司同|边“搭积木”，边探索生命“密码”
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司同
“这是合成生物学界的一次‘登月’行动，我们想进一步探索人类构建生命的上限 。”近日，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称深圳先进院）研究员司同接受采访人员采访时表示 。
司同所说的“登月”，更需要借助位于深圳光明区的合成生物大设施 。他目前担任此次大设施建设的总工艺师 。
“如果说合成生物学是像搭积木一样搭建生物，那合成生物设施就是将这一技术从传统的‘手工作业’，转变为大规模自动化的机器作业 。”司同表示，“这将为我们面临的资源、能源、健康、环境和安全等重大挑战，提供全新的解决方案 。”
从概念机到全球首个大设施
合成生物学简单来说，就是像组装机器一样组配生物，像搭乐高积木一样搭建拥有特定功能的人造生命 。
由于生命的高度复杂性，目前还无法进行理性设计，这意味着需要海量实验和不断“试错” 。传统的“手工作坊”式研究难以满足需求，人们需要一位效率更高且永不疲倦的自动化“助手”协助研究，合成生物大设施应运而生 。
据悉，深圳于2018年启动筹建大设施，总投资近8亿元（不含基建） 。去年8月，由深圳先进院牵头建设的脑解析与脑模拟、合成生物研究两大市级重大科技基础设施项目总概算获批复 。
“目前大设施已经进入开工建设阶段，前期主要工作是细化科学和应用目标，明确大设施要做些什么；设计并优化工艺路线，然后在预算内，最大化地去构建一个性能好的大设施 。”司同表示 。
合成生物设施的效率到底有多高？据悉，目前美国伊利诺伊大学香槟分校的合成生物设施，每天可建造多达1000个特定序列蛋白，每个造价不到3美元，成本仅为人工制造的千分之三 。
值得一提的是，学术界首个全自动合成生物设施的概念机，正是司同在香槟分校开展博士和博士后研究期间参与研发的 。“我们的实验需要经常构建突变体库，大家每天都在筛选突变体，就想能不能设计一台设备，帮忙做这件机械化的事 。”司同表示，随后就有了合成生物大设施的第一台概念机 。
此后，这台概念机的模式复制到了全球多个实验室 。而此次深圳的合成生物大设施，规模将超过上述概念机的30倍 。
从2000个“积木”到2000万个
组装一台机器需要成千上万个零件，而搭建生物则需要几千万甚至更多 。就像给机器输入指令一样，生物体的搭建，同样需要DNA碱基和序列这样的“零件”，不断地按照特定顺序排列而成 。
事实上，人们已将细胞自我复制的原理，用于酱油、醋、酸奶等制作，俗称发酵 。而合成生物学家要做的，则是对自然界中已有的生物细胞，甚至对生命进行“理性设计”，为人们解决实际问题 。
比如，司同团队目前正与中粮集团联手解决粮食安全问题 。下雨天作物很容易发霉，尤其在南方，而由此造成的真菌毒素污染，已成为我国食品安全和饲料安全的重要隐患 。
“降解毒素的一个潜在方法是利用酶进行生物脱毒，但大部分天然酶降解效率低、稳定性差，难以大规模应用 。”司同说，这就需要经工程改造的人工降解酶登场了 。
如何快速合成最有效的酶？依托合成生物大设施，可以大规模地构建并快速自动筛选 。据悉，目前测试速度从30分钟缩短至5秒左右，单个样品的处理成本从200元降低到了0.1元以下 。“酶的定向进化于2018年获得了诺贝尔化学奖，这一技术本身已非常成熟，但检测速度和成本是瓶颈 。而我们是在原有基础上进一步提高了开发的效率 。”司同表示 。
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