doi:10.12211/2096-8280.2020-056

Abstract

摘要：

我国自2018年启动国家重点研发计划“合成生物学”重点专项以来，实施方案中设置的“重要生物基因组的人工合成”等11个任务模块均已不同程度部署。截至2020年底，预计安排的专项经费约占本专项总概算的78%。本文从项目类别、研究任务、承担单位等角度简述了项目申请及立项情况，并对项目申请和执行提出了建议，主要包括：项目申请应紧扣专项特点和指南要求；项目执行应遵循学科特点；项目管理部门和项目承担单位应深入领会中央财政科研资金管理改革精神，切实贯彻落实相关政策；做好部市联动任务和港澳单位申请的组织实施；大力发挥青年科学家在原创性科技创新中的作用。

关键词: 合成生物学, 重点专项, 项目申请, 项目执行, 专项经费, 部市联动

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曹芹, 旷苗, 王晶, 谭昳, 田金强. 我国“合成生物学”项目立项概况与实施管理建议[J]. 合成生物学, 2020, 1(4): 495-502.

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Figures/Tables 11

Tab. 1 Deployment of each task module in Task 1

任务名称	分解任务模块	指南部署情况
任务名称	分解任务模块	2018年	2019年	2020年
任务1：人工基因组合成与高版本底盘细胞	1）重要生物基因组的人工合成	1.1 原核生物基因组的人工设计与合成 1.2 真核微生物基因组的人工设计与合成 5.2 使用合成DNA进行数据存储的技术研发	1.1 动物染色体设计与合成 1.2 植物人工染色体的设计与合成	1.1 合成基因信息存储 1.2 真核生物人工染色体的设计建造与功能研究
	2）非天然生物体的设计合成	5.7 水华蓝藻合成微生物控制系统构建与应用	1.3 非天然噬菌体的设计合成 1.4 非天然原核生物的设计构建与蛋白定向进化 1.5 非天然真核生物的设计构建	—
	3）高版本底盘细胞重编程构建	1.3 高版本模式微生物底盘细胞 1.4 微藻底盘细胞的理性设计与系统改造 1.5 高版本工业放线菌底盘 1.6 高版本工业丝状真菌底盘 1.7 植物底盘的设计与构建 5.1 药用单细胞真核微藻工程株的设计构建	1.6 极端微生物底盘细胞的设计与构建 1.7 工业微生物全基因组代谢网络模型的优化设计和构建	—

Tab. 1 Deployment of each task module in Task 1

任务名称	分解任务模块	指南部署情况
任务名称	分解任务模块	2018年	2019年	2020年
任务1：人工基因组合成与高版本底盘细胞	1）重要生物基因组的人工合成	1.1 原核生物基因组的人工设计与合成 1.2 真核微生物基因组的人工设计与合成 5.2 使用合成DNA进行数据存储的技术研发	1.1 动物染色体设计与合成 1.2 植物人工染色体的设计与合成	1.1 合成基因信息存储 1.2 真核生物人工染色体的设计建造与功能研究
	2）非天然生物体的设计合成	5.7 水华蓝藻合成微生物控制系统构建与应用	1.3 非天然噬菌体的设计合成 1.4 非天然原核生物的设计构建与蛋白定向进化 1.5 非天然真核生物的设计构建	—
	3）高版本底盘细胞重编程构建	1.3 高版本模式微生物底盘细胞 1.4 微藻底盘细胞的理性设计与系统改造 1.5 高版本工业放线菌底盘 1.6 高版本工业丝状真菌底盘 1.7 植物底盘的设计与构建 5.1 药用单细胞真核微藻工程株的设计构建	1.6 极端微生物底盘细胞的设计与构建 1.7 工业微生物全基因组代谢网络模型的优化设计和构建	—

