合成生物学研究进展及其风险
工信部 合成生物学
工信部合成生物学工信部合成生物学是指利用生物学、工程学和计算机科学等学科的知识和技术，通过人工合成和改造生物体的基因序列，以满足人类的需求。
合成生物学的发展为人类带来了许多创新和突破，同时也引发了一系列伦理和安全问题。
合成生物学的研究涉及到许多领域，例如生物信息学、基因工程、生物材料学等。
通过对生物体的基因进行改造和合成，科学家们可以创造出具有特定功能的生物体，甚至能够合成全新的生物体。
这种能力的发展，为人类解决了许多难题，例如生物资源的高效利用、医药领域的创新、环境污染的治理等。
在医药领域，合成生物学的应用已经取得了很多突破。
通过合成生物学的技术手段，科学家们可以合成新的药物，从而为人类提供更多、更有效的治疗选择。
同时，合成生物学还可以用于生物酶的合成和改造，从而提高酶的催化效率和稳定性，为工业生产带来更多的可能性。
在农业领域，合成生物学的应用也日益广泛。
通过对作物的基因进行改造，科学家们可以创造出抗病虫害、耐逆性强的新品种，提高作物的产量和品质。
此外，合成生物学还可以用于改良植物的光合作用效率，提高植物的光能利用效率，从而提高农作物的产量和质量。
然而，合成生物学的发展也面临着一些挑战和争议。
一方面，合成生物学的技术手段可能被滥用，导致生物安全和生态环境的风险。
另一方面，合成生物学的发展也引发了一系列的伦理和道德问题，例如人类基因的改造和合成是否合乎伦理道德，合成生物学技术是否应该受到一定的限制和监管等。
工信部作为国家信息化建设和产业发展的主管部门，在合成生物学的发展中起着重要的作用。
工信部需要加强对合成生物学技术的监管和管理，确保合成生物学的发展与安全相结合。
同时，工信部还应加强对人才培养和技术研发的支持，为合成生物学的创新提供良好的环境和条件。
合成生物学是一门前沿的交叉学科，它的发展将为人类带来许多机遇和挑战。
工信部作为相关领域的主管部门，应加强对合成生物学的监管和管理，推动其健康发展。
同时，合成生物学的发展也需要广大科学家的共同努力和探索，以创造更多的创新和突破，为人类的发展和进步做出贡献。
现代合成生物学的新挑战和新机遇
现代合成生物学的新挑战和新机遇随着科学技术的发展，人们的对生命的认识也日益深入。
而现代合成生物学，则是在基础生物学、分子生物学和合成化学的基础上，通过创建、调控新型分子、细胞组织和生物系统等，进行自然和人工的界面相互调整，以实现生命体的"无源"合成，改变和改造现有生物系统，探索出生命科学的新境界。
在合成生物学的实践中，我们不仅仅是在探索生命的奥秘，同时也带来了新的挑战和机遇。
一、挑战1、生物安全控制大规模生产和使用合成生物材料带来的生物安全问题，可能引起传染性疾病、环境污染和生态崩溃等问题。
我们需要对可能带来安全隐患的生物材料进行风险评估、安全评价，加强安全控制。
2、技术突破用合成生物技术创造出新型药品、能源和材料，需要高度精细而且速度快的技术手段，同时也需要有效的合成策略、编程工具和快速检测方法，以便能够掌握好时机，如发现最有效的药物和新能源，找到最佳结构和性能的材料。
3、伦理困境合成生物学技术发展，可能带来一系列伦理问题，其中包括基因编辑造人、可能的替代基因、存在的歧视风险等等，这些都需要临证研究和未来规划。
二、机遇1、新型治疗方式利用各种合成生物学技术构建新型分子、细胞组织和生物系统，可能改善传统疾病治疗方式的不足。
通过操控斑马鱼体内状态，也可以让斑马鱼成为精神病治疗药物的重要实验动物。
2、创造新型材料利用生物学原理进行合成有望形成更有效、更可持续的材料。
比如将生物合成芯片应用到电子化学领域中，可以提高能量转化效率，降低化石燃料能源使用。
3、发展新型工业合成生物学技术，可以创造新型药品、材料和能源，同时，构建新型微生物生产系统能减少污染物的释放。
这为环保事业和可持续发展提供了新的机遇。
