(一)關鍵技術快速突破發展
一是基因編輯技術:如 CRISPR-Cas9 等基因編輯技術的出現和不斷完善,科學家們能夠更加精確、高效地對生物體的基因進行編輯和改造。這為合成生物學中構建具有特定功能的生物系統提供了強大的工具。
二是DNA 合成技術:DNA 合成技術在合成生物學中至關重要,它是構建新的生物系統的基礎。近年來,DNA合成的速度、準確性和成本都有了顯著的改善。現在可以快速、廉價地合成大量的DNA片段。
三是生物信息學:科學家們可以利用生物信息學的方法和工具,對生物體的基因序列、代謝網絡等進行深入的分析和理解,為合成生物學的設計和構建提供了重要的理論支持。
(二)應用前景極為廣泛
在醫療健康領域
可以利用合成生物學技術設計和生產新的藥物,如利用微生物發酵生產藥物成分、開發新型的抗體藥物等。合成生物學可以開發出一些傳統方法難以合成的藥物。
可以構建能夠檢測疾病標志物的生物傳感器,實現對疾病的早期診斷;利用合成生物學改造的細胞進行細胞免疫療法,治療癌癥等疾病。
在化工和材料領域
可以利用合成生物學技術生產各種化學品,如生物可降解塑料、生物燃料、化工用酶等。這些生物基化學品具有可再生、環境友好等優點,有望替代傳統的石油化工產品,減少對化石資源的依賴,降低環境污染。
可以設計和合成具有特定性能的生物材料,如高強度的生物纖維、具有特殊功能的生物納米材料等。這些生物材料在建筑、紡織、電子等領域具有廣泛的應用前景。
在農業領域
可以對農作物進行基因編輯和改良,提高作物的產量、抗病蟲害能力、抗逆性等,為解決全球糧食安全問題提供新的途徑。
可以開發基于微生物的生物農藥和生物肥料,減少化學農藥和肥料的使用,降低對環境的污染,同時提高農業生產的可持續性。
可以利用合成生物學技術生產食品添加劑、調味劑、功能性食品等。
(三)政策支持
許多國家和地區都將合成生物學作為戰略性新興產業加以扶持和發展。例如,我國在“十四五”規劃中明確將合成生物學列為科技前沿領域方向之一,出臺了一系列政策推動合成生物學的技術創新和產業發展。
地方政府也積極出臺相關政策,支持合成生物產業的發展,如設立產業園區、提供資金支持、優惠政策等,吸引了大量的企業和科研機構參與到合成生物學的研究和應用中。
(四)經濟和環境效益好
經濟價值高:合成生物學具有巨大的經濟潛力,有望創造新的經濟增長點。據預測,到 2025 年合成生物學與生物制造的經濟價值將達到 1000 億美元,到 2030 - 2040 年,每年帶來的經濟影響將達到 1.8 至 3.6 萬億美元。
環境友好:在全球倡導節能減排、實現碳中和的背景下,合成生物學的環境友好特性使其具有重要的戰略意義。合成生物學可以利用可再生資源作為原料,通過生物發酵等過程生產產品,減少了對化石能源的依賴,降低了溫室氣體的排放和污染物的產生,有助于實現可持續發展。