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实验室自动化为合成生物学研究装上“加速器”

点击次数：2265 更新时间：2022-07-22

合成生物学是指将工程科学的“设计—合成—测试—学习"（DBTL）理念引入生命科学，完成具有特定功能的人工生命系统的构建。

合成生命体有高度复杂性，目前缺乏可预测性设计（或理性设计）的指导。这决定了其需要海量的工程化试错性实验，即需要快速、低成本、多循环地完成DBTL这一闭环。

DBTL循环

PART1

合成生物学困境

缺乏理性设计和元件

比如，利用分子元件创建基因线路时，因对基因线路核心设计原理理解有限，且目前仍缺乏元件，人工设计的线路很难达到预期，往往需要数周或数月进行反复调整。

应对这一难题的有效手段，是工程化、大批量测试多种元件及多种线路组合，获取海量实验数据并分析改进，以深入掌握基因线路的设计原理，同时积累大批元件，让线路的设计变得更加直接和可预测，提高研究效率。

但是，海量的工程化试错实验将远远出传统的人工操作实验范畴，因而亟需一种变革性的工程化研究平台。

PART2

生物铸造厂

提高理性设计合成生命系统的能力

合成生物学是指将工程科学的“设计—合成—测试—学习"（DBTL）理念引入生命科学，完成具有特定功能的人工生命系统的构建。

类似于工业的智能制造，在合成生物学中，也可采用实验室自动化的解决方案，完成生命体的工程化大批量合成，像该类用于合成生物学研究的自动化基础设施，是上述工程化研究平台的核心，常被称为生物铸造厂。

合成生物学产业层级结构

生物铸造厂在合成生物学产业结构里，属于软件/硬件层，它能提升合成生物实验对象、方法、技术的标准化和?？榛?，实现自动化的DBTL闭环运行与海量工程试错，从而不断提高理性设计合成生命系统的能力。

PART3

需求实例

合成生物学自动化

合成生物学是指将工程科学的“设计—合成—测试—学习"（DBTL）理念引入生命科学，完成具有特定功能的人工生命系统的构建。

近年来，合成生物学行业对自动化的需求与日俱增。各政府早在四年前就纷纷布局生物铸造厂，学术界和工业界也表达了对自动化的诉求，不少领域内的相关研究结果更是佐证了这点。

2018年数据：国内国外布局生物铸造厂

学术界观点：建设理论 (理性设计)、技术 (合成能力)、工程 (自动化平台) 三者相辅相成的合成生物学体系，以推动合成生物学研究的定量化变革

工业界观点：生物技术和数据科学，创造生物细胞执行各类目标功能

研究结果：通过构建和测试合成生物学的自动化加速生物燃料研究中的菌株工程

PART 4

合成生物学赛道

汇像有助力的实力

汇像目前的自动化水平正逐步从单机自动化向智能实验室转变。此前已积累多个标准化流程落地的案例，为多位生物领域的客户做过定制的自动化解决方案，还完了国内多个智能实验室的搭建。

实验室自动化整体解决方案

而在生物铸造厂，构建合成生物学智能化实验室，将有诸多优势：

有了多方位的技术和足够的案例经验，相信未来在合成生物学的赛道上，汇像将助各企业及研究机构一臂之力。

结语

合成生物学是指将工程科学的“设计—合成—测试—学习"（DBTL）理念引入生命科学，完成具有特定功能的人工生命系统的构建。

综上，生物铸造厂的自动化与数字化，有助于实现对生命体的理性设计与可预测的合成。随着合成生物学自动化市场需求的增长，合成生物学行业与实验室自动化行业的合作将愈发频繁与密切，这将促进两个行业的共同成长，终实现合作共赢。