结语合成生物技术的发展，是人类综合利用机械、物质和信息等手段的新的探索；同时也为我们未来的发展带来了新的机遇。
但在充分挖掘其潜力之前，我们面临着各种未知的挑战。
因此，我们必须在合成生物学技术的发展和应用中，始终坚持安全和伦理的基本原则，用科学的态度和专业的知识不断推进技术创新。
人工合成生命前景展望与风险评估
人工合成生命前景展望与风险评估人工合成生命科学是一门引人注目且备受争议的领域，它涉及使用化学和生物学技术来构建和设计人造生命体。
此领域的前景非常广泛，包括开发新药、生物能源生产、气候控制和环境修复等。
然而，人工合成生命领域中也存在着一些潜在的风险和伦理问题。
本文将探讨人工合成生命的前景以及相关的风险评估。
首先，人工合成生命技术为医学和农业带来了巨大的潜力。
通过利用合成生物学的原则和技术，科学家们可以重新设计和构建生命体以满足各种需求。
例如，利用人工合成生命技术可以创造出可用于生产药物的微生物和细胞。
这种新方法不仅提供了一种高效且可持续的生产方式，还可以减少对植物和动物的依赖性，从而减轻对自然资源的消耗压力。
其次，人工合成生命技术还可以用于生物能源生产。
通过设计和改造微生物，可以使其具备更高效的能源转化能力。
例如，科学家已经成功合成出了一种能够产生丰富生物柴油的微生物，这为可持续能源的开发提供了新途径。
此外，人工合成生命技术还可以被应用于气候控制和环境修复。
通过设计特定的微生物，科学家可以开发出可以降低温室气体排放、吸收有害污染物和恢复环境生态平衡的生物体。
然而，人工合成生命技术也存在一些风险和伦理问题需要认真评估和管理。
首先，人工合成生命可能面临着生物安全的风险。
合成生物体的释放可能会引起环境中的生态紊乱，或者被滥用用于生物战争等恶意行为。
因此，确保人工合成生命的安全性和可控性至关重要，需要采取适当的监管和管理措施。
其次，人工合成生命涉及对基因组的改造和编辑，这引发了伦理和道德问题。
尽管合成生物学技术可以用于医学研究和疾病治疗，但在对人类基因进行操纵和编辑时，涉及到潜在的伦理纠纷，例如基因改良婴儿和人类克隆等。
因此，需要建立严格的伦理准则和监管机制，确保人工合成生命的研究和应用符合道德和法律的规范。
最后，人工合成生命领域的发展还面临着技术限制。
尽管科学家们已经取得了一些重要的突破，但仍然存在许多未解决的技术难题。
合成生物学的进展与前景
简介
研究内容 三个层次 一是利用已知功能的天然生物模体或模块构建成的新型调控网络 并表现出新功能； 二是采用从头合成的方法人工合成基因组DNA并重构生命体； 第三个层次则是在前两个研究领域得到充分发展之后，创建完整 的全新生物系统乃至人工生命体。
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简介
合成生物学的三个基本要素：
第一是采用从自然界分割出来的标准的生物学元件，可被修饰 、重组乃至创造的元件。 第二是依据基因组和系统生物学的知识进行理性的重组、设计 。 第三是采用现代生牛物技术和相关物理、化学技术，人工建造 优化的生物系统，乃至获得新的生命(生物体)。
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前景及挑战
挑战
然而，合成生物学发展的道路上也面临着许多问题需要解决。一 方面，生物体的复杂性与不确定性导致了一系列问题的产生：目 前许多生物部件的功能还不完全明确．已经测试过的部件也可能 会因细胞类型或实验条件的不同而改变：即使每个部件的功能都 是已知的。当这些部件组合在一起时，它们也不一定像预想的那 样发挥功能。一旦互不相容的部件被组合在一起放进细胞中，很 可能对其宿主产生非预期的影响：环境因素对细胞内部分子活动 的影响和高昂的科研成本也是合成生物学面临的一大障碍。所以目 前正确合成大量的(如高等真核生物)基因组DNA仍然是不现实的。
