微生物药物合成生物学研究进展
微生物生物合成科技研究进展
微生物生物合成科技研究进展从最早的人工培养革兰氏阴性菌到现在的基因编辑，微生物科技的进步一直在推动着生物学的进展。
微生物是一类非常特殊的生物，其在生存与繁殖过程中具有很多独特的特性。
近年来，微生物生物合成技术的研究也备受关注。
本文将从微生物生物合成的定义、研究进展和未来发展方向三个方面来讨论微生物生物合成技术的研究进展。
一、微生物生物合成的定义微生物生物合成，顾名思义，就是指由微生物合成的生物化学物质。
这些生物化学物质可以是天然产物，也可以是预测的化合物。
生物合成通常是指生物大分子，如蛋白质、核酸、多糖、类脂等有机大分子的合成，但生物合成同时也包括有机小分子（如氨基酸、核苷酸、脂肪酸、类固醇等）的合成。
微生物合成是利用微生物产生所需要的原料，再通过基因调控引入人为需要的基因信息，从而在微生物中生物合成出所需的化学物质。
微生物生物合成技术有两种基本方法：优化基因表达和生物转化。
二、研究进展近年来，微生物生物合成技术的研究越来越受到重视。
下面是目前微生物生物合成技术的研究进展：1、基因编辑目前的微生物生物合成方法主要依赖于基因编辑技术，尤其是CRISPR技术。
CRISPR是Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats的缩写，是一种DNA片段的重复序列，还包括间隔区域及相关基因等组成。
人们利用CRISPR技术可以有效地编辑微生物的基因，从而改变微生物的生物合成路径，使得合成出更多、更有用的化合物。
如利用CRISPR技术，将异丙酚合成途径中的hydroxyisobutyrate decarboxylase基因（hdc）剔除，可以通过节省原料成本显著提高异丙酚生产的产率和获得率。
2、代谢途径代谢途径是微生物生物合成最有效的方法之一。
将微生物的代谢途径与有机合成途径相耦合或许途径重组可引导微生物生产目标化合物。
例如巴西水陆两用菜阳性放线菌Streptomyces hygroscopicus为需要生产琥珀酸领酸草素和色氨酸时，人们改造S. hygroscopicus的代谢途径，成功地将琥珀酸、领酸、草叶绿素和色氨酸生产的产量显著提高。
微生物合成有机化合物的生物技术研究进展
微生物合成有机化合物的生物技术研究进展近年来，随着生物技术的发展和应用的推广，微生物合成有机化合物的研究成为了一个热门领域。
微生物作为一类具有丰富多样性的生物体，其在有机化合物合成领域具有巨大的潜力。
本文将就微生物合成有机化合物的生物技术研究进展进行探讨。
一、微生物合成有机化合物的原理微生物合成有机化合物主要依赖于其代谢能力和特定酶的作用。
微生物通过代谢途径将特定的底物转化为目标有机化合物，并通过生物合成途径进一步合成目标产物。
这个过程涉及到多个酶的相互作用，其中某些酶具有特定的催化功能，能够催化底物的特定转化反应。
因此，研究微生物合成有机化合物的关键在于深入了解微生物的代谢机理和酶的催化机制。
二、微生物合成有机化合物的应用领域微生物合成有机化合物的研究在许多领域具有广泛的应用前景。
其中一个重要的应用领域是药物合成。
通过利用微生物合成有机化合物的能力，可以大规模合成许多药物的前体化合物，从而降低药物生产成本并提高产量和纯度。
此外，微生物合成有机化合物在农业、能源、化学工业等领域也有着广泛的应用，如合成农药、生物燃料等。
三、微生物合成有机化合物的研究方法微生物合成有机化合物的研究方法包括基因工程、代谢工程和进化工程等。
基因工程技术常用于改良微生物的代谢途径，提高产物的合成效率和产量。
代谢工程技术则通过改变微生物的培养条件和添加适宜的底物等手段，调控微生物的代谢途径，从而增加目标产物的产量。
进化工程技术则通过人为选择和优化微生物菌株，使其适应特定环境并提高合成产物的速度和效率。
