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智能手机可以用来发送微信、玩游戏和看视频，但你见过用来治疗疾病的智能手机吗？7月1日，在上海举行的第三届合成生物学青年学者论坛上，华东师范大学生命科学学院和上海调控生物学重点实验室研究员叶海峰展示了他最近发布的一项科研成果——智能手机远程调控糖尿病的诊断和治疗。
允许定制细胞自行分泌胰岛素
近年来，随着移动通信和互联网技术的快速发展，智能手机已经应用于血糖监测。然而，目前智能手机只对糖尿病患者有诊断和检测功能，不能实现对他们的治疗。本研究巧妙地将合成生物学与电子工程相结合，开发了一种集糖尿病诊断和治疗于一体的新型智能诊断和治疗系统，首次实现了通过智能手机进行超远程控制和治疗糖尿病的目的。
糖尿病的传统治疗需要每天注射胰岛素或饭前服用降糖药，这对患者来说非常痛苦。利用叶海峰的研究成果可以避免体外注射。利用合成生物学的概念，叶海峰设计并合成了具有远红光调节基因表达的定制细胞。"在远红光的照射下，这种细胞可以自己表达和分泌胰岛素."叶海峰说，通过将一个硬币大小的含有定制细胞的水凝胶发光二极管复合体植入体内，并通过手机软件控制发光二极管，可以实现手机对细胞表达和胰岛素分泌的超远程控制。“定制细胞可以由人类细胞进行基因改造和合成，而不用担心伦理和安全问题。”
叶海峰说，研究实验室的研发阶段目前已经基本完成，老鼠实验正在进行，离人类实验和应用还有很长的路要走。该治疗方法具有很快的降血糖作用，仅用红光照射1-2小时即可使血糖明显降低至正常水平。“我们目前正在开发的治疗糖尿病的智能手机仍然是半自动的。下一步是开发一个全自动的诊断和治疗系统。”叶海峰表示希望政府和资本对临床转化研究给予更多支持。
合成生物学可能会改变传统的生产方式
普通细胞不可能通过光来控制胰岛素的表达和分泌。这一功能可以通过人工设计、合成或重写细胞基因组来实现。这就是合成生物学的魔力。
合成生物学是继发现DNA双螺旋和实施“人类基因组计划”之后基因组学领域的第三次生物技术革命，将引发新一轮的世界技术革命。
"写作是合成生物学的核心."中国科学院上海植物生理生态研究所和中国科学院合成生物学重点实验室副主任王勇研究员说，从系统生物学到合成生物学的飞跃标志着人类已经进入了从解释基因到改写基因的时代。通过基因组设计和合成，特别是人工生命的合成，生物的性能可以迅速得到极大的提高，突破了自然选择和进化的缓慢过程。
合成生物学也可能颠覆这个行业。“例如，一些中草药对生长环境要求高，生长缓慢，活性成分含量低。在合成生物学中，有效物质可以通过改写酵母基因来产生。只需一小块土地，工厂生产标准化，即可在短时间内获得纯度更高、安全性更高、适用于医疗的有效成分。另一个例子是蚕。雄蚕吐丝质量好，但幼蚕的性别不能区分。蚕的性别可以控制，雄蚕可以通过合成生物技术进行筛选。”王勇透露，中国科学院的许多研究成果已经应用于工业领域。
与国外合成生物学的发展相比，我国在该领域发表的论文数量居世界第二，但工业应用仍然相对薄弱。合成生物学这门学科在美国诞生后，数以千计的中小企业迅速建立起来，人才和资金被投入到这一新兴产业中王勇呼吁政府对合成生物学给予更多的鼓励和支持，从基础研究、产业匹配到人才培养的整体布局。
与转基因相比，合成生物学更强调设计。“当然，任何颠覆性的技术都会引起争议。我们必须重视公众、媒体和政府的参与，而不仅仅是科学家本身。”王勇强调道。(刘玉·王春)
