合成生物学课题研究方向和内容

　　合成生物学课题研究过程较为复杂，研究人员在做课题时，一定要注意实验管理的法律、法规、技术标准及有关规定，更快更有效的做好课题研究。合成生物学课题研究方向和内容？平台课题顾问为大家做出了以下几方面介绍。

　　1. 人工基因组合成与高版本底盘细胞构建

　　1.1 动物染色体设计与合成

　　研究内容：研究猪、小鼠等非灵长类哺乳动物人工染色体的设计原则，发展动物超大人工染色体组装与转移技术，开发基于人工染色体的异源免疫调节等技术，构建人工动物染色体的防逃

　　逸扩散技术。

　　1.2 植物人工染色体的设计与合成

　　研究内容：针对大豆、水稻、拟南芥等作物或模式植物，研究人工染色体的设计、组装原则与技术，发展人工染色体向植物细胞核内转移技术；开展植物信号转导通路研究，在模式植物中实现特定功能重塑。

　　1.3 非天然噬菌体的设计合成*

　　研究内容：探索非天然碱基重新谱写噬菌体密码的遗传规律，揭示非天然噬菌体在重要耐药病原体中的扩展、表达、翻译、组装等机制，研究人工噬菌体与宿主互作的分子机制及非天然噬菌体的精准控制基本原理。

　　2. 人工元器件与基因回路

　　2.1 功能性免疫分子的定向改造与人工合成

　　研究内容：以恶性肿瘤等重大疾病的免疫防治为目标，开展功能性免疫分子人工合成的设计原则和技术体系研究；发展快速模块化设计和改造优化新方法；开发基于体外蛋白合成系统的人

　　工免疫分子筛选技术；研究免疫分子表达鉴定的高通量方法和技术体系；自主研发人工合成免疫分子及相应的新技术和新平台；提高我国在原创性人工免疫分子设计方面的技术能力，实现功能性免疫分子精准、快速的定向改造与人工合成。

　　2.2 代谢病诊疗基因回路的设计合成

　　研究内容：设计、构建实时监测体内代谢动态、实时反馈诊断、实时按需给药的智能化生物诊疗器件。创建能甄别代谢指标异常响应过程、调节正常代谢的基因回路和定制化细胞。设计、

　　开发新一代基因表达控制开关用于药物精准表达释放。研究工程化病毒、细菌或哺乳动物细胞用于代谢疾病诊疗一体化的基因回路的设计和控制。建立自动化、智能化、数字化精准给药的代谢疾病诊疗体系。

　　2.3 微生物光合系统的重构与再造*

　　研究内容：研究微生物光合作用光能吸收系统，光合电子传递与碳同化代谢耦合等关键机制和过程。研究碳浓缩和固定同化模块在微生物光合系统中的设计、组装、调控与适配，优化微生

　　物光合系统，提高微生物光合固碳效率。开展异源组装光合模块的底盘细胞研究，包括对真核微生物细胞基因编辑和异源表达开展研究，构建相应的高效底盘细胞。

　　3. 特定功能的合成生物系统

　　3.1 微生物化学品工厂的途径创建*

　　研究内容：针对传统化学品或重要生物基产品，创建新反应路径、碳原子回收、生物能供给、新化合物合成的非自然途径，研究细胞代谢网络与非自然途径回路的互作关系，解决非自然功

　　能模块在底盘细胞中的适配问题，构建人工途径的细胞工厂；发展基因编辑重排、代谢进化等技术优化细胞工厂，提高产物转化率和生产强度；完成重要化学品微生物非自然合成路线的生产中

　　试示范。

　　3.2 新分子的生化反应设计与生物合成*

　　研究内容：根据化学合成原理，研究化学品合成的生化反应机制，创建全新的生化反应，设计新功能分子生物合成与生物难转化分子的人工生物酶，探索不同类型惰性碳骨架的合成或修饰方法，建立新功能分子生物合成的技术基础；开展新分子生物催化合成的微尺度规模化制备过程研究，建立新分子合成的生物系统，提高生产效率。

　　3.3 人造蛋白质合成的细胞设计构建及应用

　　研究内容：针对以蛋白质为基础的功能材料等应用需求，进行蛋白质的结构组分设计与分析，揭示蛋白质序列组成、结构特征与活性功能之间的内在关系；研究合成蛋白质产品相关宿主表达元件与功能模块的分子基础与组装编辑原理，以及蛋白质产品高效合成的代谢与调控机制，解决人造蛋白质合成细胞构建的基础问题，创建高效人造蛋白合成细胞。

　　4. 使能技术体系与生物安全评估

　　4.1 新一代 DNA 合成技术

　　研究内容：针对 DNA 化学合成的技术瓶颈，开发 DNA 合成的生物酶体外催化技术；开展非模板依赖的 DNA 生物酶合成、特异性碱基连接等研究；开发寡核苷酸合成功能模块、基于多酶系统的 DNA 合成错误修复技术、基于荧光能量共振或激光扫描的 DNA 合成长度检测功能模块；研制 DNA 生物合成仪。

　　5. 部市联动项目

　　5.1 恶性肿瘤治疗性疫苗的设计与构建

　　研究内容：开展全合成、安全可控的恶性肿瘤治疗性疫苗的理论基础、设计原则、合成和评价研究；建立肿瘤新抗原的高通量、智能、模块化筛选方法，研发 AI 算法，辅助人工抗原设计，

　　快速高效标定抗原防治效果；掌握免疫调控器件的设计和制备原则，开发系列模块化、智能化调控线路及器件。设计合成具有一定通适性的仿生颗粒及细胞器等抗肿瘤疫苗输送底盘体系，推进治疗性疫苗的临床应用进程。

　　5.2 细胞微环境重编程与疾病机理及其治疗的研究

　　研究内容：开发蛋白质元件，特异性识别细胞微环境标志物及时空动态变化的鉴定方法；改进定量时空调控肿瘤细胞外基质分泌的模块，探索抑制肿瘤增殖和转移的治疗方案；设计骨关节炎各阶段微环境的感受器及调节器，改善软骨细胞及巨噬细胞的生物学性能；基于整合素设计信号线路，改造间充质干细胞，研究定向分化和治疗的新策略和产品原型；研究免疫细胞（如嗜中性粒细胞等）在调控肿瘤微环境中的作用及机制。