四、微生物合成有机化合物研究的挑战与前景微生物合成有机化合物研究面临着一系列挑战，如底物多样性、合成效率和产量的提高、代谢途径调控的精确性等。
然而，随着技术的不断进步，这些挑战正在逐渐克服。
新一代测序和大数据分析技术的应用，为微生物合成有机化合物研究提供了更多机会和可能性。
未来，微生物合成有机化合物的研究将更加深入，应用领域也将更加广泛。
微生物在医药领域的应用与研究进展
微生物在医药领域的应用与研究进展微生物是一类极小的生物体，包括细菌、真菌和病毒等。
多年来，微生物在医药领域的应用与研究取得了显著的进展，为人们的健康带来了巨大的益处。
本文将从抗生素、疫苗、生物染料和基因工程等方面，介绍微生物在医药领域的应用和最新研究进展。
一、抗生素的应用与研究进展抗生素是一类能够抑制或杀灭细菌的药物，被广泛应用于临床医学。
青霉素是世界上第一种广谱抗生素，由毛霉属真菌产生。
随后，许多种由微生物产生的抗生素相继被人们发现和利用。
例如，链霉菌产生的青霉素、庆大霉素和红霉素及链霉素；放线菌属真菌产生的新霉素、四环霉素和卡那霉素等。
然而，随着抗生素的广泛应用，细菌的耐药性问题逐渐凸显。
细菌通过基因突变或获得抗生素耐药基因而产生耐药性。
为了对抗多药耐药细菌，科学家们通过分析微生物的基因组和转录组，研究微生物产生抗生素的机制及其耐药性基因的传播途径。
这些研究将为开发新的抗生素和抗菌药物提供重要依据。
二、疫苗的应用与研究进展疫苗是一种能够刺激人体产生免疫反应，预防疾病的生物制剂。
微生物在疫苗的开发中起到了重要的作用。
典型的例子是葡萄球菌和流感病毒等。
目前，科学家们正致力于开发新型疫苗，以对抗新兴和重大传染病。
例如，基于细菌和病毒基因工程技术的亚单位疫苗、重组蛋白亚单位疫苗和基因工程载体疫苗等。
微生物学的研究对于新型疫苗的开发和改良起到了重要的推动作用。
三、生物染料的应用与研究进展生物染料是一种由微生物产生的天然色素，具有多种应用潜力。
传统的染料主要由合成方法获得，但合成染料的制备过程对环境有害且成本较高。
与之相比，生物染料具有天然、环保和可再生等显著优势。
微生物通过代谢产生的色素可用于纺织、食品、化妆品和药物等领域。
例如，青霉素发酵过程中的降解产物可以用作染料；红曲霉（Monascus）菌产生的红曲色素可以用于制备食品添加剂。
研究人员还利用基因工程技术改良微生物的染料合成能力，进一步扩大了生物染料的应用范围。
合成生物学的最新研究进展
合成生物学的最新研究进展近年来，合成生物学成为备受关注的领域之一。
它不仅有助于推动基础生物学的发展，而且能够为合成生物学的应用开辟新的前景。
本文将介绍合成生物学的最新研究进展。
一、对生物体的模拟模拟生物体是合成生物学重要的研究方向之一。
研究人员通过构建数学模型，模拟生物体的行为和细胞内的代谢状态等生物学信息。
在这方面的最新进展包括：1.基于人工神经网络的模拟科学家们采用人工神经网络，对细胞内的代谢状态进行了模拟。
结果表明，神经网络能够较准确地模拟细胞内代谢反应，并能够为下一步的研究提供基础。
2.基于计算机模型的模拟研究人员发现，构建计算机模型能够更加精确地模拟生物体，从而为设计更加有效的代谢工程提供了可能。
二、基因编辑技术的突破某种程度上来说，合成生物学的进展和基因编辑技术成果密不可分。
早期，科学家们尝试控制细胞的代谢反应，但由于没有对细胞的基因组进行编辑，导致研究困难重重。
随着CRISPR-CAS9技术的诞生，基因编辑技术更加成熟，这为合成生物学带来了巨大的推进。
最新进展包括：1.CRISPR-CAS9技术的不断优化研究人员通过研究调节不同元件的层级和衰减系数，对CRISPR-CAS9技术进行了优化，极大提高了其编辑基因的精度和效率。
2.新型基因编辑技术的探索科学家正在探索新型基因编辑技术，其中可以提高基因间的精度，将有可能提高CRISPR-CAS9技术的基因编辑能力。
