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1. 近十年天然产物药物的生物合成研究进展 冯金, 潘海学, 唐功利 合成生物学    2024, 5 (3): 408-446.   DOI: 10.12211/2096-8280.2023-092 摘要 （6861）   HTML （610）    PDF（pc） （9525KB）（4833）    可视化    收藏 天然产物一直是潜在的先导药物的重要来源，天然产物及其结构类似物在历史上对疾病治疗做出了重大贡献，特别是对癌症和传染病的治疗。在过去两百年的时间里，天然产物的发现和研究经历了巨大的变化，由传统的分离鉴定为主的经典研究方法转为了基因组时代的多学科组合研究。虽然近二十年发现和挖掘了丰富的活性天然产物，但与自然界中巨大的天然产物合成潜力相比仍有不足，庞大的陆地和海洋天然产物资源尚待开发。同时，与传统的化学合成分子相比，天然产物具有丰富的骨架多样性和结构复杂性，在新药发现中展现了巨大的优势。虽然在天然产物的新药创新方面仍面临着种种挑战，但新的分析技术和挖掘策略的出现有望迎来天然产物发现的新阶段。本文总结了近十年（2014年1月—2023年10月）美国食品药品监督管理局批准成药的天然产物及源自天然产物的半合成药物，并对其中纯天然产物来源分子、重要的半合成天然产物前体的生物合成研究进展进行了详细总结。此外还简要总结了一些FDA批准的老药在过去十年中取得的重要生物合成研究进展。期望通过对成药天然产物生物合成途径及机制的深入理解，为更多天然产物创新药物的发现和研究提供借鉴。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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2. 微生物发酵法合成虾青素的研究进展 周强, 周大伟, 孙敬翔, 王靖楠, 姜万奎, 章文明, 蒋羽佳, 信丰学, 姜岷 合成生物学    2024, 5 (1): 126-143.   DOI: 10.12211/2096-8280.2023-065 摘要 （3522）   HTML （329）    PDF（pc） （2271KB）（4621）    可视化    收藏 虾青素是一种高附加值的抗氧化萜类物质，具有很强的抗氧化活性，同时还具有抗癌、预防炎症、护眼等诸多功效。随着合成生物学技术的不断发展，利用微生物发酵法合成虾青素是实现虾青素工业化生产最有效的途径之一，也更能满足消费者对天然化合物的需求。目前，生产虾青素的微生物包括细菌、真菌、藻类等。本文系统介绍了虾青素的结构性质和生产方法，重点讲述了虾青素天然合成以及外源构建的合成路径，总结了不同微生物如雨生红球藻、酵母和大肠杆菌生产虾青素的最新进展，分析了利用基因工程和发酵过程调控手段提高虾青素产量的方法。未来，通过代谢工程等手段（如虾青素合成基因过表达、使用高强度启动子、代谢途径优化等）可提高虾青素产量，以进一步增加虾青素在食品、医疗、化妆品和饲料等产业的应用。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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3. 几丁质资源生物降解和高值转化的研究进展 张阿磊, 魏国光, 张弛, 陈磊, 周奚, 刘伟, 陈可泉 合成生物学    2024, 5 (6): 1279-1299.   DOI: 10.12211/2096-8280.2024-041 摘要 （1882）   HTML （111）    PDF（pc） （2798KB）（4477）    可视化    收藏 几丁质是由N-乙酰氨基葡萄糖（GlcNAc）通过β-1，4-糖苷键构成的高分子聚合物，是地球上储量最丰富的含氮生物质资源，在自然界分布广泛，主要存在于虾蟹外壳、昆虫外骨骼和真菌细胞壁中。由于几丁质含量巨大、可再生，特别是含有珍贵的氮元素，其资源化利用一直受到广泛关注。然而几丁质结构中丰富的氢键作用力与巨大的分子量，赋予了其高结晶度和不溶于水的特性，导致其降解和高值化利用受到挑战，因此常被作为垃圾丢弃或掩埋，污染环境的同时浪费资源。