应用在新材料——生物高分子聚合物(如 PLA 和 PET);2040年以后用于生物太阳能电池和生物电池

来源：《医药生物行业投资策略：合成生物学未来已来开启“造物”时代-220109（94页）.pdf》

《【研报】华工行业深度报告：合成生物学属于未来的生产方式-210624（103页）.pdf》