从人类基因组到人造生命：克雷格·文特尔领路生命科学
5 展望
当生命科学进入后基因组时代的第10年，合成生物学也在Craig Venter等人的一个个创新与突破中走过了10个年头。今天，“人造细胞”的成功见证了合成生物学领域由无机到有机，从基因组到细胞的又一次飞越。让人不禁感叹现代生物科技的高度发达。这一研究成果与其说是人类征服自然过程中的一次胜利，不如说是自然赋予我们的又一新知。
系统生物学的发展使人们对生物系统的认识逐渐加深。随着基因组数据库的日益丰富，生物信息学、基因与蛋白质组学等领域的进步，新的技术方法、更高的效率以及更低的成本将推动合成生物学在更多学科和领域中实现从局部向整体、由分散到系统的多元化发展。合成生物学有着巨大的社会效益及经济价值，必将在能源、环境、化工、材料、医药等领域得到广泛应用。但是，目前的合成生物学仍然有很多思想上和技术上的困难要克服。Craig Venter的挑战与创新精神正是未来所需要的。生物合成已不仅仅是一个科学问题，更是一个人类问题与社会问题。
在生命科学飞速发展的21世纪，科技进步需要积极、合理并有预见性地融入合成生物学的研究方法。唯有这样，合成生物学这把“双刃剑”才能真正成为人类认识世界和征服世界的利器；人们的未来生活才能最大程度地受益于生命科学的探索成果。合成生物学的潜能是巨大的：人造器官、廉价高效的药物生产、清洁并可持续的生物能源……这些美好的前景需要的是耐心和努力，以及一大批科学家和工程师们的创新与探索。因此，合成生物学任重而道远。
附录 合成生物学大事记
1828年，Wohler利用氰酸铵合成尿素。
1953年，Miller通过放电合成氨基酸，模拟原始地球的有机物发生过程。
1965年9月17日，中国合成了第一个人工合成的蛋白质——结晶牛胰岛素。
1968年，Khorana等合成了核苷酸及基因密码子。
1970年，Khorana等首次用化学方法人工合成了有77个核苷酸对的酵母丙氨酸的结构基因。
1972年，Price和Conover等的实验室各自用反向转录酶合成了家兔和人的珠蛋白基因，这是首次合成真核生物的基因。
1973年8月，Khorana等又合成了具有126个核苷酸对的大肠杆菌酪氨酸tRNA基因，但并没有转录功能。
1973年11月，Stanley Cohen和Herbert Boyle等精确地把基因或者DNA片段插入其他细胞中，从而建立了重组DNA技术。
1977年，美国加州大学的Boyer等用化学方法合成了人生长激素抑制因子的基因。
1979年，Khorana等合成了酪氨酸阻遏tRNA以及酪氨酸tRNA基因。
1981年11月20日，中国合成酵母丙氨酸转移核糖核酸。
2000年1月，Gardner等在大肠杆菌中构建了基因开关 (Toggle switch)，一个合成的双稳态基因调控网络。Elowitz等构建了第一个合成的生物振荡器——压缩振荡子 (Repressilator)。这两项事件标志着合成生物学作为一项新的领域正式产生。
2000年11月，Brenner等设计向细胞DNA中参入天然不存在的碱基的方法来发展人工遗传系统，支持人工生命形式。
2001年，Schultz实验室向大肠杆菌蛋白质生物合成装置中添入新的组分 (tRNA/氨酰-tRNA合成酶组合)，使之能通过基因生成非天然的氨基酸。
2002年8月，Cello等制造了第一个人工合成的病毒——脊髓灰质炎病毒。
2003年7月，Keasling等在美国劳伦斯伯克利国家实验室设立合成生物学部，并在大肠杆菌中成功地建立了合成青蒿素的网络，使得青蒿素价格降低到原来的1/10。
2003年8月，Schultz实验室又发明了一种向酵母中加入非天然氨基酸密码子的方法，成功地向蛋白质中导入了5种氨基酸。
2003年12月，Craig Venter等合成了噬菌体φX174的基因组。
2004年6月，第一届合成生物学国际会议在美国麻省理工学院召开。
2004年10月，美国、加拿大与日本的学者合作将收集到的1918年西班牙流感病毒的DNA片段进行分析，并据此人工合成了该株流感病毒编码HA和NA蛋白的基因，进而获得了新的流感病毒。该病毒表现出与西班牙亚型流感病毒相近的致病性。
2004年12月，Libchaber领导的研究小组尝试创造了一个模拟人造生物——“囊生物反应器”(Vesicle bioreactors)，其组成部分来自不同的生物材料：由蛋清中的脂肪分子和大肠杆菌细胞提取物组成。“囊生物”内的基因可控制合成α-溶血素 (α-hemolysin)。
2005年8月19日，美国旧金山举行了合成生物学会议，讨论了合成生物学在药物开发、细胞编程和生物机器人方面的潜在应用，以及随之而来的生物安全、伦理、法律等问题。
2005年11月，麻省理工学院的研究人员在E. coli中加入一个合成的传感器激酶，使细菌能对不同光照条件作出应答。
2006年，Keasling实验室将多个青蒿素生物合成基因导入酵母菌中产生了青蒿酸，并通过对代谢网络不断改造和优化，使产量实现了数量级水平的提高。
2008年2月，Craig Venter小组合成了生殖支原体的基因组DNA，这是第一个人工合成的原核生物基因组。
2008年12月，Becker等设计并合成了重组的蝙蝠SARS样冠状病毒。
2009年2月，日本东京大学和科学技术振兴机构的Tomohisa Sawada等应用纳米技术合成了只有1对碱基对的世界最短的双链RNA片段和只有3对碱基对的双链DNA片段。
2010年1月，美国Cell杂志和英国Nature杂志同时为合成生物学创建10年发表专题社论，并提出合成生物学将面临的挑战。
2010年5月20日，Craig Venter小组人工合成了蕈状支原体基因组，并在山羊支原体细胞中成功复制、翻译并传代。实现了第一个具有人造基因组的活细胞。
