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工业5.0——仿生学和合成生物学的关联及内涵 Artical
Peter Sachsenmeier
《工程（英文）》 2016年 第2卷 第2期 页码 225-229 doi: 10.1016/J.ENG.2016.02.015
仿生学(模仿生物特殊本领的学科) 以及合成生物学，将和过去50年的硅芯片一样与工程开发、工业发展产生紧密联系。化学工业已经将白色生物技术应用于新工艺、新材料和资源的可持续利用中。合成生物学也已经应用到第二代生物燃料的发展中，并利用特制的微生物或生物制催化剂获取太阳能。而仿生学在制药、处理工程以及DNA存储领域的市场潜力是巨大的。除此之外，还探讨了涉及人造食物链和食物的仿生学前沿——合成代谢，以及原材料生物工程。这些研究将给生物学带来新思考。生物工程将和今天的数字化技术一样驱动创新。虽然合成生物学在未来50年将和当今的数字化一样普遍且具有革新能力，但是目前它的应用和影响力还处在初级阶段。本文采用了将生物工程发展分为五个阶段(DNA分析、生物回路、最小基因组、原始细胞、异源生物学)的普遍分类方法，阐述了其对安全与保障、工业发展以及生物工程和生物技术作为跨学科领域发展的影响，同时讨论了伦理问题及公众对仿生学和合成生物学结果的公众讨论的重要性
关键词： 仿生学 合成生物学 生物工程 生物传感器 生物燃料 生物武器 虚拟进化 原始细胞 异种细胞 经济意义 工业5.0 德国 中国
陈冀胜
《中国工程科学》 2003年 第5卷 第2期 页码 16-19
生物毒素是一类具有重要意义的生物源化学物质，已知化学结构的毒素可达数千种。生物毒素表现出生源、化学结构、作用机制等多方面的多样性。生物毒素研究已发展成为与多种学科交叉的新学科——毒素学，其发展对于生命化学、生源合成化学、化学生物学、化学生态学、医学、药物学、环境科学均有重要意义，对药物创新研究更具积极作用。许多生物毒素可作为临床药物或导向化合物，并可为药物分子设计提供有价值的新药效模型和结构构架，更能为发现药物新作用靶位发挥特殊作用。
于晴,黄婷婷,邓子新
《中国工程科学》 2021年 第23卷 第5期 页码 69-78 doi: 10.15302/J-SSCAE-2021.05.009
微生物来源的天然产物药物具有结构多样、活性优良等优点，临床应用潜力巨大。本研究系统分析了我国微生物药物产业发展现状，梳理了微生物种质资源利用、优良菌种筛选和发酵工艺优化、菌株工程化改造、新型微生物药物创制等技术趋势，助力我国破解产业瓶颈、加速产业升级。我国现代微生物药物产业已经具备了坚实的资源和技术基础，但与国际领先水平有一定的差距。本研究针对产业面临的机遇与挑战，从建立统筹创新的微生物医药大科学装置、加强微生物药物基础研究和技术自主研发、构建战略性人才引育系统、形成体系化产业激励政策等四个方面提出了发展建议。
一种可实现合成生物传感器现场部署的增材制造方法 Article
Daniel Wolozny, John R. Lake, Paul G. Movizzo, Zhicheng Long, Warren C. Ruder
《工程（英文）》 2019年 第5卷 第1期 页码 173-180 doi: 10.1016/j.eng.2018.12.001
合成生物学工具可用于设计活体生物传感器，报告目标分析物的存在。虽然这些工程细胞生物传感器在实验室外具有许多潜在应用，但由于它们属于转基因生物（genetically modified organism，GMO），通常被认为具有危险性。因此，如何在实验室外使用转基因生物的同时，降低将其释放到环境中的风险就至关重要。本文描述了一种包含合成生物电路的生物传感系统。这些转基因生物能够检测到一种条件致病菌铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）的化学群体信号。在该设备中，活体生物传感器可以在不接触环境的情况下，接触感兴趣的样本。许多生物传感器缺乏现场部署所需的多功能性，由于
缺乏资源和装置，许多疾病可能无法诊断。我们的生物检测设备利用3D 打印技术，为现场部署活体生物传感器制造了一种便携式、模块化和廉价的设备。
王琦,董静,吴宏东,王东坡,姚实林,任小娟
《中国工程科学》 2008年 第10卷 第7期 页码 100-103
文章以探索痰湿质的分子机制为目的，在临床流行病学调查的基础上，分别选择6例典型痰湿质和6例典型平和质受试对象，采用 Affymetrix同时进一步对相关基因功能分析显示，痰湿体质相关基因主要基因功能为酶活性、固醇运载体 活性等功能，参与糖异生途径、脂肪酸生物合成途径、胆固醇代谢过程、脂肪酸氧化作用、棕色脂肪细胞分化、 细胞葡萄糖调节平衡作用、体温调节作用等生物学过程，痰湿质者在分子水平上具有代谢紊乱的总体特征， 对其分子生物学特征进行了初步探索。
一种使用隔离子RiboJ测量绝对定量蛋白表达量的方法 Article
余泓彬, 王铮, 许瀚月, 郭玖思, 马清格, 穆翔栩, 罗云孜
《工程（英文）》 2018年 第4卷 第6期 页码 881-887 doi: 10.1016/j.eng.2018.09.012
特定启动子的绝对定量蛋白表达量测定在分子生物学及合成生物学领域具有重要的意义。启动子强度一般由该启动子表达荧光蛋白的荧光强度表示。
代谢组扩展生物学的“旁中心法则”——对理解基因组学-糖组学-代谢组学-表观基因组学互作的意义
Albert Stuart Reece
《工程（英文）》 2023年 第26卷 第7期 页码 16-16 doi: 10.1016/j.eng.2022.07.011
