合成生物学

合成生物学（SynBio）是一个跨学科的研究领域，旨在创建新的生物部件、设备和系统，或者重新设计已经在自然界中发现的系统。

它是科学的一个分支，涵盖了生物技术、基因工程、分子生物学、分子工程、系统生物学、膜科学、生物物理学、化学与生物工程、电气与计算机工程，控制工程等各个学科的广泛方法论。和进化生物学。

合成生物学目前尚无公认的定义。这里有一些例子：

• “使用物理工程和基因工程的混合物来创建新的（因而也就是合成的）生命形式”。
• “一个新兴的研究领域，旨在在化学合成的DNA设计中结合生物学，工程学和相关学科的知识和方法，以创造出具有新颖或增强特性和特征的生物”。
• “设计和建造生物模块，生物系统和生物机器，或出于有用目的对现有生物系统进行重新设计”。
• “将系统设计的工程范式应用到生物系统中，以产生具有自然界中不存在的新颖功能的可预测且健壮的系统”（欧洲委员会，2005年）这可能包括基于生物分子系统的分子组装剂的可能性如核糖体。

要注意的是，合成生物学传统上分为两种不同的方法：自上而下和自下而上。

1. 在自上而下的方法涉及使用的代谢和基因工程技术赋予新的功能，以活细胞。
2. 所述底向上方法涉及创建新生物系统在体外通过汇集“非活”的生物分子组分，通常与构建的目的人造细胞。

因此，生物系统是逐模块组装的。通常使用无细胞蛋白质表达系统，和基于膜的分子机制一样。通过形成混合的活/合成细胞，以及活细胞和合成细胞群体之间的工程交流，人们正在努力弥合这些方法之间的鸿沟。

工程师将生物学视为一种技术（换句话说，是给定系统的生物技术或其生物工程）合成生物学包括对生物技术的广泛重新定义和扩展，其最终目标是能够设计和构建可处理的生物工程系统信息、操纵化学物质、制造材料和结构、产生能量、提供食物以及维持和增进人类健康和我们的环境。

根据合成生物学的研究方法，可以将它们分为广泛的分类：生物部分的标准化、生物分子工程、基因组工程。

生物分子工程包括旨在创建功能单元工具包的方法，这些功能单元可以引入以呈现活细胞中的新技术功能。基因工程包括为整个或最小生物构建合成染色体的方法。

生物分子设计是指从头设计和生物分子成分的添加组合的总体思想。这些方法中的每一个都有一个相似的任务：通过创造性地在先前的级别上操纵一个更简单的零件，从而以更高的复杂性级别开发一个更综合的实体。

另一方面，“重写者”是对测试生物系统的不可还原性感兴趣的合成生物学家。由于自然生物系统的复杂性，从头开始重建感兴趣的自然系统会更简单；为了提供更易于理解，控制和操纵的工程替代产品。重写者从重构中汲取了灵感，重构有时是用来改善计算机软件的过程。

合成生物学的危害包括生物安全危害工人和市民，生物安全隐患来自有机物的故意所产生的工程造成损害和环境危害。生物安全危害与现有生物技术领域的危害相似，主要是暴露于病原体和有毒化学物质，尽管新型合成生物可能具有新型风险。为了生物安全，人们担心合成或重新设计的生物理论上可以用于生物恐怖主义。潜在的风险包括从头开始重建已知的病原体，将现有的病原体改造为更危险的工程以及对微生物进行改造以生产有害的生化物质。最后，环境危害包括对生物多样性和生态系统服务的不利影响，包括由于合成生物的农业利用而对土地利用产生的潜在变化。

一般认为，现有的转基因生物风险分析系统对于合成生物是足够的，尽管从单个基因序列“自下而上”构建的生物可能会遇到困难。合成生物学通常属于转基因生物和生物技术的现行法规，以及下游商业产品的任何法规，尽管在任何司法管辖区通常都没有专门针对合成生物学的法规。