Tab. 2 Deployment of each task module in Task 2

任务名称	分解任务模块	指南部署情况
任务名称	分解任务模块	2018年	2019年	2020年
任务2：人工元器件与基因线路	1）人工基因回路与合成生物诊疗体系	2.1 生物元器件标准化设计组装与应用	2.1 功能性免疫分子的定向改造与人工合成	2.1 基于合成生物学的多功能模块耦合活疫苗研究
		2.2 重要病原体疫苗的人工合成	2.2 代谢病诊疗基因回路的设计合成	2.2 耐药病原菌诊疗的基因回路设计合成
		2.3 合成溶瘤病毒与肿瘤治疗	5.1 恶性肿瘤治疗性疫苗的设计与构建	5.2 高效生物医学成像元件库的挖掘与应用研究
		5.3 肿瘤的合成微生物线路治疗	5.2 细胞微环境重编程与疾病机理及治疗的研究	5.3 微纳生物机器人的定向合成和诊疗应用
		5.4 肿瘤细胞基因回路在膀胱癌诊疗中的应用	5.3 设计构建靶向实体瘤的新一代免疫细胞	5.4 关键分子靶点核素标记探针的设计合成
		5.5 高效医学生物成像元件库的挖掘与应用研究	5.4 外源基因元器件在农作物中的适配性评价共性技术
			5.5 鲁棒型人工基因元器件的设计原理与应用
	2）人工生物光合、固氮与抗逆体系	2.4 抗逆基因回路设计合成与抗逆育种	2.3 微生物光合系统的重构与再造 2.4 高效生物固氮回路的设计与系统优化	2.6 植物高光效回路的设计与系统优化
	3）分子识别与生物传感系统	2.5 高灵敏环境持久性有毒污染物感知与识别生物系统 2.6 难降解有毒污染物降解代谢合成生物体系	2.5 生物工业过程监控合成生物传感系统	2.4 有毒金属感知修复的智能生物体系 2.5 高通量新型污染物生物筛选系统构建与环境监测应用
	4）人工生物电能转化	2.7 电能细胞设计与构建	—	2.3 高效生物产氢体系的设计组装

Tab. 2 Deployment of each task module in Task 2

任务名称	分解任务模块	指南部署情况
任务名称	分解任务模块	2018年	2019年	2020年
任务2：人工元器件与基因线路	1）人工基因回路与合成生物诊疗体系	2.1 生物元器件标准化设计组装与应用	2.1 功能性免疫分子的定向改造与人工合成	2.1 基于合成生物学的多功能模块耦合活疫苗研究
		2.2 重要病原体疫苗的人工合成	2.2 代谢病诊疗基因回路的设计合成	2.2 耐药病原菌诊疗的基因回路设计合成
		2.3 合成溶瘤病毒与肿瘤治疗	5.1 恶性肿瘤治疗性疫苗的设计与构建	5.2 高效生物医学成像元件库的挖掘与应用研究
		5.3 肿瘤的合成微生物线路治疗	5.2 细胞微环境重编程与疾病机理及治疗的研究	5.3 微纳生物机器人的定向合成和诊疗应用
		5.4 肿瘤细胞基因回路在膀胱癌诊疗中的应用	5.3 设计构建靶向实体瘤的新一代免疫细胞	5.4 关键分子靶点核素标记探针的设计合成
		5.5 高效医学生物成像元件库的挖掘与应用研究	5.4 外源基因元器件在农作物中的适配性评价共性技术
			5.5 鲁棒型人工基因元器件的设计原理与应用
	2）人工生物光合、固氮与抗逆体系	2.4 抗逆基因回路设计合成与抗逆育种	2.3 微生物光合系统的重构与再造 2.4 高效生物固氮回路的设计与系统优化	2.6 植物高光效回路的设计与系统优化
	3）分子识别与生物传感系统	2.5 高灵敏环境持久性有毒污染物感知与识别生物系统 2.6 难降解有毒污染物降解代谢合成生物体系	2.5 生物工业过程监控合成生物传感系统	2.4 有毒金属感知修复的智能生物体系 2.5 高通量新型污染物生物筛选系统构建与环境监测应用
	4）人工生物电能转化	2.7 电能细胞设计与构建	—	2.3 高效生物产氢体系的设计组装

