合成生物学

重新设计有机体，使其产生一种物质，如药物或燃料，或获得一种新的能力，如感知环境中的东西，是合成生物学项目的共同目标。科学家利用合成生物学进行研究的一些例子是：

• 利用微生物进行生物修复清洁水、土壤和空气中的污染物。

• 改良大米生产β-胡萝卜素，一种通常与胡萝卜有关的营养素维生素A缺乏维生素A缺乏每年会导致250000至500000名儿童失明，极大地增加了儿童死于传染病的风险。

• 用于生产玫瑰油的酵母作为一种环保且可持续的替代品，替代香水制造商用来制造奢侈香水的真正玫瑰。

在某些方面，合成生物学类似于另一种称为“基因组编辑“因为两者都涉及改变生物体的遗传密码；然而，一些人根据这两种方法是如何做出改变的，将其区分开来。在合成生物学中，科学家通常将长段DNA缝合在一起，并将其插入生物体的基因组中。这些合成的DNA片段可能是在其他生物体中发现的基因，也可能是全新的。在基因组编辑中，科学家通常使用工具对生物体自身的DNA进行较小的更改。基因组编辑工具也可用于删除或添加基因组中的小片段DNA。

研究人员能合成一个生物体的整个基因组吗？这个问题的答案是肯定的，而且已经完成了。2002年，美国科学家首次合成了病毒基因组。与大多数细菌和微生物的基因组相比，病毒基因组要小得多。 科学家这表明有可能从头开始制造脊髓灰质炎病毒，并使人们注意到合成生物学可能被用于开发生物武器的风险。虽然这组研究人员无意对他们的研究造成伤害，但他们的工作引起了人们的担忧，即不良行为者可能会将合成生物学用于恶意目的，这是可以理解的。请参阅“道德和社会影响是什么？“本资源的一部分，了解联邦法规的相关规定，以规范所谓的”关注的双重使用研究“或可能被直接误用而对公共健康和安全、农作物和其他植物、动物、环境或国家安全构成重大威胁的研究。

第一个合成细菌基因组于2008年完成基因组的合成生殖支原体，一种可导致人类泌尿和生殖道感染的细菌。2017年，另一组科学家部分合成了酿酒酵母，一种用于制作面包、酿造葡萄酒和啤酒的酵母。

今天，研究人员正在继续推动现有DNA合成技术的极限，以帮助理解基因组的工作原理“基因组项目-写入”（GP-Write）”，正在寻求从人类细胞系和其他对农业和公共卫生重要的动植物基因组中合成或“写入”整个基因组。他们的项目名称是人类基因组项目（HGP）。2003年，研究HGP的科学家按顺序排列的或“读”，组成人类基因组的30多亿个DNA字母或碱基对。GP-Write的主要动机之一是通过拟议的研究刺激DNA合成技术的创新。重要的是，涉及人类基因组的GP-Write研究将仅在细胞中进行，本研究中不会使用人类胚胎。

计划合成整个基因组的项目提出了关于社会潜在危害和利益的重要伦理问题。许多与合成生物学相关的伦理问题与基因组编辑的伦理讨论人类是否通过使用合成生物学技术重新设计生物体来跨越道德界限？如果合成生物学产生了新的疾病治疗方法，我们社会中谁能获得这些治疗方法？将转基因生物引入生态系统会对环境产生什么影响？这些伦理问题一直是研究自HGP诞生以来，将随着技术的发展和变化继续进行研究。大多数科学家、伦理学家和决策者都同意，为了回答这些问题，整个社会必须讨论和权衡合成生物学的潜在危害和益处。生物伦理学领域的主要声音，包括通过生物伦理问题研究总统咨询委员会和美国国家科学、工程和医学院，表达了公众参与和对话在新兴合成生物学和基因组编辑技术治理中的重要性。

正如脊髓灰质炎病毒的合成所表明的那样，也存在与合成生物学有关的生物安全问题。美国政府的联邦特工计划为研究和其他目的管理脊髓灰质炎等高风险传染源的持有。此外，联邦资助的研究，如美国国立卫生研究院（NIH）支持的涉及高风险传染源的研究，将受到美国国家卫生研究院规定的额外监督和风险管理关注的双重用途研究（DURC）政策。有关NIH制定的生物安全政策的更多信息，请访问这个网站更广泛地说，联邦政府有一项政策，称为生物技术监管协调框架，监督合成生物产品进入市场的情况。

有关合成生物学的道德、治理和社会影响的其他资源，请参阅以下网站和出版物：

与合成生物学的伦理和社会影响相关的资源：

• 合成生物学时代的生物防御（美国国家科学、工程和医学院）
• 人类基因组编辑：科学、伦理与治理（美国国家科学、工程和医学院）
• 新方向：合成生物学伦理学和新兴技术（生物伦理问题研究总统委员会）