The central dogma of biology holds that the transcription of DNA into RNA and the translation of RNA into proteins forms the primary axis of biological activity [1]. Following major advances in the description of the complex glycan and lipid chains that are added onto these basic building blocks, the glycome and lipidome have recently been added to this doctrine as an exciting new extension named the ‘‘paracentral dogma” [2]. However, it has been pointed out that biological systems can include many layers, which are described in modern omics technology platforms relating to both cell-intrinsic and cell-extrinsic layers of control, including metabolomic, microbiomic, immunological, epigenomic, epitranscriptomic, proteomic and phosphoproteomic layers [3].
It is well known that stem and progenitor cells have a metabolism that is based on glycolysis and glutaminolysis [4]. Although this provides less energy to the cell than oxidative phosphorylation, it suffices for these cells’ needs, since such cells are generally relatively quiescent and normally suppress energy-intensive processes such as genome duplication and transcription. Moreover, it has been shown that the high intracellular lactate levels involved in such states not only inhibits the key gatekeeper enzymes of oxidative phosphorylation (i.e., pyruvate dehydrogenase and carnitine palmitoyl acyltransferase) but also actually covalently modifies them by lactylation in order to maintain this inhibited metabolic–epigenomic state [5]. In addition, intermediate metabolism and nutrients are the source of the very extensive library of post-translational modifications to DNA, RNA, and proteins, as well as supplying cellular energy for many of the required reactions. Hence, the metabolic state locks in and reinforces the epigenomic state, and the metabolome and epigenome thereby play mutually reinforcing roles. This self-reinforcing coordination explains why it is so difficult to generate induced pluripotent cells and is a contributory explanation for why the described protocols typically have such low cellular yields.
These concepts become even more important when it is considered that cancer cells are de-differentiated, similarly rely on glycolysis and glutaminolysis, and are similarly metabolically–epigenomically–genomically synchronized. The disruption of this metabolic system is a key focus of mechanistic cancer research.
These important considerations imply that the descriptive and predictive power of the newly described ‘‘paracentral dogma” of biology may be usefully and meaningfully extended by including the metabolome, along with the genome, transcriptome, proteome, glycome, and lipidome, to describe cell-intrinsic regulation—not only in terms of another omics analytical layer but also as a fully predictive and interactive partner in the symphonic-like multilayer coordination that evidently comprises cellular regulatory layering.
