人工智能在合成生物学的应用

生命系统极其复杂,难以精确描述和预测,这给高效设计合成生物系统提出了挑战,故在合成生物系统构建中往往须进行海量工程试错和优化。近年来,人工智能技术快速发展,其基于海量数据的持续学习能力和在未知空间的智能探索能力有效契合了当前合成生物学工程化试错平台的需求,在复杂生物特征的挖掘与生命系统的设计方面具备巨大潜力。该文回顾并总结人工智能在合成元件工程、线路工程、代谢工程及基因组工程领域的研究进展,并分析和讨论人工智能与合成生物学交叉研究在数据标准化、平台智能化、实验自动化、预测精准化方面存在的一系列挑战。人工智能和合成生物学的融合有望给"设计—构建—测试—学习"闭环的全流程带来变革,而孕育"类合成生物学家"也将反过来引起人工智能技术的飞跃。

肠道微生物群落研究进展及合成微生物群落面临的挑战

近年来,虽然肠道微生物群落与人类健康方面的研究在快速发展,但肠道微生物群落的调控和应用仍处于起步阶段。这主要是因为对人类肠道微生物群落结构和功能的理解不够深入。合成微生物群落通过人工合成的多个物种建立新的微生物群落体系,利用各种体内和体外实验模型及数学建模方法进行模拟、测试、优化,有助于深化对人类肠道复杂微生物群落的结构、稳定性和功能活性的了解。该文概述了肠道微生物群落的研究方法、影响微生物群落稳定性的因素及合成肠道微生物群落面临的挑战,以期为肠道微生物群落理论研究和临床应用的双向转化提供参考。

噬菌体应用标准化研究

在当前全球抗生素耐药性和公共卫生安全问题日益突出的背景下,噬菌体作为一种潜力巨大的替代性治疗和防控手段,逐渐引起广泛关注。尽管其应用前景广阔,但噬菌体在实际应用和产业化发展过程中仍面临诸多挑战和机遇。全面总结了国内外噬菌体在农业、畜牧水产、食品工业和人类健康等领域的应用现状及标准化进程,系统梳理了当前面临的问题和实际需求,并提出了系统化的建设方案。此外,还深入分析了噬菌体应用标准化对相关产业发展的推动作用,强调了标准化在提高产品质量和安全性、促进技术创新、整合产业链、增强市场信任度及推动国际合作等方面的关键作用。希望能为噬菌体应用和产业化发展提供全面的指导和规范,助力解决抗生素耐药性危机和提升公共卫生安全水平。

合成生物学在生命起源、进化、结构和功能相互关系研究中的作用

生命从何而来?生物进化的原理和分子机制是什么?生物如何组装具有特定结构的分子和细胞,又如何从一个细胞生长发育为一个有规则结构的生物体?这些古老的生物学基本问题至今仍然蒙着神秘的面纱.在过去几十年中,合成生物学这门新兴交叉学科融合了生命科学、工程学、物理学与化学等诸多学科中的内容,旨在通过设计和建造新的生物元件、功能和系统,以创建在自然界中并不存在的可控方式、生物逻辑和生命系统.合成生物学的出现或许能够克服此前的技术障碍,在回答生命起源、进化、结构与功能等问题上提供新的有趣的观点;此外,它也可能改变对生命已被广泛接受的定义,从而挑战认知生命的方式.

人体肠道噬菌体的研究与应用

肠道是人体内微生物定殖最丰富的部位。近年来,随着肠道菌群与人体健康疾病关联研究的蓬勃发展,肠道噬菌体也逐渐引起关注。然而,相关信息技术和实验技术发展的滞后在一定程度上限制了肠道噬菌体的科学研究进程。因此,本文首先回顾了近几年来肠道噬菌体研究领域所开发或采用的计算和实验方法,包括噬菌体的测序数据分析和噬菌体的分离纯化等。随后,本文就肠道噬菌体的分类、肠道内噬菌体与细菌的互作及肠道噬菌体在人体疾病干预中的应用展开了讨论。最后,本文展望了肠道噬菌体研究在数据和实体资源、信息和实验技术、与肠道菌群的互作、干预和治疗人体疾病各方面的一系列挑战和机遇。