编者按：近年来，学科间的交叉会聚越来越明显，科技创新成果层出不穷。中国科协与生命科学学会联合体、清洁能源学会联合体、信息科技学会联合体、智能制造学会联合体联合，通过长期的跟踪研究，把握世界科技前沿动态，并定期以“中国科协创新智库产品”发布报告。本文主要介绍我国合成生物学领域未来几年的发展需求、重点发展方向、未来发展战略、对策措施以及可能取得突破的领域及方向，为科技管理人员了解国内外生命科学的前沿技术及发展趋势提供决策咨询，也为研究与开发人员提供综合参考信息。
一、我国合成生物学未来几年的发展需求
合成生物学涉及基因工程、调节网络、生物合成、机电工程、纳米技术、计算机模拟等多学科的交叉、融合，关乎多种应用领域。下面主要从未来10年国民经济、社会发展和国防安全的战略目标，分析合成生物学发展的未来需求：
图1 我国合成生物学未来几年重点发展需求
1. 经济方面：
合成生物学具有在低碳经济中支撑经济增长和创造就业机会的巨大潜力。应进一步提升我国合成生物学的国际地位，重点支持自主创新和自主发展，促进内源性技术在技术水平、产品层次以及产业链分工中的地位快速提升；同时促使外源性技术本土化发展，逐渐形成多层次、多种模式融合互动的复合发展模式。
2. 军事方面：
合成生物学可用于军用武器、医药、新能源等的开发，同时也可用于改造军用材料、开发军用生物计算以及治理军用环境污染等多方面。我国国际形势严峻，面对世界超级大国的打压，合成生物学能够发挥巨大潜力，帮助我国提高军事战斗力、提高军用药物的治疗成效并保障军用物资充裕。
3. 能源方面：
合成生物学对新生物能源的开发具有不可估量的作用，可以解决生物燃料生产工艺过程中的一些关键问题。当今的人工合成细菌，可将糖类直接转化成与常规燃油兼容的生物燃油，甚至可以直接从太阳获取能量；更有使用合成基因组学方法，产生将自然界中的二氧化碳转化为甲烷的改造菌，成为一个专门生产甲烷的全新生物体。随着合成生物学的高速发展，以石油为中心的能源工业体系很可能被这样的新能源生产方式完全代替。
4. 环境方面：
运用合成生物学技术对微生物进行改造，构建能够监测、聚集和降解环境污染物的微生物体，可用于消除水污染、清除垃圾、处理核废料等，也可用于水域、空气等开放环境以及飞机、舰艇、洞库等密闭军事作业环境中污染物的检测与清理。
5. 农业方面：
合成生物学可用于研究和开发高产、抗病、耐旱、耐涝和环保的植物原料，以减少水肥使用，并在贫瘠之地种植出农作物。
二、我国合成生物学的重点发展方向
图2 我国合成生物学的重点发展方向
三、我国合成生物学未来发展战略
合成生物学将带来技术推动的新一轮经济增长，因此我国应努力成为该领域的国际领先者。
图3 我国合成生物学未来发展战略
四、我国合成生物学未来发展的对策措施
1. 解决技术挑战
发展合成生物学在元件及应用、互操作、度量、量产成本控制、工具及软件等方面面临挑战。我国应当在风险控制的同时大力发展合成生物学技术研究，迅速提高我国合成生物学技术水平，将挑战转化为机遇。
2. 解决监管问题
科学进展往往快于政策制定，同时合成生物学的界限也在不断变化，因此应关注与合成生物学治理和监管相关的问题，政府应当尽快推动制定合成生物学实验安全技术导则，梳理和完善已有的法律法规。此外，提倡建立政府监管下的合成生物学家自律机制，鼓励成立相关的行业协会或科学家组织，订立规则和标准进行风险评估。
3. 解决知识产权问题
国家要更加注重知识产权风险防范问题，在科研活动中要作好知识产权评议审查，加强自主知识产权的管理，保护好国家重要科学研究成果，防止技术成果的流失，并让更多的科技成果通过转化实施，获得更大的价值体现。
4. 解决包容问题
合成生物学是交叉性学科，既产生于多个学科，又回馈于这些学科。持续包容对于合成生物学的持续发展十分重要。一方面，要与产业界、监管和政策制定机构交流合作，使技术推动与市场拉动相结合。另一方面，使更多的公众参与合成生物学对话，了解其可能存在的内在风险，讨论有关的生物安全和伦理问题。
五、取得突破的可能领域及方向
图4 合成生物学可能突破的领域和方向
1. 运用合成生物学技术，推动生物医药的发展。合成生物学有助于发现、分离获得新的天然药物，设计新的生物合成途径，产生更多天然药物及类似物；将合成生物学原理广泛的应用于肿瘤治疗的免疫细胞的设计，产生多样化的治疗策略，最大可能的做到高效、低毒、可控、通用等目标；开发快速、灵敏的诊断试剂和体外诊断系统，满足早期筛查、临床诊断、疗效评价、治疗预后、出生缺陷诊断的需求；促进疫苗升级换代，重点推动新型疫苗（包括治疗性疫苗）的研发和产业化。
2. 运用合成生物学技术，推动新生物能源的开发，解决生物原料生产工艺过程中的一些关键问题。开发人工合成细菌，如将糖类直接转化成与常规燃油兼容的生物燃油，制造清洁燃料；或改造自然界中将二氧化碳转化为甲烷的细菌，使之仅具有代谢二氧化碳的功能，成为一个专门生产甲烷的全新生物体。
3. 运用合成生物学技术，构建能够监测、聚集和降解环境污染物的微生物体，用来消除水污染、清除垃圾、处理核废料等，可用于水域、空气等开放环境以及飞机、舰艇、洞库等密闭军事作业环境中污染物的检测与清理。
4. 运用合成生物学理论和技术，设计合成重量轻、强度高、结构精细、性能特异、生产能耗少、成本低、速度快、环境危害小的新材料，广泛应用于工业生产领域。
5. 运用合成生物学对人造生物体设计、构建的生物计算机和基于生物合成材料的新型量子计算机，其运算速度和存储能力有望比现有计算机高出数亿倍，在此基础上研发智能计算机，可具备人脑的分析、判断、联想、记忆等功能，给经济社会发展和人类生活带来难以估量的颠覆性影响。
（中国科协生命科学学会联合体供稿，原文内容有删减。）