Tab. 3 Deployment of each task module in Task 3

任务名称	分解任务模块	指南部署情况
任务名称	分解任务模块	2018年	2019年	2020年
任务3：人工细胞合成代谢与复杂生物系统	1）可持续化学的合成生物系统	3.1 微生物化学品工厂的设计重构 3.2 有机碳一原料利用的人工细胞构建 3.3 新分子生化反应设计与合成生物系统创建 3.4 非细胞生物合成系统的构建与应用 5.8重要活性天然产物的合成途径解析及异源表达	3.1 微生物化学品工厂的途径创建 3.2 新分子的生化反应设计与生物合成 3.3 人造蛋白质合成的细胞设计构建及应用	3.1 高值化合物合成的生物途径设计构建及优化 3.5 生物活体功能材料的构建及应用
	2）天然产物的人工细胞合成	3.5 植物天然产物合成的工程细胞构建 3.6 微生物天然产物的新结构创制和构效改良	3.4 甾体激素从头生物合成的人工细胞创建及应用 3.5 微生物药物合成生物体系的网络重构与系统优化 3.8 新天然与人工产物的挖掘和高效合成的平台技术	3.2 多源复合途径天然产物合成的人工细胞创建 3.3 植物天然产物的途径创建 3.4 特殊酵母底盘细胞的染色体工程
	3）人工多细胞系统	3.7 油藏环境合成微生物组的构建 3.8 低劣生物质转化利用的人工多细胞体系构建	3.6 活性污泥人工多细胞体系构建与应用 3.7 合成生物肠道菌群体系构建及应用	—

Tab. 3 Deployment of each task module in Task 3

任务名称	分解任务模块	指南部署情况
任务名称	分解任务模块	2018年	2019年	2020年
任务3：人工细胞合成代谢与复杂生物系统	1）可持续化学的合成生物系统	3.1 微生物化学品工厂的设计重构 3.2 有机碳一原料利用的人工细胞构建 3.3 新分子生化反应设计与合成生物系统创建 3.4 非细胞生物合成系统的构建与应用 5.8重要活性天然产物的合成途径解析及异源表达	3.1 微生物化学品工厂的途径创建 3.2 新分子的生化反应设计与生物合成 3.3 人造蛋白质合成的细胞设计构建及应用	3.1 高值化合物合成的生物途径设计构建及优化 3.5 生物活体功能材料的构建及应用
	2）天然产物的人工细胞合成	3.5 植物天然产物合成的工程细胞构建 3.6 微生物天然产物的新结构创制和构效改良	3.4 甾体激素从头生物合成的人工细胞创建及应用 3.5 微生物药物合成生物体系的网络重构与系统优化 3.8 新天然与人工产物的挖掘和高效合成的平台技术	3.2 多源复合途径天然产物合成的人工细胞创建 3.3 植物天然产物的途径创建 3.4 特殊酵母底盘细胞的染色体工程
	3）人工多细胞系统	3.7 油藏环境合成微生物组的构建 3.8 低劣生物质转化利用的人工多细胞体系构建	3.6 活性污泥人工多细胞体系构建与应用 3.7 合成生物肠道菌群体系构建及应用	—

Tab. 4 Deployment of Task 4

任务名称	指南部署情况
任务名称	2018年	2019年	2020年
任务4：使能技术体系与生物安全评估	4.1 高通量脱氧核糖核酸（DNA）合成创新技术及仪器研发	4.1 新一代DNA合成技术	4.1 数字细胞建模与人工模拟
	4.2 合成生物学伦理、政策法规框架研究		4.2 新蛋白质元件人工设计合成及应用
	5.6 合成生物学自动化铸造平台关键技术研发		4.3 正交化蛋白质元件的人工设计与构建
			4.4 合成生物学生物安全研究
			5.1 面向合成生物系统海量工程试错优化的人工智能算法研究与应用