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合成生物学的发展与展望
Contents
1 简介 2 研究现状及应用
3 发展前景及挑战Logo源自简介定义：合成生物学是一门涉及生物化学、物理化学、分子生物学、系统 生物学、基因工程、工程学以及计算科学等多个领域的新兴综合 性交叉学科（McDaniel R．，2005），旨在设计和构建工程化 的生物系统，包括基因线路、信号级联及代谢网络的构建等，使 其能够处理信息、操作化合物合成、制造材料、生产能源、提供 食物、改善人类的健康和生存环境，以可预测和可靠的方式得到 新的细胞行为。
合成生物学的弊端
合成生物学的弊端合成生物学是一门新兴的交叉学科，将工程学和生物学相结合，致力于设计和构建新的生物系统和功能。
虽然合成生物学具有巨大的潜力，可以在医学、农业、能源等领域带来重大的进展，但它也存在一些弊端。
1. 伦理问题：合成生物学的发展使得人类可以对生物体进行大规模的设计和修改。
这引发了一系列伦理问题，例如人类基因编辑的道德和社会影响、合成生命的定义和边界等。
这些问题涉及到生命的起源、人类的自我界定以及对自然界的干预程度等核心问题，需要进行广泛的讨论和规范。
2. 安全风险：合成生物学的技术可以用于设计具有新功能的微生物或病毒。
虽然这些新生物体可能有潜在的应用，但它们也可能被滥用或意外释放到环境中，导致不可预测的后果。
这些风险包括生态系统的破坏、新疾病的产生、或者被用作生物恐怖主义的工具。
因此，需要制定严格的安全标准和监管机制，以确保合成生物学的发展不会带来潜在的安全风险。
3. 意识产权和商业化问题：合成生物学的进展涉及到许多新的生物技术和发明。
这引发了关于知识产权和商业化的争议。
一些人担心，合成生物学的商业化可能导致专利垄断和知识不对称，限制了创新和公平使用。
此外，商业化的驱动力也可能导致研究重点偏向于商业利益而不是公共利益。
因此，需要建立合适的知识产权制度和商业化模式，以促进创新和公平使用。
4. 生态系统影响：合成生物学的应用可能对自然生态系统产生影响。
例如，引入具有新功能的植物或微生物可能对当地的生态平衡产生不利影响，导致生物多样性的丧失或者生态系统的不稳定。
此外，合成生物学的应用也可能与野生生物相互作用，产生不可预测的效应。
因此，在进行合成生物学研究和应用时，需要进行充分的环境风险评估和管理。
5. 社会接受度：合成生物学的发展可能引起公众的焦虑和担忧。
人们可能对合成生物学的潜在风险和伦理问题感到不安，担心人类可能滥用这些技术或导致不可逆转的后果。
这种公众反对可能影响政策制定和研究资金的分配。
合成生物学生物安全风险评价与管理
合成生物学生物安全风险评价与管理一、本文概述随着科学技术的飞速发展，合成生物学作为一门新兴交叉学科，正在改变我们对生命世界的理解和利用方式。
随着其应用领域的不断拓展，合成生物学所带来的生物安全风险也日益凸显。
本文旨在探讨合成生物学的生物安全风险评价与管理，为相关领域的健康、安全、可持续发展提供理论支撑和实践指导。
本文将首先介绍合成生物学的基本概念、发展历程及其在各领域的应用现状，以便读者对该领域有一个全面的了解。
随后，将重点分析合成生物学在研发、应用过程中可能产生的生物安全风险，包括基因逃逸、生态失衡、生物恐怖主义等方面。
在此基础上，本文将探讨如何建立有效的风险评价体系，对合成生物学的潜在风险进行科学评估。
本文还将提出一系列管理策略和建议，以期降低合成生物学带来的生物安全风险，促进该领域的健康、可持续发展。
通过本文的阐述，我们期望能够引起社会各界对合成生物学生物安全问题的关注，加强相关风险评价和管理工作，确保合成生物学在造福人类的同时，也能够最大限度地避免潜在的风险和危害。
二、合成生物学概述合成生物学，作为一门新兴交叉学科，致力于通过重新设计、构建和优化生物系统，以实现人类所需的特定功能或解决特定问题。