三、生物细胞的构建在合成生物学领域，生物细胞的构建一直是一个困难和挑战。
最新进展包括：1. 基于合成生物学原理对细胞进行设计科学家们通过对生物细胞的构建进行深入研究和设计，成功地构建了具有某些特定功能的细胞体系。
2.对合成生物学中的故障进行诊断和修复随着合成生物学研究的深入，科学家们发现，在构建生物细胞的过程中可能会出现故障。
因此，对故障的诊断和修复成为了一个需要解决的问题。
研究人员发现，通过对生物体进行修复，不仅可以提高其生存率，还能够为生物体的使用提供可靠的保障。
合成生物学研究进展与发展趋势
合成生物学研究进展与发展趋势合成生物学是一门交叉学科，涵盖了生物学、化学、工程学等多个领域，旨在通过对生物系统的理解和工程设计，构建新的生物系统，解决现实中的问题。
随着科学技术的不断发展，合成生物学已经成为一个研究热点，并取得了一系列重要的研究进展。
本文将介绍合成生物学的研究进展及其未来的发展趋势。
一.合成生物学研究进展1.基因合成合成生物学的核心在于通过重新设计DNA序列，构建新的生物系统。
在这个过程中，基因合成技术起到了至关重要的作用。
基因合成技术可以将人工设计的DNA序列合成成为真实存在的DNA分子，并通过基因转移技术在细胞中实现功能。
基因合成技术的出现为合成生物学的发展提供了基础支撑。
2.转录的重编程转录重编程是指通过改变细胞内转录物的含量和组成来实现对细胞特性的重编程。
这种技术可以通过改变基因的表达水平，实现对细胞特性的调控。
在合成生物学中，转录重编程技术可以用来控制细胞的代谢通路和信号传递网络，从而实现对生物系统的重构。
3.代谢工程代谢工程是一种通过改变代谢通路来实现对生物表现的调控的技术。
利用代谢工程的方法可以通过调整细胞内代谢方式，实现对微生物的生产过程进行优化。
代谢工程技术在生物生产和药物开发等领域有着广阔的应用前景。
4.宏观合成宏观合成是指通过组合具有特定功能的细胞，构建出具有新生物体性质的生物组合体。
这种技术可以通过将多个细胞转化为互补功能的系统，来实现对生物性质的控制。
宏观合成技术在生物医学、生物能源等领域有着广泛的应用。
5.人工细胞人工细胞是指通过合成生物学的技术，构建出具有特定功能的细胞。
由于人工细胞是由DNA分子控制的，因此可对细胞的性质进行改造。
人工细胞技术在生物治疗和生物传感等领域有着广阔的应用。
二.合成生物学未来的发展趋势1.生物计算生物计算是一种利用生物分子的计算特性来实现信息处理的技术。
例如，DNA分子可以用来表示数字和逻辑运算。
将生物计算技术应用于合成生物学中，可以构建出更加灵活的生物系统，从而实现对生物系统的更加复杂的控制。
合成生物学的研究进展
合成生物学的研究进展合成生物学是一个跨学科的新兴领域，它涉及生物学、化学、物理学和工程学等多个学科。
合成生物学的研究目标是设计、合成、构建和调控生物系统，以实现特定的功能或应用。
近年来，合成生物学在生命科学、医学、能源、环保等领域得到了越来越广泛的应用，并取得了重要的研究进展。
一、合成生物学背景生物学是研究生命体的结构、功能、演化和分布等方面的学科，其基本单元是细胞和基因。
20世纪后半期以来，生物学特别是分子生物学和基因工程学的迅猛发展，为生命科学和医学带来了巨大的进展和变革。
然而，单纯的分子生物学和基因工程学无法解释和控制整个生物系统的行为和特性，也无法应对环境变化和多样性的挑战。
合成生物学的兴起正是要填补这个空缺。
合成生物学首先要把生物学观念和技术放进工程学的框架中，将生物系统看作是一种可以设计、构建和优化的工程系统，以实现特定的实用目的或科学目标。
其次，合成生物学要充分利用生物学的原理和工具，开发和创新生物化学、细胞工程、遗传操作、计算生物学等技术，以实现对生物系统的精确和可控调控。
二、合成生物学方法合成生物学的核心方法是模块化设计和组装。
即把生物系统看作是由不同的部件或模块组成的，每个模块负责完成某种生物功能，彼此之间可以自由组装和调整，形成一个可扩展和可变的生物系统。
