2023年度●广东省科技大会
10月17日，全省科技大会在广州召开，会上颁发了2023年度广东省科学技术奖。中国科学院深圳先进技术研究院刘陈立研究员（图左二）作为第一完成人的“生物有序性的定量合成生物学研究”项目获得自然科学奖一等奖。
该项目针对合成生物学中“缺乏理性设计能力”这一核心瓶颈，为构建稳定合成多细胞系统、预测物种迁移定植的最优策略等问题提供了基础理论指导；突破了领域内半个多世纪以来的经典理论框架，为理解细菌细胞生长、复制、分裂的协同机制带来了全新的视角，推动了“定量合成生物学”这一新学科的提出，提升合成生物系统的理性设计能力。
在著名科学哲学家库恩的范式论里，范式的突破会导致科学革命，从而使科学获得一个全新的面貌。而刘陈立研究员的研究也给“定量合成生物学”领域提出来一种新范式。
合成生物学正成为推动下一代生物制造和生物经济发展的强大引擎。二十多年来，随着DNA合成、基因编辑等技术的不断革新，人们对于合成生物系统的构建能力迅速提升，但设计能力仍然十分有限。由于生物系统的复杂性，即使科学家们已经了解各个生物元件的功能，但将其组合在一起所产生的生物系统，却不一定会表现出预期的功能。
据了解，目前大部分合成生物系统的构建主要依靠人工反复试错，这种方法速度慢、效率低，极大地限制了合成生物学的发展。因此，合成生物学目前面临的最大挑战之一，就是如何提高理性设计的能力。
所谓理性设计，就是基于“预测”的设计。当把生物分子、基因、线路组合为合成生物系统时，如果能对其行为进行精确预测，就能预知如何构建系统以获得预期的功能，从而避免反复试错。
对此，作者总结出定量合成生物学三种理性设计的范式：基于原理的设计、“自下而上”的设计和人工智能辅助的设计。
刘陈立指出，“定量合成生物学”可以作为合成生物学未来的发展方向。定量合成生物学吸纳了定量生物学与系统生物学的思维与方法，通过建立可定量预测生物系统的数理或AI模型，能够有效指导合成生物系统的设计与构建，从而解决“理性设计”这一合成生物学的瓶颈问题。
本文来源：“中国科学院深圳先进院”微信公众号
责任编辑：焦欣渝 杨蕴力
排版设计：任晓静
总监制：胡晓丹
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