在几丁质降解利用的众多方法中，生物法因过程环保、反应条件温和等优点，在绿色可持续发展的大背景下展现出巨大潜力。本文首先系统介绍了自然界中催化几丁质降解关键酶的来源与分类、催化机制及特性。其次综述了生物法降解几丁质为单糖（GlcNAc和氨基葡萄糖）和寡糖（几丁寡糖和壳寡糖），以及进一步生物转化合成含氮化合物的现状。最后阐述了几丁质生物降解和高值转化过程中所面临的几丁质降解与转化酶活性低、效率差及成本高昂等诸多挑战，展望了发展迅速的合成生物学在几丁质生物转化中的重要作用，这将为几丁质资源的高效生物炼制提供助力。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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4. 功能肽合成和挖掘策略研究进展 汤传根, 王璟, 张烁, 张昊宁, 康振 合成生物学    2025, 6 (2): 461-478.   DOI: 10.12211/2096-8280.2024-067 摘要 （1321）   HTML （94）    PDF（pc） （1566KB）（3871）    可视化    收藏 功能肽是由2～50个氨基酸组成的短链肽，近年来因其特异性强、作用迅速及副作用低而成为开发新药和功能原料的重要研究热点。首先，本文梳理了功能肽的分类、作用机制及应用场景，总结了不同类型功能肽的特点和在生物医药、食品科学及化妆品等领域的应用。接着，针对功能肽的合成方法，探讨了化学合成与生物合成的最新进展，比较了这两种制备工艺的优缺点以及各自的适用场景。在功能肽挖掘策略方面，本文综述了噬菌体表面展示技术、机器学习算法、分子对接技术及人工智能技术等方面的最新研究，这些技术在功能肽的筛选和设计中展现出重要潜力，提升了研究的效率与准确性。展望未来，功能肽的研究将面临新的挑战与机遇。如何改进合成工艺以提高效率，如何通过结构修饰提高功能肽稳定性，以及如何利用计算机辅助优化和人工智能设计多功能肽，将成为重要的研究方向。同时，加强功能肽的安全性和有效性的评估能进一步提升功能肽的应用潜力。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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5. 益生菌辅助防治恶性肿瘤的研究进展 朱欣悦, 陈恬恬, 邵恒煊, 唐曼玉, 华威, 程艳玲 合成生物学    2025, 6 (4): 899-919.   DOI: 10.12211/2096-8280.2025-004 摘要 （774）   HTML （40）    PDF（pc） （2194KB）（3701）    可视化    收藏 癌症作为一个全球性公共卫生难题，其发病率和死亡率不断攀升。益生菌作为一种潜在的辅助防治恶性肿瘤的手段，近年来受到广泛关注。本文系统综述了益生菌在辅助防治恶性肿瘤方面的研究进展。在肿瘤预防方面，益生菌及其代谢产物可通过调控肠道菌群并抑制致癌物生成，调节免疫细胞，减轻炎症反应，降低癌症发生风险。此外，益生菌及其代谢产物短链脂肪酸（SCFA）、吲哚类化合物通过调节肿瘤微环境如调节癌症相关基因表达、PI3K-AKT信号通路及色氨酸-吲哚代谢途径发挥抗肿瘤作用。在辅助治疗恶性肿瘤方面，益生菌对消化系统、生殖系统等多种肿瘤均表现出抑制作用，可通过调节肿瘤微环境中的多种成分和功能，影响肿瘤细胞的增殖和凋亡。益生菌在改善肿瘤治疗副作用方面也发挥积极作用，既可以缓解肿瘤放化疗副作用，如减轻口腔黏膜炎、放射性腹泻等，又有助于肿瘤术后恢复，改善肠道屏障功能，减轻术后的炎症反应。合成生物技术的发展为益生菌的抗肿瘤应用提供了新方向。通过基因工程改造的益生菌，如大肠杆菌Nissle 1917和减毒沙门氏菌VNP20009，已在肿瘤靶向治疗中展现出潜力。结合纳米技术和光动力治疗等新兴手段，益生菌在肿瘤治疗中的应用将更加精准和高效。然而，工程菌的安全性和有效性仍需进一步研究。随着合成生物学的发展，通过深入探索益生菌抗肿瘤的作用机制、优化临床应用方案，并结合新兴技术手段，工程益生菌有望成为肿瘤综合治疗中的重要组成部分，为患者提供更加安全、有效的治疗选择。