模块化设计和组装的具体方法包括：（1）合成基因和串联基因。
合成基因是从头设计和合成的人工基因，与天然基因相比更加灵活和可控。
串联基因则是将多个基因串联在一起，形成一个新的功能基因。
（2）构建基因网络和信号传递通路。
基因网络是由多个基因相互作用而形成的调控系统，可以控制某种生物机能或应答。
信号传递通路则是将外部信号转化为内部信号，进行细胞内调控和相互作用。
（3）设计和优化酶途径和代谢网络。
酶途径是生物合成和降解分子的反应链，代谢网络是多种酶途径的相互作用和调控。
设计和优化酶途径和代谢网络可以实现对生物合成、分解和转换的精确和可控。
合成生物学技术研究进展
合成生物学技术研究进展合成生物学技术是一种基于生物系统的工程学方法，通过设计、构建和优化生物部件、设备和系统，实现新功能或改善现有功能。
随着近年来科研技术的不断发展，合成生物学技术在各个领域都取得了显著的研究成果。
本文将综述合成生物学技术的研究现状、关键技术及其在不同领域的应用进展，并探讨未来的研究方向。
合成生物学技术的研究现状合成生物学技术的研究范围广泛，包括基因编辑、生物传感器、基因表达调控等方面。
目前，合成生物学技术已经应用于医药、农业、环保等领域，并取得了良好的成果。
在医药领域，合成生物学技术的最新进展包括基于合成生物学技术的基因疗法、细胞疗法和药物研发。
例如，通过基因编辑技术纠正致病基因突变，治疗遗传性疾病；利用合成生物学方法设计新型药物，提高药物疗效和降低副作用。
在农业领域，合成生物学技术的应用包括基因编辑技术改良作物、生物传感器监测环境因素和基因表达调控优化农作物产量。
合成生物学技术在解决全球粮食安全和生态环境问题方面也发挥了重要作用。
在环保领域，合成生物学技术的应用包括设计生物传感器检测环境污染、基因编辑技术改善污染物降解菌以及基因表达调控研究生态修复等。
例如，通过合成生物学技术提高微生物对重金属的抗性和降解能力，降低污染物的环境影响。
合成生物学技术的关键技术基因编辑技术：基因编辑技术是合成生物学中的核心技能之一，它能够实现对DNA序列的精确修改。
CRISPR-Cas9系统是近年来最受欢迎的基因编辑工具，它能够在指定位置切割DNA，并允许研究人员插入或删除基因序列。
生物传感器：生物传感器是另一种关键技术，它利用生物分子识别特定目标，并转化为可检测的信号。
生物传感器的应用范围广泛，包括环境监测、食品工业和临床诊断等领域。
基因表达调控：基因表达调控是合成生物学技术的另一个关键领域。
它涉及对遗传信息的转录、翻译和修饰进行精确控制，以实现所需蛋白质的时空表达。
通过基因表达调控，研究人员可以优化生物系统的性能，并实现新功能的开发。
合成生物学进展及其在医学领域的前景
合成生物学进展及其在医学领域的前景自人类开始研究和利用生物学的各种应用以来，合成生物学一直是一个备受关注的领域。
合成生物学是一门综合多学科知识，目的是设计和构建新的生物系统，通过改造基因组和基因组中的部件来实现特定的功能。
近年来，合成生物学在医学领域取得了巨大的进展，有望改变传统医学的发展方式。
首先，合成生物学在药物研发方面的应用前景非常广阔。
通过合成生物学的技术手段，研究人员可以设计和构建新的生物合成途径，实现对生物活性物质的大规模生产。
这种合成途径可以有效地替代传统的化学合成方法，降低药物的研发成本和时间。
此外，合成生物学还可以通过改造微生物的代谢途径，实现对药物代谢产物的调控，从而优化药物的疗效和副作用。
这种定制化的药物设计方法，为个体化医疗提供了新的可能性。
其次，合成生物学在疾病诊断和治疗方面也具有潜在的应用前景。
例如，通过合成生物学技术，可以构建一种新型的基因传感器，用于检测疾病相关基因的表达情况。
这种基因传感器能够实时监测基因的表达水平，并将其转化为可量化的信号输出，从而实现对疾病的早期诊断和预测。