工程化DNA材料构建DNA活字系统实现可持续的数据存储 Article
巩子祎, 宋理富, 裴广胜, 董雨菲, 李炳志, 元英进
《工程（英文）》 2023年 第29卷 第10期 页码 130-136 doi: 10.1016/j.eng.2022.05.023
关键词： 合成生物学 DNA信息存储 DNA活字存储系统 经济性DNA数据存储
新一代成像技术——通过多色显微术拓展对肝脏生物学和肝病的认知
Felix Heymann, Adrien Guillot, Moritz Peiseler, Frank Tacke
《工程（英文）》 2022年 第9卷 第2期 页码 17-21 doi: 10.1016/j.eng.2021.06.015
果实采后品质与安全的研究进展及调控策略 Review
陈彤, 季东超, 张占全, 李博强, 秦国政, 田世平
《工程（英文）》 2021年 第7卷 第8期 页码 1177-1184 doi: 10.1016/j.eng.2020.07.029
新鲜果实风味鲜美、营养丰富、有益健康，受到全世界消费者的青睐，成为健康膳食结构的重要组成部分。果实采后品质与安全涉及果实自身发育、环境因子和采后病原菌侵染之间的相互作用。解析果实成熟、衰老及抗性应答，以及采后病原真菌的分子致病机制，对认知果实品质和安全的分子调控网络至关重要。本文综述了近年来果实采后品质保持的分子机制、主要采后病原真菌（Botrytis cinerea和Penicillium expansum）致病产毒的分子基础等方面的研究进展及防控策略。相关研究结果将为促进果实产业的可持续发展提供科学依据。
免疫调节细胞生物学及其在急性移植物抗宿主病预防或治疗中的临床应用 Review
Bruce R. Blazar
《工程（英文）》 2019年 第5卷 第1期 页码 98-105 doi: 10.1016/j.eng.2018.11.016
关键词： 移植物抗宿主病（GVHD） 免疫调节细胞 细胞疗法
王裕清
《中国工程科学》 2005年 第7卷 第11期 页码 12-16
论述了生物机械工程的重要意义、研究现状、发展趋势、存在问题及对策，旨在推动我国生物机械工程的研究和学术地位的确立，推动生物医学工程学的进步，提高人民的健康水平。
大规模培养光合生物的光生物反应器设计 Review
黄青山, 蒋夫花, 王连洲, 杨超
《工程（英文）》 2017年 第3卷 第3期 页码 318-329 doi: 10.1016/J.ENG.2017.03.020
光合微生物是生产环境友好的目标产品的重要生物资源，光生物反应器是实现这些过程的重要工具。目前，用于光催化的光生物反应器的设计具有挑战性，大多数光反应器仍然采用半经验的方法进行设计和放大。即使对于高效的光生物反应器，由于缺乏对光的传播、流体动力学、传质、细胞生长之间耦合作用的深刻了解，依靠半经验方法设计的反应器具有投资和运行成本高、使用寿命短的缺点，因此迄今为止尚没有一款合适的光生物反应器可用于光合微生物的大规模培养首先，本文概述了影响光生物反应器性能的关键参数包括光、混合、传质、温度、pH 值、投资和运行成本等，强调了在商业化培养中光生物反应器的寿命、清洁成本和温度控制的重要性。然后，推荐了四种( 即管式光生物反应器、塑料袋式光生物反应器、柱状气升环流式光生物反应器和平板气升环流式光反应器) 可进行光合微生物大规模培养的光生物反应器。最后，阐述了采用计算流体力学这一有力工具进行光生物反应器建模从而实现光生物反应器的理性设计，并分析了当今数学建模的难点，展示了基于机理模型设计光生物反应器的发展前景。
标题 作者 时间 类型 操作
一种可实现合成生物传感器现场部署的增材制造方法
Daniel Wolozny, John R. Lake, Paul G. Movizzo, Zhicheng Long, Warren C. Ruder
期刊论文
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