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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6. 神经酰胺类鞘脂的绿色生物制造 鲁锦畅, 武耀康, 吕雪芹, 刘龙, 陈坚, 刘延峰 合成生物学    2025, 6 (2): 422-444.   DOI: 10.12211/2096-8280.2024-059 摘要 （1065）   HTML （58）    PDF（pc） （2417KB）（3226）    可视化    收藏 神经酰胺是一种存在于所有真核生物中的多功能生物活性物质，在细胞信号转导、细胞增殖、分化、凋亡和免疫调节中发挥着重要作用。神经酰胺天然存在于皮肤角质层中，起着支持肌肤屏障、保持水分、抗氧化衰老、抗菌抗炎等作用。因此，神经酰胺及其衍生物在化妆品、生物医药、功能食品等领域具有广阔的市场前景。神经酰胺构型存在多个立体中心，化学从头合成难度大，已知市售的天然或类神经酰胺化合物主要是通过传统天然提取法及生物化学相结合的半合成法获得。近年来，利用微生物合成神经酰胺等鞘脂类化合物已有报道，但从头合成效率还处于较低水平，如何实现细胞工厂高效生产神经酰胺具有重大意义。本文从神经酰胺的生理功能和应用出发，系统地综述了神经酰胺类物质的生理效应及功能；阐述了神经酰胺的天然提取方法、神经酰胺及其前体化合物的化学合成方法；并从鞘脂合成途径及关键酶出发介绍，引出途径调控与优化、产物的运输储存与分泌、关键酶的挖掘与表达等改造策略；最后，从神经酰胺合成面临的聚集毒性、高效运输分泌、数字化改造催化元件、基因调控靶点的拓展等方面进行了展望。合成生物学和生物技术的持续进步有助于扩大微生物细胞工厂的生产能力，实现神经酰胺等鞘脂类化合物的可持续绿色生物制造。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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7. 木质素的生物降解和生物利用 刘宽庆, 张以恒 合成生物学    2024, 5 (6): 1264-1278.   DOI: 10.12211/2096-8280.2023-062 摘要 （4168）   HTML （297）    PDF（pc） （2325KB）（3216）    可视化    收藏 木质素是木质纤维素的主要成分之一，按干重计约占15%～30%，全球年产量约200亿吨。木质素是由苯丙烷单元通过多种不同的碳碳键和碳氧键构成的一类芳香族高聚化合物，是高等陆生植物次生细胞壁的主要成分，赋予了植物刚性并保护植物体免受微生物的入侵。由于木质素产量巨大、可再生，近些年全球对木质素利用的兴趣持续升高。但是木质素的成分复杂，无论是其降解还是后续的利用都充满了挑战，因此目前多用作燃料。在众多木质素降解利用的方法中，生物法反应条件温和、绿色环保，近些年在绿色可持续发展的大背景下受到广泛关注。本文介绍了自然界中催化木质素降解的关键酶：漆酶、锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶、染料脱色过氧化物酶、多功能过氧化物酶等，同时简要介绍了其催化机制。并总结了生物利用木质素类芳香族化合物过程中涉及的四个主要反应：O-脱甲基、脱羧、羟基化和双加氧酶介导的开环反应，以及相关的酶和催化机制。最后，简要介绍了利用合成生物学手段构建细胞工厂实现木质素高值利用的案例。木质素的生物降解和利用是一个极具潜力的领域，同时也存在诸多的挑战，例如转化效率低、反应时间长等。但相信随着合成生物学的迅猛发展，利用高效基因编辑和代谢工程改造提高关键酶的反应速率和代谢通路的效率、提高底盘细胞对有毒芳香族化合物的抵抗能力、维持还原力的平衡等，将有效提高木质素生物降解利用的效率，其工业应用也许在不久的将来就会实现。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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8. CRISPR-Cas系统在病原核酸检测中的研究进展 杜瑶, 高宏丹, 刘家坤, 刘孝荣, 邢志浩, 张涛, 马东礼 合成生物学    2024, 5 (1): 202-216.   