该领域融合了生物学、工程学、计算机科学等多个学科的知识，具有广阔的应用前景和巨大的发展潜力。
合成生物学的研究范围涵盖了从基因、细胞到复杂生物系统的各个层面。
在基因层面，合成生物学家可以通过基因编辑技术，如CRISPRCas9系统，精确地编辑生物体的基因组，实现特定基因的增加、删除或修改。
在细胞层面，他们可以通过重新设计细胞内部的代谢路径，提高细胞的生产效率或赋予细胞新的功能。
在复杂生物系统层面，合成生物学家可以构建人工生态系统，以实现生态系统的优化和可持续性。
合成生物学的快速发展也带来了生物安全方面的挑战。
由于合成生物学技术的强大能力，人们可以创造出前所未有的生物体，这些生物体可能对人类、动物、植物和环境产生潜在的风险。
合成生物学的概念与发展趋势
合成生物学的概念与发展趋势合成生物学是近年来兴起的一门学科，其主要研究对象是构建新型生物系统以及对原有生物系统进行重构，以期望达到去除有害物质、制造有效生物产物等目的。
合成生物学最早的起源可以追溯到20世纪60年代的分子生物学以及基因工程学领域，但是在21世纪后，它逐渐成为了一个独立的学科，并且得到了广泛的关注和研究。
一、合成生物学的基本概念和主要研究内容合成生物学是一门综合性的学科，它涉及到基础生物学、化学、计算机科学等多种学科，旨在构建新型生物系统，提高生物产物的制造效率以及减少有害物质的产出。
合成生物学主要的研究方向包括：1、合成基因组学：构建人工合成基因组，以期实现生命的完全掌控。
2、代谢工程学：通过利用代谢途径的重构和优化，提高生物体的代谢效率，从而制造出更多的目标产物。
3、基因调控工程：调控基因表达、调整代谢网络等一系列方法，以期建立更为高效的合成生物系统。
二、合成生物学的发展趋势1、可编程生物系统这是合成生物学未来的大方向之一，可编程生物系统是指能够按照程序的预设，实现特定功能的生物系统，这种生物系统的组成部分可以是对生物基因组的编辑或设计的人造细胞。
目前取得的成果还很有限，但是自动化、高效化的合成技术正在不断的发展，这为可编程细胞的开发提供了条件。
2、人工基因组完整性目前人类已经掌握了一些生物基因组，但是人类并不能完全了解自然基因组的所有信息。
利用合成生物学的手段可构建人工基因组，使之能够自我复制，并从初始状态发展成活的单细胞生物，这样可以更好的理解基因与功能之间的关系，为基因治疗和更好地探究生命规律提供新的思路。
3、基于大数据和人工智能的反馈调控生命科学和信息科学交叉，为生物大数据的处理提供了新的技术手段，同时也为合成生物学的研究提供了新的思路。
通过大数据分析和人工智能技术，可以对合成生物系统的反馈环节进行控制，提高系统效率。
三、合成生物学面临的挑战1、安全性问题随着人类更深入的了解到生命的复杂性，也会产生风险问题。
合成生物学的概念与应用
合成生物学的概念与应用随着生物科技的不断发展，合成生物学成为了近年来备受关注的研究方向。
合成生物学是一门跨学科的科学，它将生物学、化学、物理学等知识结合起来，旨在构建新的、非自然的生物系统。
本文将对合成生物学的概念及其应用进行全面探讨。
一、合成生物学的概念合成生物学是一种基于工程思维的学科，它的目的是建立人工合成的DNA序列，并将其插入到细胞中，让细胞按照设计的方式执行特定的生物反应，最终获得预期的结果。
相比传统的生物学方法，合成生物学更加注重人工、系统的设计，可以控制生物系统的特性。
我们可以用一张图来简单概括合成生物学的思路。
[image]首先，合成生物学要构建合成的基因组，即人工合成的DNA序列。
这个过程会涉及到大量的DNA合成、重组和编辑等技术。
然后，将这个合成的基因组导入到一个宿主细胞中，使其能够表达出一些特定的遗传信息。
接着，需要对这个细胞进行“调试”，让它能够按照我们的设计执行一些特定的生物反应。
