合成生物学的发展、挑战及应对

通过操作DNA进而操控特定生物过程和生命性状一直是生物研究的热点问题。针对如何理性设计与深度改造生物系统这一难题,合成生物学这一综合了传统生物学、工程学与计算机科学的交叉学科应运而生,进而显现出举世瞩目的巨大潜力。然而,合成生物学的发展也面临着诸多挑战和风险。本文着眼于合成生物学的思想理念,对其理论与技术体系的发展现状、技术扩散所带来的安全问题以及将来合成生物学可能的发展趋势加以深入探讨。

2018 iGEM专栏序言

国际基因工程机器大赛(iGEM),作为一项以合成生物学为主题,集合了多种交叉学科的学生科研赛事,已成为了当今生物科研领域属于年轻人的最具活力和影响力的舞台。近年来,许多来自国内的大学和高中队伍不仅在比赛中取得了优异成绩,还做出了具有创新性的科研成果。为此,我们特组织出版了此iGEM专栏,集中报道近年来国内多支iGEM参赛队的研究工作,同时关注、探讨iGEM大赛在中国的发展情况和对大学生科研能力培养的启示。

具有抗菌效应的聚羟基脂肪酸酯生物塑料的制备与功能表征

聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHAs)作为一类新型的生物高分子材料,因其多样的材料性质与高度的生物可降解性日益受到关注。使用乳酸链球菌素(Nisin),一种被公认为安全的天然食品防腐剂,制备了具有高效、持久抗菌效应的PHA塑料。首先采用溶剂浇铸的方法将Nisin整合到正3-羟基丁酸-3羟基己酸共聚酯(PHBHHx),一种具备高度生物相容性的PHA中,从而获得了具有抗菌效应的PHBHHx薄膜。激光共聚焦显微镜观察表明Nisin在PHBHHx中呈颗粒状均匀分布。随后以条件致病菌藤黄微球菌Micrococcus luteus为测试菌株,通过琼脂扩散法,测定PHBHHx薄膜抗菌效应对Nisin含量的依赖关系;在液体培养条件下测量PHBHHx薄膜的Nisin释放效果与抗菌效应。结果表明Nisin可从PHBHHx薄膜顺利释放且Nisin的含量高于25μg/g时即表现出显著的抑菌效果且可长时间维持。该研究为工业化生产具有抗菌效应的PHA奠定了重要的技术基础,拓展了PHA在医学和食品领域的应用潜力。

国际基因工程机器大赛对本科生科研教育的启示

近年来,国际基因工程机器大赛(International genetically engineered machine,iGEM,简称iGEM大赛)在全球迅猛发展。仅2017年iGEM大赛全球注册队伍就达到了史无前例的313支,中国地区有98支iGEM团队报名参赛并取得了优异成绩。与国内已有的诸多大学生创新项目、科研培养项目不同,iGEM的组织模式是以学生为主体的研究型学习。该模式取得了丰富的教育效果,体现了新的教育理念,对于我国高校组织本科生课外科研训练有较大的借鉴意义。文中以北京大学参加iGEM大赛为线索,介绍国际基因工程机器大赛(iGEM)的背景和基本情况并以一个参赛周期为序再现北京大学iGEM团队组织和参赛的主要过程。通过与其他本科生科研训练的组织模式进行比较,探讨iGEM对本科生科研训练意义,并总结iGEM的组织经验和对本科生科研能力培养以及组织本科生科研学术竞赛的启示,希望能为国内高校的iGEM活动组织以及本科教育改革提供借鉴。