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合生萬(wàn)物 未來(lái)可期丨合成生物學(xué)研究先鋒側(cè)記（一）中國(guó)科學(xué)院大連化物所周雍進(jìn)研究員：真正的創(chuàng)新，往往始于“意外”
前言
合成生物學(xué)作為“第三次生物技術(shù)革命”，融合了生物學(xué)、工程學(xué)和信息學(xué)，正在從藥物研發(fā)到綠色制造等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。中國(guó)在這一領(lǐng)域的快速發(fā)展，既得益于政策支持，更離不開(kāi)科學(xué)家們的前沿探索和創(chuàng)新突破——其中分析測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步與科學(xué)家的研究實(shí)踐密不可分，二者相互促進(jìn)共同推動(dòng)著學(xué)科發(fā)展。為展現(xiàn)中國(guó)科學(xué)家在這一全球競(jìng)爭(zhēng)中的關(guān)鍵作用，我們開(kāi)設(shè)《合成生物學(xué)研究先鋒側(cè)記》欄目，首篇聚焦中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所周雍進(jìn)研究員。這位從食品科學(xué)跨界而來(lái)的科學(xué)家，其科研歷程不僅體現(xiàn)了科學(xué)探索的執(zhí)著，更折射出中國(guó)合成生物學(xué)從跟跑到并跑，甚至領(lǐng)跑全球的雄心。
周雍進(jìn)老師的研學(xué)歷程始于江南大學(xué)的食品科學(xué)專業(yè)。那時(shí)的他敏銳地意識(shí)到，未來(lái)的食品研究必須深入到分子層面才能取得突破。這個(gè)超前的判斷讓他本科畢業(yè)后一路從天津大學(xué)的生物化工專業(yè)碩士班，走到了瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的國(guó)際前沿課題組。在國(guó)外學(xué)習(xí)的四年里，他不僅拓寬了視野，更學(xué)會(huì)了如何結(jié)合基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。這種“既仰望星空，又腳踏實(shí)地”的理念，成為他后來(lái)科研創(chuàng)新的重要邏輯。
2017 年，周雍進(jìn)老師回到大連化物所，開(kāi)始了一項(xiàng)大膽的嘗試：用甲醇替代傳統(tǒng)的糖類作為微生物發(fā)酵的原料。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)利用酵母實(shí)現(xiàn)甲醇高效轉(zhuǎn)化——讓這些微生物“吃”進(jìn)甲醇，“吐”出高價(jià)值的化學(xué)品，為綠色生物制造提供了全新路徑。
這個(gè)方向看似冒險(xiǎn)，卻直擊中國(guó)生物制造的兩大痛點(diǎn)：既要突破耕地資源對(duì)糖類原料的限制，又要實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)下的綠色轉(zhuǎn)型。甲醇可以從劣質(zhì)煤或二氧化碳中獲取，如果能馴化微生物高效利用它，就相當(dāng)于為生物制造打開(kāi)了一扇新的大門(mén)。但這條路并不好走，甲醇在代謝過(guò)程中產(chǎn)生的甲醛對(duì)細(xì)胞具有致命毒性，早期的實(shí)驗(yàn)中，菌株往往“全軍覆沒(méi)”。
面對(duì)挑戰(zhàn)，周雍進(jìn)老師沒(méi)有退縮。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過(guò)定向進(jìn)化等方法，逐步提高微生物對(duì)甲醇的耐受性，最終讓細(xì)胞在 2% 的甲醇濃度下存活——這看似微小的數(shù)字，卻是從零到一的質(zhì)變。如今，他們的“酵母細(xì)胞工廠”已經(jīng)能生產(chǎn) 3-羥基丙酸等化學(xué)品，成本逐漸逼近傳統(tǒng)糖基路線。他一直堅(jiān)持自己的科研哲學(xué)：“科研不是‘又快又好’，而是慢工出細(xì)活。就像地球從高溫混沌到生命誕生，生物的精密設(shè)計(jì)需要時(shí)間。”這種尊重科學(xué)規(guī)律的態(tài)度，讓他的團(tuán)隊(duì)在一次次“意外”中發(fā)現(xiàn)驚喜。比如，原本想強(qiáng)化木糖利用的實(shí)驗(yàn)，卻意外提高了葡萄糖的代謝效率。這種“撿貝殼”般的偶然發(fā)現(xiàn)，恰恰是科研最迷人的地方。
在合成生物學(xué)的探索中，先進(jìn)的分析測(cè)試技術(shù)就像科學(xué)家的“眼睛”和“尺子”。周雍進(jìn)老師特別提到，生物系統(tǒng)復(fù)雜，細(xì)胞工廠的構(gòu)建需要多組學(xué)數(shù)據(jù)助力深入了解通路的代謝機(jī)制，后續(xù)細(xì)胞工廠的迭代優(yōu)化也需要高通量的儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)高產(chǎn)菌株的高效篩選。安捷倫的儀器平臺(tái)及綜合解決方案為課題組的研究提供了關(guān)鍵支持。比如在利用甲醇作為碳源在多形漢遜酵母細(xì)胞中合成 PLA（聚乳酸）的工作中，安捷倫的 LCMS 及 GCMS 無(wú)論對(duì) PLA 結(jié)構(gòu)解析、聚合度分析還是對(duì)其的定量分析上都提供了重要的數(shù)據(jù)；此外，安捷倫的代謝組和代謝流方案對(duì)探究甲醇作為碳源底物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)化途徑及了解通路的動(dòng)態(tài)活動(dòng)，都可以提供全流程的解決方案，促進(jìn)課題組細(xì)胞工廠構(gòu)建的高效研究。這些技術(shù)幫助團(tuán)隊(duì)在微觀世界里“看得更清、測(cè)得更準(zhǔn)”。周雍進(jìn)老師經(jīng)常提到：“合成生物學(xué)的復(fù)雜性，要求分析技術(shù)必須與研究目標(biāo)深度耦合。”這正是他與安捷倫的核心理念，而這種產(chǎn)學(xué)研的緊密協(xié)作，正是中國(guó)合成生物學(xué)快速發(fā)展的重要助力。
展望未來(lái)，周雍進(jìn)老師相信，中國(guó)完全可能誕生生物基時(shí)代的世界頂尖企業(yè)。但這需要長(zhǎng)期投入——從底層技術(shù)的持續(xù)突破，到化學(xué)、生物、工程等多學(xué)科的深度融合。正如他所言：“真正的創(chuàng)新往往始于意外，但要把意外變成必然，離不開(kāi)扎實(shí)的基礎(chǔ)和開(kāi)放的合作。”在這條通向綠色制造的道路上，中國(guó)科學(xué)家們正用智慧和堅(jiān)持，書(shū)寫(xiě)著屬于自己的篇章。
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