DOI: 10.12211/2096-8280.2022-068 摘要 （2282）   HTML （131）    PDF（pc） （2086KB）（3145）    可视化    收藏 CRISPR-Cas系统作为原核生物获得性免疫系统，由簇状规则间隔短回文重复序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats， CRISPR）和CRISPR相关蛋白（CRISPR-associated proteins， Cas）构成，因其识别和切割特定DNA或RNA序列，而成为分子诊断领域研究的热点。研究人员利用Cas蛋白（Cas12、Cas13、Cas14、Cas3等）结合信号放大和转化技术（荧光法、电位法、比色法、侧向流动技术等），开发了许多高灵敏度、高特异性、低成本的诊断平台，为病原核酸检测提供了新途径。本文介绍了CRISPR-Cas系统的生物学机制及分类，总结现有的基于Cas蛋白反式切割活性开发的病原核酸检测技术，描述其特点、功能和应用场景，并对该系统的未来应用前景进行展望，期望CRISPR-Cas系统成为包括核酸检测在内的多靶标的理想检测平台。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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9. 生物合成红景天苷的研究进展 黄姝涵, 马赫, 罗云孜 合成生物学    2025, 6 (2): 391-407.   DOI: 10.12211/2096-8280.2024-076 摘要 （1915）   HTML （145）    PDF（pc） （1809KB）（3095）    可视化    收藏 红景天苷是一种具有抗缺氧、抗氧化、抗衰老和抗肿瘤等活性的天然产物，被广泛应用于化妆品与医药领域。目前获取红景天苷的主要方式是从红景天属植物的根茎和块茎中提取，由于其含量稀少，日益增长的市场需求导致植物资源逐渐匮乏。因此，开发新的合成方法成为了研究热点。红景天苷的天然生物合成路径已被解析，随着合成生物学的发展，采用合成生物技术构建微生物细胞工厂合成红景天苷成为缓解当前供需失衡和资源紧缺状况的有效途径。本文针对红景天苷的药理活性、植物合成路径、途径酶的挖掘与筛选、大肠杆菌和酿酒酵母的生物合成现状等相关研究进展进行系统性的综述，探讨了红景天苷的分离提纯方法以及它作为合成中间体在制备其他化合物方面的应用潜力，以期助力对红景天苷合成路径与相关工程改造策略的理解，并推动红景天苷绿色、高效的生物合成。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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10. 基于细菌双组分系统的生物传感器的研究进展 赵静宇, 张健, 祁庆生, 王倩 合成生物学    2024, 5 (1): 38-52.   DOI: 10.12211/2096-8280.2023-016 摘要 （2468）   HTML （183）    PDF（pc） （2074KB）（3077）    可视化    收藏 细菌双组分系统能够感知和响应细胞内外的物理、化学和生物刺激，通过耦合传感和调节机制从而引起一系列的细胞反应，是一个普遍存在的信号转导通路家族。当前越来越多的合成生物学家已开始利用双组分系统的特异属性来工程化设计微生物传感系统，并应用于光遗传学、材料科学、肠道微生物组工程、生物炼制和土壤改良等领域。本综述重点介绍了开发基于双组分系统的生物传感器的最新研究进展以及在各个领域中的潜在应用。同时探讨了如何运用新的工程方法提高双组分系统传感器性能的可靠性，包括遗传重构、DNA结合结构域交换、检测阈值调节和磷酸化串扰隔离，以及如何根据特定应用的要求定制双组分系统信号特性。在未来，研究者可以将这些方法与大规模的基因合成、高通量筛选相结合，以加速和帮助发现更多未确定特征输入的双组分系统，并开发新的对广泛的刺激做出反应的基因编码生物传感器，拓展双组分生物传感器在不同领域的应用。