Tab. 4 Deployment of Task 4

任务名称	指南部署情况
任务名称	2018年	2019年	2020年
任务4：使能技术体系与生物安全评估	4.1 高通量脱氧核糖核酸（DNA）合成创新技术及仪器研发	4.1 新一代DNA合成技术	4.1 数字细胞建模与人工模拟
	4.2 合成生物学伦理、政策法规框架研究		4.2 新蛋白质元件人工设计合成及应用
	5.6 合成生物学自动化铸造平台关键技术研发		4.3 正交化蛋白质元件的人工设计与构建
			4.4 合成生物学生物安全研究
			5.1 面向合成生物系统海量工程试错优化的人工智能算法研究与应用

Tab. 5 Statistics of applications and projects by project category in program

项目类别	申请数	立项数	申请经费/亿元	资助经费/亿元	占比（资助经费/专项总经费）
合计	165	67	33.41	13.51	100%
基础研究类	107	50	21.52	9.58	70.9%
共性关键技术	48	17	10.32	3.93	29.1%
产品研发和应用示范类	5	0	0.81	0	0
其他	5	0	0.76	0	0

Tab. 5 Statistics of applications and projects by project category in program

项目类别	申请数	立项数	申请经费/亿元	资助经费/亿元	占比（资助经费/专项总经费）
合计	165	67	33.41	13.51	100%
基础研究类	107	50	21.52	9.58	70.9%
共性关键技术	48	17	10.32	3.93	29.1%
产品研发和应用示范类	5	0	0.81	0	0
其他	5	0	0.76	0	0

Tab. 6 Statistics of applications and projects by research task in program

研究任务	申请数	立项数	申请经费/亿元	资助经费/亿元	资助率（资助经费/申请经费）
基因组人工合成与高版本底盘细胞	44	20	8.93	4.19	46.9%
人工元器件与基因线路	55	19	11.84	4.04	34.2%
人工细胞合成代谢与复杂生物系统	57	24	11.13	4.48	40.3%
使能技术体系与生物安全评估	9	4	1.51	0.80	53.0%
平均资助率	—	—	—	—	40.4%

Tab. 6 Statistics of applications and projects by research task in program

研究任务	申请数	立项数	申请经费/亿元	资助经费/亿元	资助率（资助经费/申请经费）
基因组人工合成与高版本底盘细胞	44	20	8.93	4.19	46.9%
人工元器件与基因线路	55	19	11.84	4.04	34.2%
人工细胞合成代谢与复杂生物系统	57	24	11.13	4.48	40.3%
使能技术体系与生物安全评估	9	4	1.51	0.80	53.0%
平均资助率	—	—	—	—	40.4%

Tab. 7 Statistics of applications and projects by province in program

排序	地区	申请数	立项数	申请经费/亿元	资助经费/亿元	占比（资助经费/专项总经费）
1	广东省	29	12	5.90	2.57	19.0%
2	北京市	28	14	6.17	2.93	21.7%
3	天津市	23	9	5.23	1.91	14.1%
4	上海市	22	12	4.56	2.42	17.9%
5	湖北省	15	5	3.01	0.87	6.4%
6	浙江省	12	4	1.92	0.63	4.7%
7	江苏省	9	5	1.72	1.12	8.3%
8	山东省	7	2	1.60	0.39	2.9%
9	湖南省	3	1	0.69	0.21	1.6%
10	安徽省	3	1	0.33	0.21	1.6%
11	四川省	3	0	0.68	0.00	0.0%
12	福建省	2	1	0.10	0.05	0.3%
13	香港特别行政区	2	0	0.25	0.00	0.0%
14	陕西省	1	1	0.23	0.20	1.5%
15	河南省	1	0	0.23	0.00	0.0%
16	重庆市	1	0	0.05	0.00	0.0%
17	吉林省	1	0	0.25	0.00	0.0%
18	江西省	1	0	0.05	0.00	0.0%
19	海南省	1	0	0.24	0.00	0.0%
20	新疆维吾尔自治区	1	0	0.20	0.00	0.0%