最后，我们可以通过对这些生物反应的产物进行分离、提纯等过程，得到我们期望的物质。
总的来说，合成生物学的思路是：设计 -> 合成 -> 调试 -> 生产。
这与工程思维是十分相似的。
二、合成生物学的应用目前，合成生物学已经被广泛应用于各个领域，下面分别进行介绍。
（一）基础研究合成生物学为基础研究提供了新的工具和思路，使得研究者能够更加深入地探究生命科学的本质。
通过合成生物学的技术手段，研究者可以构建复杂的细胞系统，来模拟真实环境下的生物反应。
这些系统可以用来研究代谢网络、蛋白质相互作用等关键问题，以及了解生物系统背后的基本原理。
此外，还有一些研究致力于通过合成生物学的手段研究人工智能，探索人工智能在生命科学领域的应用，这也为未来的研究提供了很好的前景。
（二）医药领域人类健康是合成生物学的一个重要应用领域。
通过对合成生物学的研究和应用，可以构建出一些定向的、针对性的药物，来治疗许多疾病。
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合成生物学研究进展及其风险关正君魏伟徐靖1合成生物学研究概况合成生物学(synthetic biology)是在现代生物学和系统科学基础上发展起来的、融入工程学思想的多学科交叉研究领域。
其包括了与人类自身和社会发展相关的研究方向和内容，为解答生命科学难题和人类可持续发展所面临的重大挑战提供了新的思路、策略和手段。
2004年，合成生物学被美国麻省理工学院出版的Technology Review评为“将改变世界的十大新技术之一”。
2010年12月，Nature杂志盘点出2010年12件重大科学事件，Science杂志评出的科学十大突破，合成生物学分别排名第4位和第2位。
为此，世界各国纷纷制定合成生物学发展战略及规划，开展合成生物学研究，以抢占合成生物学研究和发展先机，促进了合成生物学基础研究和应用研究的快速发展。
同时合成生物学的巨大应用潜力，还吸引了众多公司及企业参与到该领域的研究开发，推动着合成生物学产业化的进程。
合成生物学作为后基因组时代生命科学研究的新兴领域，其研究既是生命科学和生物技术在分子生物学和基因工程水平上的自然延伸，又是在系统生物学和基因组综合工程技术层次上的整合性发展。
与传统生物学通过解剖生命体以研究其内在构造不同，合成生物学旨在将工程学的思想用于生物学研究中，以设计自然界中原本不存在的生物或对现有生物进行改造，使其能够处理信息、加工化合物、制造材料、生产能源、提供食物、处理污染等，从而增进人类的健康，改善生存的环境，以应对人类社会发展所面临的严峻挑战。
作为一个新的基础科学研究领域，合成生物学综合生物化学、生物物理和生物信息技术与知识，涵盖利用基因和基因组的基本要素及其组合，设计、改造、重建或制造生物分子、生物体部、生物反应系统、代谢途径与过程，乃至整个生物活动的细胞和生物个体。
合成生物学使人们可以利用与物理学方法类似的模块构建和组装形成新的生命有机体，从而人工设计新的高效生命系统。
中科院《2013年高技术发展报告》指出，DNA测序技术、DNA合成技术和计算机建模是支撑合成生物学发展的关键技术。
近年来，大量物种的全基因组测序，为合成生物学家构建功能组件的底盘生物体系提供了丰富的遗传信息。
快速、廉价的测序技术也促进了新的系统和物种的识别和解析。
2 合成生物学应用研究进展2.1 合成生物学在医药工业领域的应用2.1.1 天然药物合成生物学天然药物合成生物学是在基因组学研究的基础上，对天然药物生物合成相关元器件进行发掘和表征，借助工程学原理对其进行设计和标准化，通过在底盘细胞中装配与集成，重建生物合成途径和代谢网络，从而实现药用活性成分定向、高效的异源合成，以解决天然药物研发和生产制造的一系列重大问题(陈士林，2012)。