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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11. 机器学习驱动的基因组规模代谢模型构建与优化 吴柯, 罗家豪, 李斐然 合成生物学    2025, 6 (3): 566-584.   DOI: 10.12211/2096-8280.2024-090 摘要 （1817）   HTML （169）    PDF（pc） （1727KB）（3041）    可视化    收藏 自1999年首个基因组规模代谢模型（genome-scale metabolic model，GEM）问世以来，GEM已成为解析生物代谢的重要工具。该模型包含代谢基因、代谢物和反应，并结合化学计量矩阵与约束优化，系统描述和模拟生物体内的代谢过程。此外，GEM能够整合热力学参数、动力学参数、多组学数据及多细胞过程，构建更精细且具有更强大预测能力的多约束多过程模型。然而，先验知识的局限成为其发展的瓶颈。机器学习技术凭借强大的数据处理和模式识别能力，为进一步扩展GEM提供了新思路。本综述系统总结了传统GEM及多约束多过程模型的构建流程，并着重探讨了机器学习在其中关键步骤中的应用前景，如基因功能注释、途径解析、空缺填补和生物学参数预测。机器学习技术作为新的驱动力，有望大幅度提升GEM的规模和质量，深化对生物代谢机制的理解，并推动实现数字孪生细胞。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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12. 深度学习在基于序列的蛋白质互作预测中的应用进展 朱景勇, 李钧翔, 李旭辉, 张瑾, 毋文静 合成生物学    2024, 5 (1): 88-106.   DOI: 10.12211/2096-8280.2023-074 摘要 （1855）   HTML （158）    PDF（pc） （2371KB）（3020）    可视化    收藏 蛋白质-蛋白质相互作用在细胞信号转导、基因表达和代谢调控等生物过程中发挥重要作用，鉴定蛋白质间的相互作用对于理解复杂生物过程至关重要。预测蛋白质间的相互作用可以为药物发现、蛋白质功能研究和设计等领域提供帮助。近年来，随着人工智能技术的蓬勃发展，深度学习技术在预测蛋白质互作领域做出巨大贡献，其中基于序列的深度学习模型通过学习蛋白质序列信息的深层特征进行互作预测。本文综述了深度学习在基于序列的蛋白质互作预测中的应用，按照算法框架和时间线对该领域进展进行分类归纳，介绍了数据处理、序列编码方法、算法架构以及模型的评估指标等内容，并分析了当前面临的问题以及未来的发展方向。随着深度学习技术的发展，预测蛋白质互作的效率大幅提高，未来需要发展泛化能力更强的预测模型，助力蛋白质互作的预测。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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13. 黄酮类化合物生物合成及其在化妆品中应用的研究 韦灵珍, 王佳, 孙新晓, 袁其朋, 申晓林 合成生物学    2025, 6 (2): 373-390.   DOI: 10.12211/2096-8280.2024-058 摘要 （1798）   HTML （121）    PDF（pc） （1916KB）（2776）    可视化    收藏 黄酮类化合物是一类广泛存在于自然界中的多酚类化合物，因其显著的抗氧化、抗炎、抗菌等生物活性在化妆品中广泛应用。然而，传统植物提取方法的局限性促使研究人员转向合成生物学以寻求更高效的生产途径。本文根据美白抗氧化、抗菌消炎、防晒抗衰老和增色增彩四个功能分类分别列举了几种常见黄酮类化合物在化妆品中的应用；介绍了黄酮类化合物的现有生物合成途径并总结了典型黄酮类化合物的最新研究进展；详细讨论了合成生物学及代谢工程策略。接着，针对黄酮类化合物在化妆品应用中的水溶性差和稳定性低的问题，总结了相应解决方案的研究进程。最后，总结并展望了人工智能辅助合成生物学的策略以应对黄酮类化合物合成过程中的挑战。