此外，合成生物学还可以通过改造免疫系统的基因组，增强机体对疾病的免疫能力。
这为免疫疗法的发展提供了新的思路和方法，有望在癌症等疾病治疗中取得重大突破。
另外，合成生物学还在组织工程方面发挥着重要作用。
组织工程是利用合成生物学原理和技术，构建具有特定功能的人工组织。
这些人工组织可以用于修复和替代受损组织，恢复器官的功能。
合成生物学可以通过改造细胞的基因组，控制细胞的增殖和分化特性，实现特定的组织工程目标。
例如，通过改造干细胞的基因组，研究人员成功地构建了心肌组织，为心脏病患者的治疗提供了新的方法。
此外，合成生物学还可以通过改造微生物的基因组，实现对细胞外基质的合成，为大规模生产人工组织提供支持。
此外，合成生物学对医学领域的影响不仅仅局限于药物研发和疾病治疗。
它还可以通过改造基因组和基因组中的部件，实现对生物系统的深入理解。
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微生物药物合成生物学研究进展武临专, 洪斌*(中国医学科学院、北京协和医学院医药生物技术研究所, 卫生部抗生素生物工程重点实验室, 北京100050)摘要: 微生物次级代谢产物结构复杂多样, 具有抗细菌、抗真菌、抗肿瘤、抗病毒和免疫抑制等多种生物活性, 是微生物药物开发的源泉。
当前, 微生物药物研究面临一些挑战: 快速发现结构新颖、生物活性突出的化合物; 理性化提高产生菌的发酵效价; 以及以微生物为新宿主, 实现一些重要天然药物的工业生产。
合成生物学是在系统生物学和代谢工程等基础上发展起来的一门学科。
本文对合成生物学在发现微生物新次级代谢产物、提高现有微生物药物合成水平和创制微生物次级代谢产物方面的研究进展进行了阐述。
关键词: 微生物药物; 合成生物学; 次级代谢产物; 生物合成中图分类号: Q939.9; Q81; R914.5 文献标识码:A 文章编号: 0513-4870 (2013) 02-0155-06 Synthetic biology toward microbial secondarymetabolites and pharmaceuticalsWU Lin-zhuan, HONG Bin*(Key Laboratory of Biotechnology of Antibiotics of Ministry of Health, Institute of Medicinal Biotechnology, Peking Union Medical College and Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100050, China)Abstract: Microbial secondary metabolites are one of the major sources of anti-bacterial, anti-fungal, anti- tumor, anti-virus and immunosuppressive agents for clinical use. Present challenges in microbial pharmaceutical development are the discovery of novel secondary metabolites with significant biological activities, improving the fermentation titers of industrial microbial strains, and production of natural product drugs by re-establishing their biosynthetic pathways in suitable microbial