Tab. 7 Statistics of applications and projects by province in program

排序	地区	申请数	立项数	申请经费/亿元	资助经费/亿元	占比（资助经费/专项总经费）
1	广东省	29	12	5.90	2.57	19.0%
2	北京市	28	14	6.17	2.93	21.7%
3	天津市	23	9	5.23	1.91	14.1%
4	上海市	22	12	4.56	2.42	17.9%
5	湖北省	15	5	3.01	0.87	6.4%
6	浙江省	12	4	1.92	0.63	4.7%
7	江苏省	9	5	1.72	1.12	8.3%
8	山东省	7	2	1.60	0.39	2.9%
9	湖南省	3	1	0.69	0.21	1.6%
10	安徽省	3	1	0.33	0.21	1.6%
11	四川省	3	0	0.68	0.00	0.0%
12	福建省	2	1	0.10	0.05	0.3%
13	香港特别行政区	2	0	0.25	0.00	0.0%
14	陕西省	1	1	0.23	0.20	1.5%
15	河南省	1	0	0.23	0.00	0.0%
16	重庆市	1	0	0.05	0.00	0.0%
17	吉林省	1	0	0.25	0.00	0.0%
18	江西省	1	0	0.05	0.00	0.0%
19	海南省	1	0	0.24	0.00	0.0%
20	新疆维吾尔自治区	1	0	0.20	0.00	0.0%

Tab. 8 Statistics of applications and projects by nature of enterprise in program

单位性质	申请项目数	立项数	申请经费/亿元	资助经费/亿元	占比（资助经费/专项总经费）
大专院校	101	45	20.51	8.83	65.4%
事业型研究单位	49	20	10.21	4.21	31.2%
其他事业单位	4	2	0.90	0.47	3.4%
企业	11	0	1.79	0.00	0.0%

Tab. 8 Statistics of applications and projects by nature of enterprise in program

单位性质	申请项目数	立项数	申请经费/亿元	资助经费/亿元	占比（资助经费/专项总经费）
大专院校	101	45	20.51	8.83	65.4%
事业型研究单位	49	20	10.21	4.21	31.2%
其他事业单位	4	2	0.90	0.47	3.4%
企业	11	0	1.79	0.00	0.0%

Tab. 9 Statistics of participation of enterprises in Hongkong and Macao in program

序号	项目名称	项目牵头单位	课题名称	课题承担单位	港澳参与单位
1	高灵敏环境持久性有毒污染物感知与识别生物系统	中国科学院生态环境研究中心	合成生物系统在对持久性有毒污染物的感知与识别中的适用性及检测能力	香港城市大学	香港城市大学、香港浸会大学
2	抗肿瘤、抗感染等活性天然产物合成途径解析及异源表达	武汉大学	抗肿瘤、抗感染等活性天然产物的多方位发掘和激活	暨南大学	香港科技大学
2	抗肿瘤、抗感染等活性天然产物合成途径解析及异源表达	武汉大学	抗肿瘤、抗感染等活性天然产物生物合成途径的解析	中国农业科学院深圳农业基因组研究所	香港科技大学
3	功能性免疫分子的人工合成及其在肿瘤免疫治疗中的应用	复旦大学	基于高通量筛选的人工免疫分子定向进化与功能鉴定	复旦大学	澳门大学
4	高版本模式微生物底盘细胞	中国科学院深圳先进技术研究院	青年项目不设课题		香港中文大学

Tab. 9 Statistics of participation of enterprises in Hongkong and Macao in program

序号	项目名称	项目牵头单位	课题名称	课题承担单位	港澳参与单位
1	高灵敏环境持久性有毒污染物感知与识别生物系统	中国科学院生态环境研究中心	合成生物系统在对持久性有毒污染物的感知与识别中的适用性及检测能力	香港城市大学	香港城市大学、香港浸会大学
2	抗肿瘤、抗感染等活性天然产物合成途径解析及异源表达	武汉大学	抗肿瘤、抗感染等活性天然产物的多方位发掘和激活	暨南大学	香港科技大学
2	抗肿瘤、抗感染等活性天然产物合成途径解析及异源表达	武汉大学	抗肿瘤、抗感染等活性天然产物生物合成途径的解析	中国农业科学院深圳农业基因组研究所	香港科技大学
3	功能性免疫分子的人工合成及其在肿瘤免疫治疗中的应用	复旦大学	基于高通量筛选的人工免疫分子定向进化与功能鉴定	复旦大学	澳门大学
4	高版本模式微生物底盘细胞	中国科学院深圳先进技术研究院	青年项目不设课题		香港中文大学

