合成生物学研究的工程化平台

国内案例

与国外学术机构的工程化平台相比，国内以深圳先进院的“合成生物研究重大科技基础设施”、天津工生所的生物设计中心等为代表，也有自己的特点与创新。

深圳先进院“合成生物研究重大科技基础设施”创新机制

为充分发挥大型设施的战略性、整体性、引领性，深圳先进院在充分借鉴国际经验的基础上，在牵头建设“合成生物研究重大科技基础设施”时有以下 4 个方面创新机制。

创新大型设施的体制机制。在体制上进行创新，申请筹建“深圳合成生物学创新研究院”，统一协调和管理运营设施，而不是以往多家单位的组合体或虚拟实验室模式。这样不仅有利于理顺国家、地方、部门、依托单位和设施的关系，打破体制机制束缚，有效统筹地方资源支持国家大型设施建设，也将是中国科学院与地方合作共建大型科技基础设施在体制机制方面的有益探索。在筹备建设深圳合成生物学创新研究院时，拟参照国外一流研究机构的建设方法、管理体制、运行机制，结合我国新型科研机构的创办经验与深圳地方特色，建立一套新型运营机制，包括研究院评估、人员聘用管理、开放共享、项目管理、财务管理、公共事务管理、知识产权管理、产学研合作、科技金融创新等。

强调生物设计能力。与工业自动化做类比，已建成的合成生物学自动化设施大都处于 3.0 时代，即实现了大部分自动化，同时正逐渐朝 4.0 时代迈进，即逐渐加强数据化和信息化能力。深圳的“合成生物研究重大科技基础设施”以全面进入 4.0 时代为目标，将着重利用生物信息、数理模型及人工智能等手段，系统地大幅提升生物设计能力。通过开发实验工作流程，把自动化机器与高通量分析融合到实验过程中；通过对数千个潜在的线路进行快速迭代，测试验证其中最有价值的候选线路，促进复杂合成基因线路的广泛应用。同时，生物设计软件以自主研发为主。

自主研发关键技术装备。设备购买与维护成本高，并且一次性购买的生产线难以升级改造，这是自动化设施面临的又一难题。深圳的“合成生物研究重大科技基础设施”通过搭建局部自动化模块，作为灵活的“功能岛”执行特定功能，并根据需求组合成 DNA、噬菌体、细菌、真菌等各类生产线。功能岛模块具有灵活、可拓展、针对性强的优点，可有力应对合成生物学领域的持续技术更新，还可以综合各种设备的特点，发挥系统集成的优势。关键技术装备研制遵循“红蓝军路线”，兼顾自主创新与吸收国外先进技术，推动高端自动化设备的国产化。

具备医学转化研究能力。为加强与下游应用的衔接，结合深圳市的研究基础，深圳的“合成生物研究重大科技基础设施”特规划有医学转化研究副平台。该平台以人工设计的基因线路改造细胞、细菌或病毒，干预人体生理病理过程，从而开创突破性生物疗法，提升肿瘤、代谢疾病等的诊断、治疗和预防水平。主要包括临床资源系统、临床检测系统、生物制剂研发制备系统和临床转化放大系统等。对于医学合成生物学的聚焦，是深圳设施的一大特色。