實驗室自動化為合成生物學研究裝上“加速器”

更新時間：2022-07-22

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合成生物學是指將工程科學的“設計—合成—測試—學習"（DBTL）理念引入生命科學，完成具有特定功能的人工生命系統(tǒng)的構建。

合成生命體有高度復雜性，目前缺乏可預測性設計（或理性設計）的指導。這決定了其需要海量的工程化試錯性實驗，即需要快速、低成本、多循環(huán)地完成DBTL這一閉環(huán)。

DBTL循環(huán)

PART1

合成生物學困境

缺乏理性設計和元件

比如，利用分子元件創(chuàng)建基因線路時，因對基因線路核心設計原理理解有限，且目前仍缺乏元件，人工設計的線路很難達到預期，往往需要數周或數月進行反復調整。

應對這一難題的有效手段，是工程化、大批量測試多種元件及多種線路組合，獲取海量實驗數據并分析改進，以深入掌握基因線路的設計原理，同時積累大批元件，讓線路的設計變得更加直接和可預測，提高研究效率。

但是，海量的工程化試錯實驗將遠遠出傳統(tǒng)的人工操作實驗范疇，因而亟需一種變革性的工程化研究平臺。

PART2

生物鑄造廠

提高理性設計合成生命系統(tǒng)的能力

合成生物學是指將工程科學的“設計—合成—測試—學習"（DBTL）理念引入生命科學，完成具有特定功能的人工生命系統(tǒng)的構建。

類似于工業(yè)的智能制造，在合成生物學中，也可采用實驗室自動化的解決方案，完成生命體的工程化大批量合成，像該類用于合成生物學研究的自動化基礎設施，是上述工程化研究平臺的核心，常被稱為生物鑄造廠。

合成生物學產業(yè)層級結構

生物鑄造廠在合成生物學產業(yè)結構里，屬于軟件/硬件層，它能提升合成生物實驗對象、方法、技術的標準化和模塊化水平，實現自動化的DBTL閉環(huán)運行與海量工程試錯，從而不斷提高理性設計合成生命系統(tǒng)的能力。

PART3

需求實例

合成生物學自動化

合成生物學是指將工程科學的“設計—合成—測試—學習"（DBTL）理念引入生命科學，完成具有特定功能的人工生命系統(tǒng)的構建。

近年來，合成生物學行業(yè)對自動化的需求與日俱增。各政府早在四年前就紛紛布局生物鑄造廠，學術界和工業(yè)界也表達了對自動化的訴求，不少領域內的相關研究結果更是佐證了這點。

2018年數據：國內國外布局生物鑄造廠

學術界觀點：建設理論 (理性設計)、技術 (合成能力)、工程 (自動化平臺) 三者相輔相成的合成生物學體系，以推動合成生物學研究的定量化變革

工業(yè)界觀點：生物技術和數據科學，創(chuàng)造生物細胞執(zhí)行各類目標功能

研究結果：通過構建和測試合成生物學的自動化加速生物燃料研究中的菌株工程

PART 4

合成生物學賽道

匯像有助力的實力

匯像目前的自動化水平正逐步從單機自動化向智能實驗室轉變。此前已積累多個標準化流程落地的案例，為多位生物領域的客戶做過定制的自動化解決方案，還完了國內多個智能實驗室的搭建。

實驗室自動化整體解決方案

而在生物鑄造廠，構建合成生物學智能化實驗室，將有諸多優(yōu)勢：

有了多方位的技術和足夠的案例經驗，相信未來在合成生物學的賽道上，匯像將助各企業(yè)及研究機構一臂之力。

結語

合成生物學是指將工程科學的“設計—合成—測試—學習"（DBTL）理念引入生命科學，完成具有特定功能的人工生命系統(tǒng)的構建。

綜上，生物鑄造廠的自動化與數字化，有助于實現對生命體的理性設計與可預測的合成。隨著合成生物學自動化市場需求的增長，合成生物學行業(yè)與實驗室自動化行業(yè)的合作將愈發(fā)頻繁與密切，這將促進兩個行業(yè)的共同成長，終實現合作共贏。