同时，本文强调了黄酮类化合物的安全性和有效性评估的重要性，以推动其在化妆品行业的应用。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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14. 紫杉醇生物合成机制研究进展 刘晓楠, 李静, 祝晓熙, 徐子硕, 齐健, 江会锋 合成生物学    2024, 5 (3): 527-547.   DOI: 10.12211/2096-8280.2023-085 摘要 （3983）   HTML （398）    PDF（pc） （2052KB）（2688）    可视化    收藏 紫杉醇是目前已发现的最具抗癌活性的天然广谱抗癌药物之一，其生产方式主要依赖于从珍稀植物红豆杉中进行分离提取以及化学半合成，因其含量稀少，生产能力受到严重的限制。随着红豆杉基因组的全解析和合成生物学的迅速发展，通过合成生物技术，构建重组工程细胞合成紫杉醇及其关键前体成为解决当前供需不平衡和资源有限的有效方法。本文针对紫杉醇生物合成途径解析、红豆杉组学分析、底盘细胞构建、关键前体合成、紫杉醇合成途径关键酶的改造及催化机理解析等相关研究进展开展系统性的综述，尤其对近期发表的关于氧杂环丁烷环形成的相关突破性研究进行了详细介绍，并基于相关进展探讨当前紫杉醇合成生物学研究面临的关键酶催化效率低下、产物杂泛性严重、具体反应顺序未知等技术挑战及生物合成紫杉醇关键中间体的未来前景。助力加强对紫杉醇合成通路和催化过程的理解，进一步实现紫杉醇的绿色、高效生物合成。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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15. 天然产物的化学-酶法合成：方法与策略的演进 张守祺, 王涛, 孔尧, 邹家胜, 刘元宁, 徐正仁 合成生物学    2024, 5 (5): 913-940.   DOI: 10.12211/2096-8280.2024-028 摘要 （2723）   HTML （156）    PDF（pc） （5090KB）（2619）    可视化    收藏 天然产物是小分子药物和探针的重要来源，其合成研究一直以来是有机合成中一个备受关注而又极具挑战性的领域。随着色谱分离技术和结构分析技术的不断发展，微量活性天然产物的发现速度不断加快，其结构的多样性和复杂性也不断增加，而对其构效关系、靶标鉴定、体内活性等方面的研究则需要供应足够量的天然产物，因而对天然产物的合成在效率、经济性和规模等方面都提出了更高的要求。化学-酶法的方式为天然产物的合成研究提供了多维的视角，一方面提供了高效高选择性的酶催化合成方法，另一方面，酶催化反应的引入可以给原先合成策略的设计模式带来突破，并快速、高效地实现天然产物的多样化合成，从而成为近期研究的热点。其中酶催化反应如何有机地整合到天然产物的合成中便成为目前化学-酶法合成成功的关键，本文从当前天然产物化学-酶法的合成实践中总结了酶催化反应所发挥的三方面作用：①对合成起点的改变，即酶催化反应可以在合成原料中引入关键的手性中心或官能团，以体外酶促或体内发酵的方式提供复杂的合成前体，如多取代芳（杂）环、手性池等；②合成后期通过酶催化方式对多官能团底物或复杂骨架的惰性位置进行化学、区域和立体选择性的官能团化；③酶催化反应作为关键步骤在母核骨架构建中关键碳碳键形成方面的策略性应用。最后，本文从合成策略的设计、合成方法的开发以及研究人员思维等三个方面讨论了化学-酶法策略在当下所面临的挑战和未来的发展趋势。在此背景下，化学合成与生物催化等多学科手段的深度交叉融合将为天然产物的合成科学带来新的活力。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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16. 合成生物学助力化妆品走进生物制造新时代 张璐鸥, 徐丽, 胡晓旭, 杨滢 合成生物学    2025, 6 (2): 479-491.   