hosts. Synthetic biology, which is developed from systematic biology and metabolic engineering, provides a significant driving force for microbial pharmaceutical development. The review describes the major applications of synthetic biology in novel microbial secondary metabolite discovery, improved production of known secondary metabolites and the production of some natural drugs in genetically modified or reconstructed model microorganisms.Key words: microbial pharmaceuticals; synthetic biology; secondary metabolites; biosynthesis来源于微生物的药物称为微生物药物(microbial medicine, microbial pharmaceuticals), 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。
收稿日期: 2012-09-25; 修回日期: 2012-11-01.基金项目: 国家“重大新药创制”科技重大专项资助项目(2012ZX09301002-001-016); 国家自然科学基金资助项目(31170042, 81172964).*通讯作者 Tel: 86-10-63028003,E-mail: binhong69@, hongbin@微生物药物例如抗生素, 在控制感染、免疫调节和治疗癌症等方面发挥了重要作用。
目前, 已经从放线菌和真菌中发现了2万多种具有生物活性的次级代谢产物, 其中百余种成为微生物药物。
随着对放线菌和真菌的持续开发利用, 直接从放线菌和真菌研制微生物新药难度越来越大, 主要原因在于: ①化合物排重难度很大(从微生物已经发现了25 000多种化合物); ②新微生物资源的分离培养工作没有突破性进展, 获得大量的、具有产生新次级代谢产物能·专题报道·力的新菌种(株) 是一项比较困难的工作[1]。
随着DNA序列分析技术的快速发展, 对微生物基因组DNA进行全序列分析逐渐成为实验室常规工作。
已经完成的多种放线菌、真菌基因组DNA序列分析结果表明: 在这些菌株的基因组DNA中通常含有数十个编码不同结构类型的次级代谢产物生物合成基因簇, 其数量为化学证实菌株产生的次级代谢产物数量的5～10倍[2, 3], 这说明我们以前远远低估了微生物的次级代谢产物生物合成潜能, 也提示我们对次级代谢产物的化学分析与鉴别能力需要不断加强, 以早日实现微量、快速和准确之目标。
宏基因组(metagenome) DNA序列分析, 也同样发现了大量来自于未培养和难培养微生物的与次级代谢生物合成相关的基因簇序列[4]。
如何将这些与次级代谢产物生物合成相关的基因簇“翻译”(转化) 为对应的次级代谢产物, 既是创新微生物药物研发中面临的一个挑战, 也是一个机遇。
在微生物药物研究中遇到的另外一个挑战是提高次级代谢产物的生物合成水平。
对于已临床应用的微生物药物, 通过提高工业菌株的发酵效价, 实现增加产量、降低成本的目的。
野生微生物菌株的次级代谢产物生物合成能力通常在毫克每升水平(或更低), 微生物药物工业菌株的发酵水平要求在克每升水平(或更高), 二者之间存在巨大差距。