Tab. 10 Statistics of applications and projects in youth program

项目类别	申请项目数	立项数	申请经费/亿元	资助经费/亿元	资助率（立项数/申请项目数）
青年项目	23	9	1.20	0.42	39.1%

Tab. 10 Statistics of applications and projects in youth program

项目类别	申请项目数	立项数	申请经费/亿元	资助经费/亿元	资助率（立项数/申请项目数）
青年项目	23	9	1.20	0.42	39.1%

Tab. 11 List of funding projects in youth program

任务书编号	项目名称	项目负责人	项目承担单位	专项经费/万元
2018YFA0903300	酶促碳氢键氟化反应设计与构建	罗云孜	天津大学	493
2018YFA0903400	高版本模式微生物底盘细胞	傅雄飞	中国科学院深圳先进技术研究院	489
2018YFA0903500	非金属活性中心人工酶的构筑及手性生物合成研究	吴钰周	华中科技大学	476
2018YFA0903600	超进化聚球藻底盘细胞的设计构建	陶飞	上海交通大学	474
2019YFA0906300	真核微藻光合元件的高效挖掘与适配重构	李小波	西湖大学	445
2019YFA0906400	基于P-450调控的自由基反应催化合成氮、硫杂环分子	王斌举	厦门大学	470
2019YFA0906500	针对神经退行性疾病的合成肠道菌群体系构建及应用	郑浩	中国农业大学	454
2019YFA0906600	精准合成修饰蛋白质的酵母底盘细胞的设计与构建	林世贤	浙江大学	444
2019YFA0906700	治疗炎症性肠病的合成肠道菌群的构建及应用	戴磊	中国科学院深圳先进技术研究院	441

Tab. 11 List of funding projects in youth program

任务书编号	项目名称	项目负责人	项目承担单位	专项经费/万元
2018YFA0903300	酶促碳氢键氟化反应设计与构建	罗云孜	天津大学	493
2018YFA0903400	高版本模式微生物底盘细胞	傅雄飞	中国科学院深圳先进技术研究院	489
2018YFA0903500	非金属活性中心人工酶的构筑及手性生物合成研究	吴钰周	华中科技大学	476
2018YFA0903600	超进化聚球藻底盘细胞的设计构建	陶飞	上海交通大学	474
2019YFA0906300	真核微藻光合元件的高效挖掘与适配重构	李小波	西湖大学	445
2019YFA0906400	基于P-450调控的自由基反应催化合成氮、硫杂环分子	王斌举	厦门大学	470
2019YFA0906500	针对神经退行性疾病的合成肠道菌群体系构建及应用	郑浩	中国农业大学	454
2019YFA0906600	精准合成修饰蛋白质的酵母底盘细胞的设计与构建	林世贤	浙江大学	444
2019YFA0906700	治疗炎症性肠病的合成肠道菌群的构建及应用	戴磊	中国科学院深圳先进技术研究院	441

References 2

1	张先恩. 中国合成生物学发展回顾与展望[J]. 中国科学(生命科学), 2019, 49(12): 1543-1572.
	ZHANG X-E. Synthetic biology in China: review and prospects [J]. SCIENTIA SINICA Vitae, 2019, 49(12): 1543-1572.
2	国家自然科学基金委员会. 2019年度国家自然科学基金资助项目统计资料[EB/OL]. [2020-04-15]. .

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[1]	Xuejing Ma, Chang Guo, Zhaolin Hua, Baidong Hou. The dawn of rational design of nanoparticle vaccines aided by the advance of synthetic biology techniques [J]. Synthetic Biology Journal, 2023, (): 1-16.
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[3]	Jingqin YE, Wenhua HUANG, Chao PAN, Li ZHU, Hengliang WANG. Application of synthetic biology in the development of polysaccharide conjugate vaccines [J]. Synthetic Biology Journal, 2023, (): 1-15.
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我国“合成生物学”项目立项概况与实施管理建议

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