DOI: 10.12211/2096-8280.2024-056 摘要 （2554）   HTML （196）    PDF（pc） （1267KB）（2539）    可视化    收藏 基因工程、生物计算、发酵工程等生物科技在过去20年中实现了前所未有的技术突破，推动诸多行业进入合成生物驱动的新纪元，而化妆品行业便是其中之一。根据历史规律，护肤方式的变革都源自“原材料”的迭代：远古人类已经会用植物制造最原始的护肤品，当农业社会发展到能对植物成分进行复配的时候，就产生了护肤驻颜的复方。工业革命之后，化工产业的发展催生了多种新型原材料，进而推动了化妆品的大规模工业化生产。而20世纪末，随着欧美制药的大发展，很多药用分子成为了护肤的原材料，催生了“药妆品”行业的发展，满足了人们对抗衰、美白等更多护肤功效的需求。如今，不断升级的护肤抗衰需求，需要更高效、更安全、更环保的新型“原材料”。生物科技使我们能够合成比传统化工材料更安全、更具成本效益的材料，人工合成透明质酸、角鲨烷、神经酰胺、天然植物活性成分等均是护肤领域的明星功效成分。近年来，合成生物学实现了飞速发展，人工智能蛋白质设计等新技术使更加复杂的生物材料实现了工业化量产。以重组人源化胶原蛋白为例，这一解决了医学领域重要问题的生物制剂，已经被用作护肤品原料。由此可见，合成生物学的技术外溢，正在缩小医学级治疗和消费级抗衰之间的差距，为护肤行业带来快速的升级。基于合成生物技术生产的护肤产品正在逐步摆脱传统化工产业，向生物科技进发，从“化妆品”逐渐向“生妆品”进化。“生妆品”的出现，标志着合成生物技术为护肤行业插上了翅膀，从此开启功效更强、更安全、更环保的护肤品行业新篇章。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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17. 酶促合成手性氨基酸的研究进展 王子渊, 杨立荣, 吴坚平, 郑文隆 合成生物学    2024, 5 (6): 1319-1349.   DOI: 10.12211/2096-8280.2024-015 摘要 （1455）   HTML （72）    PDF（pc） （7957KB）（2521）    可视化    收藏 手性氨基酸是一类重要的高价值化学品，广泛应用于食品、医药、化工、农药等多个领域。手性氨基酸常用的制备方法可以分为四类，包括化学合成、蛋白质水解、发酵和酶促合成。其中，酶促合成手性氨基酸以其反应条件温和、立体选择性高、步骤简单、应用范围广等优势备受关注。近年来，得益于生物信息学和蛋白质工程等技术的快速发展，大量性能优异的酶制剂被开发，并成功应用于多种手性氨基酸的制备。本文重点综述了酶促不对称合成和去消旋化合成两种路径在手性氨基酸合成中的应用，包括关键酶制剂氨基酸脱氢酶、转氨酶、氨裂解酶、醛缩酶、氨基酸氧化酶、氨基酸脱氨酶等的开发与改造，及其在草铵膦、叔亮氨酸、西格列汀中间体等高价值手性氨基酸合成中的应用。同时，总结了酶促合成手性氨基酸领域面临的主要困境，如关键酶元件缺乏，以及野生酶非对映体选择性低、底物谱窄、催化活性低、稳定性差、反应条件局限等。最后，展望了自动化实验装置、机器学习和人工智能等前沿技术在酶改造领域的应用，以及通过反应器设计和反应过程控制，开发更为高效和环境友好的催化工艺，推动酶促合成手性氨基酸技术更广泛的工业应用。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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18. 合成基因线路的工程化设计研究进展与展望 高歌, 边旗, 王宝俊 合成生物学    2025, 6 (1): 45-64.   DOI: 10.12211/2096-8280.2023-096 摘要 （2498）   HTML （237）    PDF（pc） （3184KB）（2471）    可视化    收藏 合成基因线路利用合成生物学的技术和方法，将生物元件进行重新设计与构建，使人工设计的生物分子线路在活细胞中行使特定生物功能，在生物制造、医疗健康以及环境监测等领域具有巨大的潜力。