4月2日，由药学院本科教学委员会主办、探微药1承办的药学院本科生论坛第八期，在生物医学馆E303成功举办。本期论坛邀请到药学院张数一老师为与会师生带来 “合成生物学与医药健康”主题报告。药学院本科教学委员会委员郝艳丽老师、药学院本科生教务杨尹老师，以及来自药学院、探微书院、生命科学学院、化工系的本科生现场参加。

Part.1 主讲嘉宾介绍

张数一

张数一博士，2009获得清华大学学士学位，2015年获得美国宾夕法尼亚州立大学博士学位，导师是Donald Bryant教授。2015年至2019年在美国麻省理工学院进行博士后研究，合作导师是ACS Synthetic Biology杂志主编Christopher Voigt教授，并与哈佛大学David Liu教授实验室展开积极合作，将噬菌体辅助的连续定向进化系统广泛地应用于合成生物学的研究。2019年加入清华大学药学院，担任教研系列助理教授。

Part.2 嘉宾分享

合成生物学作为生命科学和工程科学相结合的前沿交叉学科，在医药、环境、健康等领域都有巨大的应用价值。其主要研究目标是用工程化的方法设计复杂可控的生命系统，从而实现对生命过程的重构认知和全新应用。

合成生物学的概念和定义

合成生物学源自自然，超越自然，广义上是指通过构建生物功能元件、装置和系统，对细胞或生命体进行遗传学设计、改造，使其拥有满足人类需求的生物功能，甚至创造新的生物系统。“建物致知、建物致用”是合成生物学的两大愿景，也就是通过建造生物体系而了解生命、通过创造生物体系来服务人类。在概念与定义这一部分中，张数一老师通过介绍合成生物学的概念、传统生物学研究的还原论、合成生物学研究的重构论等，让与会师生了解了通过合成构建实现真正认识自然的合成生物学定义， 并介绍了合成生物学在“观察归纳、重构预测、工程应用”三个方面的重要使命。

合成生物学的发展历程

接着张数一老师向与会师生介绍了合成生物学的发展历程。DNA双螺旋的发现，打开了分子生物学的大门。经历了结晶牛胰岛素全合成、分子克隆技术、PCR扩增技术、首个全基因组测序、人类基因组计划，发展到青蒿素前体的合成、原核细胞基因组的合成、自动化基因线路设计、基因线路控制的细胞疗法等等重大技术的发现和突破，逐渐发展到了如今的合成生物学。

合成生物学与医药健康

合成生物学与医药健康有着十分密切的关系。有机小分子的生物合成、蛋白质工程，智能细胞疗法、功能元件的设计和功能细胞设计，以及生物基因“元件”构建逻辑线路等，张老师都向与会师生做了详细的介绍。智能细菌药物、智能酵母药物、智能细胞药物等全新的药物解决方案的发展，将工程科学“自下而上”的研究理念引入了生命科学范畴，重新定义了“合成生物学”的价值，使合成生物学在医药健康领域有了更加广泛的应用。

合成生物学的市场和政策

最后，张老师介绍了合成生物学的市场和政策情况。目前，合成生物学技术的广阔前景使得近年来在国内外都掀起了一股创业和投资热潮，其投资指数逐渐上升，在医药健康领域尤为明显。我国已将其写入十四五生物经济发展规划，世界各国也陆续出台多项支持政策。面对新一轮科技革命和产业变革的重要机遇，对合成生物学的战略发展充满希望。

Part.3 交流与讨论

在讲座后的交流环节，同学们积极提问，踊跃交流，下面是部分精彩问题集锦：

Q：前面讲的很多都是对已有细胞进行的改造，那有没有可能从零构建细胞，这当中有什么困难？

A：主要是从零构建细胞存在功能涌现的问题，对于一个单独的物质我们或许知道它的功能，但当多个部分组合起来，由于它们之间复杂的相互作用，我们就很难预测最终呈现的效果，也就很难确认怎样设计细胞才能实现我们想要的功能，这个目前确实有困难。

Q：可否实现模块化操作，将功能与模块对应起来（与元素周期表对比）？

A：生物可能还是与化学不太一样，模块之间是会相互影响的，会影响对功能的控制，合成生物主要利用网络节点操作，将其中的相互影响都要考虑进去。

Q：电信号有明显的0和1之分，但生物信号的变化是连续的，如何实现生物通路信息的准确传递？

A：其实电信号的变化也是连续的，只是变化的比较快，对于生物调节因子可以规定特定浓度范围表示0或者1，这样也能实现信息的准确传递。

活动感想

张数一老师对合成生物学做了全面而深刻的介绍，使我受益匪浅。缘何而起、如何发展、对当下乃至未来有什么样的意义，这是我们面对一种科学技术所不得不扪心自问的问题。在听了张老师的报告后，我深刻地体会到合成生物学这种自下而上的研究模式，是对现有生命科学研究范式的重大突破，我也坚信在多个科学领域，合成生物学会有一席之地。对我个人而言，这也是一非常值得深入探索的课题，我希望我能够在合成生物学的发展中贡献一份力量。

——探微化12 王桂珈

通过参加这次论坛，我了解了合成生物学的基本概念，如何人工合成功能元件，以及合成功能元件两个基本的问题，极大地激发了我对这方面科研的兴趣，非常感谢张数一博士的分享！

——探微药2 龙藤

非常感谢张数一老师的分享，我在本次活动中对生物调控网络产生了浓厚的兴趣也有了一定的了解，学到许多。

——探微药1 李永健

关于本科生论坛

药学院本科生论坛创办于2019年，由学院本科教学委员会主办，本科生各班级承办。每期邀请1-2位药学院PI，以科普讲座的形式介绍研究方向，分享当下最前沿的科研进展，并与学生充分交流。旨在帮助本科生建立科研兴趣，了解学术前沿，培养创新思维和创新意识，更好地规划学术生涯。