在天然药物设计合成领域，合成生物学的应用使人们能够更为精确地控制代谢途径，利用对天然产物生物合成途径的遗传操作来生产基于天然产物的创新药物分子，也可以设计和构建一些能够生产重要天然药物的人工合成的“超级产生菌”，只需对“超级产生菌”进行发酵就可以直接获得所需的目的化合物，有望成为未来最有前途的药物生产的绿色环保技术之一，可以有效解决植物来源的天然药物研发可能引起的资源问题。
目前合成生物学已在一些药用天然产物的制造中获得了较大的进展。
2.1.1.1抗疟疾药物青蒿素的合成生物学青蒿素(Artemisinin)与其他药物的联合使用，是目前唯一一种较有效的治疗疟疾的方法。
天然的青蒿素是在草药青蒿中提取的有过氧基团的倍半萜内酯药物，但是其产量十分稀少，提取工艺复杂，提取成本极其昂贵，也很难用化学方法合成，所以，供应量无法满足患者医治的需要。
经过十几年的发展，天然药物合成生物技术已被成功地应用到青蒿素的规模化制备中，并取得了一系列成果。
青蒿素的合成生物学研究是伴随其生物合成途径的逐步阐明而发展起来的。
由于从青蒿酸/二氢青蒿酸形成青蒿素的途径不是很清楚，现在通过合成生物学技术制备青蒿素的研究绝大部分采用的都是一种半合成的路线。
即通过代谢工程制备青蒿素的前体如紫穗槐-4, 11-二烯、青蒿酸和二氢青蒿酸，然后通过半合成的方法合成青蒿素。
经过若干年的发展，青蒿素合成生物学的研究取得了重要进展，呈现出如下特点。
（1）底盘细胞种类多样。
迄今为止，用于青蒿素及其中间体合成生物学研究的底盘细胞有大肠杆菌、酿酒酵母、植物细胞和其他微生物。
（2）青蒿素合成生物学研究实现了多种产物的制备在青蒿素的合成生物学研究中，已经可以通过烟草制备出抗疟药物青蒿素(Farhi et al., 2011)，尽管产量较低，但这个开创性的报道具有非常重要的意义。
除此之外，通过合成生物学研究还制备获得了不同的青蒿素中间体。
（3）重构青蒿素及其中间体代谢途径的方式多样。
目前主要通过两种模式在不同的底盘细胞中构建青蒿素及其中间体代谢途径。
第一种模式是青蒿素及其中间体固有代谢途径的转移、重构与工程化，是青蒿素合成生物学研究中主要的模式。
第二种模式是全新青蒿素及其中间体合成途径的设计、筛选、组装与程序化。
这种模式是根据青蒿素及其中间体的化学结构设计的一条合成路线。
这样构建的青蒿素及其中间体的合成路线和原植物中的合成路线明显不同，它是建立在深厚的化学和生物功底的基础之上。
通过合成生物学制备青蒿素及其中间体的成功，无论对青蒿素本身还是对未来天然药物的生产格局都会产生深远的影响(Paddon et al. 2013)。
通过合成生物学制备青蒿素，不受环境和土地的制约，能在短时间内获得大量的青蒿素，能稳定世界市场上青蒿素的供应，有效地降低青蒿素的价格，有利于控制疟疾在贫困国家的肆虐。
青蒿素是医药界的“重磅炸弹”，通过合成生物学制备青蒿素的成功，其意义可能不止每年几十亿元的销售额。
首先，它对其他稀缺药物的绿色制备具有借鉴意义，能有效地推动天然药物的可持续发展、能引领其他天然药物的绿色制备，更重要的是通过合成生物学制备青蒿素的成功经验和技术能移植到其他化工产品、能源和材料的合成生物学研究中，能有效地缓解由于人口剧增带来的土地供应问题以及由于化学合成及土地施肥造成的环境污染问题，对于建设“绿色中国”和“绿色世界”的目标都具有非常重要的意义。
2.1.1.2紫杉醇的合成生物学紫杉醇(Taxol)是从短叶红豆杉(Taxus brevifolia)树皮中分离得到具有萜类环状结构的复杂天然产物，是迄今世界上最主要、最畅销的抗癌药。
由于紫杉醇在植物体内的含量相当低，红豆杉本身资源很贫乏，且红豆杉属植物生长缓慢，对紫杉醇的开发利用造成了很大的困难。
化学合成尽管已经完成，但由于产量低，费用高，不具有商业意义。
目前的临床药物主要是通过植物中提取相对含量较高的前体巴可亭(Baccatin) III 或10-去乙酰巴可亭III经化学半合成制备的，但其主要合成原料必须从紫杉树中分离得到，这种基于植物的加工过程非常困难而且费时，因此，紫杉醇仍然十分昂贵。