但其工程化设计仍受到各种因素的制约，包括正交元器件数量有限、大规模线路组装困难、线路行为预测性低等。根据研究者们开发的各种调控元件工具箱和组装方法，本文逐点阐述了工程化设计基因线路所需遵循的几个核心原则：正交化、标准化、模块化与自动化。文章从DNA复制、转录和翻译层面介绍了正交基因元件库的构建和改造方法；全面总结了基因元件的标准化定量表征方法与标准元件设计方法；并介绍了本团队与其他团队在模块化基因线路设计方面的相关进展；分别从软件、硬件和人工智能角度展示如何实现基因线路的自动化设计。最后，本文探讨了基因线路设计的未来发展趋势，指出需要进一步融合人工智能和自动化等信息技术来加速基因线路“设计-构建-测试-学习”循环的迭代，提高线路设计的功能可预测性和复杂性，高效设计出符合目标需求的人造生命体。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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19. 生物转化一碳化合物原料产油脂与单细胞蛋白研究进展 赵亮, 李振帅, 付丽平, 吕明, 王士安, 张全, 刘立成, 李福利, 刘自勇 合成生物学    2024, 5 (6): 1300-1318.   DOI: 10.12211/2096-8280.2024-013 摘要 （1364）   HTML （95）    PDF（pc） （1899KB）（2455）    可视化    收藏 一碳化合物是一类产生于自然界或工业过程中的液态或气态物质，其具有来源广泛、价格低廉、可持续生产的优势，有望成为新一代生物制造关键原料，包括液态的甲醇、甲酸，以及气态的CO2、CO、CH4等。在生物制造蓬勃发展的背景下，通过合成生物学手段改造微生物，使之利用一碳化合物高效生产油脂与单细胞蛋白等高附加值产品，降低对粮食、化石资源进口的依赖，成为缓解粮食能源危机的有效战略举措。本文综述了甲基营养型微生物、产乙酸菌以及酵母等微生物通过代谢途径、底盘遗传改造等方法，将一碳化合物转化为高附加值油脂与单细胞蛋白的最新研究进展；介绍了一些通过发酵工艺控制优化分子工程菌株利用一碳化合物的相关研究；同时收集了部分一碳化合物转化相关研究机构或企业的产业化案例。最后，针对一碳化合物利用菌株的代谢通路设计与遗传工具存在的限制问题，以及产乙酸菌与产油微生物之间的能量转化矛盾，展望了未来生物制造油脂与单细胞蛋白的前景和面临的挑战，提出在复杂系统性的生物制造过程中，发展多学科交叉的高效系统集成发酵，以期对一碳化合物的生物转化研究产生推动作用，为攻克目前存在的理论与实践难题提供新思路，并对实际应用与产业化发展提供参考。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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20. 中国哲学思想“道法术器”对生物制造的启示 张以恒 合成生物学    2024, 5 (6): 1231-1241.   DOI: 10.12211/2096-8280.2023-066 摘要 （2303）   HTML （275）    PDF（pc） （1617KB）（2438）    可视化    收藏 生物制造是利用生物体（如植物、动物、微生物、酶、体外多酶分子机器等）的机能进行物质加工与合成的绿色生产方式，将在能源、农业、化工和医药等领域改变世界工业制造格局，是科技战必争之地。作者应用中国古代哲学的“道、法、术、器”思想“道以明向，法以立本，术以立策，器以成事”，对工业生物制造的道与法进行解释与剖析，阐明顶层设计对生物制造的哲学指导意义。以美国合成生物学先驱公司Amyris为例，作者分析与讨论该公司产品选择以及隐含“道与法”，尽管该公司具有优秀“术与器”，但是走错道与不懂法决定该公司的失败命运。同时，作者简单地讨论两个人工淀粉合成技术的经济可能性与未来技术研发方向。总之，中国古代哲学思想“大道至简，从上而下，以道御术”，将对工业生物制造的未来发展提供顶层设计方法学上的启发与指导，将更有效地应对粮食安全、双碳目标与可持续发展等重大挑战。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价