摘要：对疾病进行准确的检测和诊断是疾病治疗的先决条件。分子诊断由于其灵敏、便捷、能够在较早窗口期开展筛查的特点,已经在疾病诊断中广泛应用。本文基于基因编辑技术在疾病诊断中的应用,一方面阐述了基因编辑技术在诊断中较为常见的工作原理,另一方面针对不同应用场景讨论了基因编辑在疾病诊断中的应用情况,包括大规模实验室检测与家用检测两种模式。通过理性设计和多学科工程化,基于基因编辑的分子检测平台会在疾病诊断领域产生更多突破性的应用和变革。

摘要：哺乳动物染色体工程是指通过多种实验手段对哺乳动物的染色体进行编辑,从而可以构建疾病动物模型、制备人源化药物工厂、解析物种进化机制甚至于合成全新生命。近些年,天然染色体改造技术、染色体设计与合成技术及染色体大片段转移技术等哺乳动物染色体工程的核心技术迅速发展,并相互交叉融合。同时,胚胎干细胞被发展为一种新型的哺乳动物合成生物学的底盘细胞,极大地推动了哺乳动物染色体工程的发展,催生了一大批用于医药和进化研究的动物模型,包括模拟唐氏综合征的小鼠模型、产生人类单克隆抗体的工具小鼠以及用于研究染色体重组生物学效应的染色体连接小鼠等,也极大推动了基础研究和生物医药领域的发展。但是,因为缺乏对哺乳动物染色体和发育的全面认知,所以对哺乳动物染色体的操纵仍面临诸多挑战,不仅包括技术手段,也包括生物伦理及安全性等。本文将对以上三种哺乳动物染色体工程主要的技术方法及其在多方面的应用进展进行简要综述,同时对哺乳动物染色体工程的进一步应用与挑战进行展望。

摘要：合成生物学是现代生物学最具发展潜力的领域之一,它将工程学的理念引入生物学研发中,汇聚性地融合多学科概念、方法和工具,从而能够设计、改造或创造新颖的或具有专门功能的生物系统或生物体。合成生物学具有广阔的应用前景,其革命性的进展有望改善人类生活的诸多方面。然而,作为典型的两用性研究领域,合成生物学的发展伴随一系列潜在的生物安全和生物安保的双重风险,将给人类、动植物和生态环境带来重大危害,给国家安全造成威胁。现有治理模式已不再适应合成生物学的高速发展和颠覆性变革。为探寻合成生物学领域风险治理的适当模式,需要根据合成生物学发展现状和趋势,客观、有效地分析合成生物学发展所附带的安全和安保问题及演变趋势,进而从国家法律规制、政府监管、科学共同体的自治以及政府、共同体的国际合作与对话等方面,探讨动态调整的综合性合成生物学生物安全和生物安保风险的治理模式。

摘要：生命科学旨在探索和揭示生命本质,运用多种生物技术造福人类。受限于早期生物科学和技术发展水平,人们难于一窥生命的起源、发育和遗传奥秘的全貌。经过长达百年的知识累积和技术进步,工程学理念逐渐被引入现代生物学中,人们对于生命本质的理解日趋深入,并逐步具备改造甚至创造生命的能力。生物技术的发展和应用拓宽了工程科学的疆域,工程科学的宽阔视野和方法则促进基础科学与生物技术的发展,二者相辅相成,逐渐在当代为造福人类提供了强有力的手段。结合干细胞与再生医学领域的创新实践和最新研究进展,探讨了生命科学领域中基础研究、生物技术与工程科学结合路径的设计与发展前景。

摘要：组织工程器官重建因不同的用途而对材料的弹性、刚度、生物活性等有一系列的需求,但当前所应用的材料多难以同时满足,例如弹性材料聚乙二醇双丙烯酸酯等高分子材料并不具备较高的生物活性,而生物材料胶原等生物活性好而弹性较差。弹性蛋白(elastin)作为广泛存在于动物体内的一种弹性极佳的功能蛋白,因其可承受较大形变而不破坏本身结构,故应用于弹性器官的组织工程重建中。为获得高生物活性的弹性蛋白样多肽(elastin-like polypeptides,ELP),根据其基本重复单元Val-Pro-Gly-Xaa-Gly设计了氨基酸序列,并进行优化,构建成原核表达质粒,通过大肠杆菌BL21(DE3)菌株进行诱导表达并收集,SDS-PAGE鉴定。通过流变检测、扫描电镜检测、细胞活性检测等方法鉴定材料的弹性性能、物理结构及生物活性,为下一步通过调整交联方法提高其弹性提供了材料,也为ELP作为生物材料应用于组织工程器官重建奠定了基础。