如果能够通过微生物发酵实现紫杉醇的大量供应则将具有无比的优越性。
近几年，采用合成生物学的策略设计和构建紫杉醇前体（紫杉烯）的研究工作已取得较好的成效。
大肠杆菌和酵母细胞成为紫杉烯合成生物学研究首选宿主。
尽管已有文献报道利用大肠杆菌合成紫杉烯的探索性研究，但随着利用微生物代谢工程成功合成青蒿酸的报道及合成生物学技术的发展，目前利用大肠杆菌合成紫杉醇药物中间体最成功的实例当属Ajikumar 等(2010) 利用多元模块代谢工程方法合成紫杉烯的研究。
多元模块阐明了紫杉烯合成的非线性代谢流，紫杉烯的产量也明显地影响工程菌的生长状态、乙酸的积累和甘油的消耗；但也可以通过生物反应器的发酵条件、生长培养基的成分优化进一步提高紫杉烯的产量。
酿酒酵母是一种常用的工业微生物，能在营养成分简单的培养基上培养，容易利用生化反应器放大生产。
酵母菌具有完整的细胞内膜系统，可以确保与紫杉醇生物合成相关的羟基化酶基因的共表达。
紫杉醇属于结构复杂的萜类天然药物，其生物合成的下游途径的主要特点是多个植物细胞色素P450 氧化酶与细胞色素P450 还原酶相偶联的氧化催化，在异源宿主表达的这些功能酶都是膜结合的，需要异源宿主的细胞结构类似于植物细胞，而大肠杆菌不含II 型P450 氧化酶及还原酶的偶联并缺少完整的内膜系统。
因此，目前酿酒酵母细胞更适合于较为复杂产物的合成，其细胞的结构与植物细胞有更多相似的功能，可以促进合成目的产物的下游途径模块的引入，天然复杂的途径构建趋势将是选择酵母细胞为宿主，紫杉醇的异源生物全合成将会在酵母细胞内完成。
2.1.1.3人参皂苷的合成生物学人参皂苷是名贵药材人参和西洋参等人参属植物的主要有效成分。
人参皂苷属于三萜类，是由苷元和糖相连而成的糖苷类化合物。
人参皂苷在人参和西洋参中含量较低，有限的天然资源难以满足日益增长的医药及研发需求。
为了摆脱药源匮乏的困境，同时保护珍贵的天然资源，近年来国内外学者通过合成生物学途径对人参皂苷的生物合成进行了探索，取得了一些成果，为通过合成生物学技术生产人参皂苷奠定了基础。
人参皂苷生物合成途径包括20余步连续的酶促反应。
其中的关键酶有3-羟基-3-甲基戊二酰CoA 还原酶(HMGR)、法呢基焦磷酸合酶(FPS)、鲨烯合酶(SS)、鲨烯环氧酶(SE)、细胞色素P450 (CYP450) 和糖基转移酶(GT) 等。
HMGR 被公认为人参皂苷生物合成途径中的第一个限速酶，是萜类合成过程中最先起作用的关键酶，通过影响人参皂苷前体IPP和DMAPP的产量而影响人参皂苷的生物合成。
目前已从人参和西洋参等人参属植物中克隆到20 多个编码人参皂苷生物合成相关酶的基因并进行了功能验证，为通过合成生物学技术生产人参皂苷提供了基本的生物元器件，为该研究奠定了较好的基础。
在验证人参皂苷生物合成相关关键酶基因功能时一般用酿酒酵母作为底盘细胞。
此外，鉴于有些人参皂苷的糖基并不是发挥药理作用所必需的，脱去所有糖基的人参皂苷苷元的药理活性反而比人参皂苷更强，因此通过合成生物学途径直接获得人参皂苷苷元也具有非常重要的意义。
人参皂苷的生物合成是一个受多因素调节的复杂动态过程，为了实现通过合成生物学途径生产人参皂苷的目标，不仅要将克隆到的相关关键酶基因转入合适的底盘细胞，通过人工改造这些基因使其异源高效表达，还要对调控人参皂苷代谢网络的一些调控基因进行深度挖掘，以找到开启整个代谢网络的开关，从而整体提高整个代谢途径中基因的表达水平，更加有效地提高人参皂苷的产量。
迄今为止，人参皂苷的合成生物学研究虽在生物元器件的获得及其功能验证方面有一些较大的进展，但底盘细胞的改造、代谢途径的装配等研究刚刚起步，所以相关学科应联合攻关，共同推进这项研究的发展。
2.1.2 微生物药物合成生物学微生物药物主要包括来源于微生物(特别是放线菌和真菌)次级代谢产物的药物。