部分微生物药物如青霉素的工业菌株经过几十年随机与定向诱变育种, 实现了较高的发酵水平(70 g·L−1); 但是, 还有许多微生物药物例如免疫抑制剂雷帕霉素(rapamycin) 工业菌株的发酵水平需要显著提高。
此外, 部分微生物药物产品需要减少杂质组分或实现单一活性组分, 以改善和提高药物的品质, 这也要求从生产菌种、发酵工艺、提取流程等方面进行深入研究。
因此, 需要建立更加理性化的分子育种方法与策略。
作为微生物药物生产载体的微生物, 其分子生物学、遗传学研究已经比较深入, 有望承担新的重任: 由于自然资源限制, 一部分天然药物特别是植物药, 将来很可能需要转到微生物中生产, 以实现环境保护与药物可持续生产的双重目标。
例如, 来源于植物青蒿的青蒿素是公认的治疗疟疾的最好药物, 但青蒿资源有限, 其中的青蒿素含量低, 从青蒿中提取青蒿素满足不了医疗需求, 且青蒿素结构复杂, 化学全合成成本高。
美国加州大学Keasling[5]通过合成生物学(synthetic biology) 技术在大肠杆菌和酵母中成功重构了青蒿酸(青蒿素的一种重要生物合成前体, 可通过两步化学反应转化为青蒿素) 的生物合成途径, 有望实现青蒿酸的微生物发酵生产。
届时, 青蒿素将从“植物药”转变为非天然的“微生物药”。
1 合成生物学为微生物药物发展提供新契机合成生物学是近年来发展起来的一门新兴学科, 它是在系统生物学基础上引入工程学中模块化和系统设计理论, 以人工合成DNA为基础, 设计创建元件(parts)、模块(modules), 或者从头合成具有预定功能的人工生物体系, 从而突破自然体系的限制, 实现人工生物体系在药物制造等领域中的应用, 同时加深人类对生命本质的认识。
合成生物学本质上属于工程科学, 通过创造或改造基因组, 建立人工生物体系, 让其表现出预期的行为或完成预定的工作。
我国科学家已从不同方面对合成生物学及其应用进行了论述[6−8], 认为合成生物学将对医药、能源、化学品和环境等应用与生产领域产生深远影响, 加快对人类赖以生存的若干化学品从高度依赖化石资源制造向可再生生物资源制造的变革。
合成生物学中的元件是指具有特定结构或功能的DNA片段(如基因), 模块是指不同元件的组合以完成预定的生物学功能。
微生物次级代谢产物的结构比较复杂, 其生物合成基因通常成簇存在, 由多个甚至几十个模块构成。
相对于人工生命系统(细胞) 的全合成, 操作这些基因簇、有目的地获得微生物次级代谢产物相对比较容易实现, 同时也不存在伦理问题。
早在1985年, Hopwood等[9]通过将放线紫红素(actinorhodin, 一种异色满醌类抗生素, isochroman-equinone) 生物合成基因簇中的不同DNA片段导入到其他异色满醌类抗生素(medermycin, granaticin) 产生菌中, 获得了一组新的异色满醌类抗生素, 开创了采用基因工程技术研制杂合抗生素(hybrid antibiotics) 的新领域。
随着放线菌分子遗传学研究的深入, 20世纪90年代提出了“组合生物合成(combinatorial biosynthesis) ”概念, 是指在了解微生物次级代谢产物的生物合成途径并且克隆了与生物合成与调节相关的基因(簇) 基础上, 在体外对不同来源的基因(簇) 进行删除、添加、取代和重组, 然后导入到适当的微生物宿主中以定向合成一系列“非天然”的天然化合物, 例如新抗生素或其他生理活性物质[10]。
从今天的视角看, 这些研究都带有采用合成生物学概念创制微生物新次级代谢产物的色彩。
合成生物学应用于微生物药物研发, 就是以微生物和植物来源的次级代谢产物等为主要研究对象的合成生物学, 它与组合生物合成、代谢工程武临专等: 微生物药物合成生物学研究进展·157·(metabolic engineering) 等在研究内容方面有一定重叠[11], 但是它更突出人工生物系统设计以及次级代谢途径重构, 因而目的性更强。