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陈根：昆虫，能否成为合成生物学“工具人”

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文|陈根

合成生物学是生物科学在二十一世纪新兴出现的一个分支学科，近年来合成生物物质的研究进展很快。与基因工程把一个物种的基因延续、改变并转移至另一物种的作法不同，合成生物学的目的在于建立人工生物系统（artificial biosystem），让它们像电路一样运行。

具体来说，合成生物学是人们将“基因”连接成网络，让细胞来完成设计人员设想的各种任务。例如把网络同简单的细胞相结合，可提高生物传感性，帮助检查人员确定地雷或生物武器的位置；再如向网络加入人体细胞，可以制成用于器官移植的完整器官。

相比合成生物学常用的细菌、酵母等底盘细胞，昆虫细胞的基因组更为复杂，操作难度较大，但随着人们对于各类昆虫基因组的完全解析以及基因编辑技术的开发，合成生物学正在逐步“驯化”更复杂的生物系统。

就昆虫生物反应器而言，其利用转基因活体动物的某种能够高效表达外源蛋白的器官或组织来进行工业化生产活性功能蛋白，这些蛋白一般是药用蛋白或营养保健蛋白。

而生物系统自身就可以看做是一种“发酵罐”，食物在生物系统的消化系统中经过生化反应转化为营养物质，用于自身的生长发育，这也是昆虫可作为一种生物反应器的前提条件。

对于常规的合成生物学底盘细胞，人们可以通过基因线路的设计保证其严格的鲁棒性，但如何保证数百万苍蝇幼虫都具有稳定的遗传特性还有待考究。所以目前来看，昆虫生物反应器噱头足够，但其适用性还无法肯定。

此外，关于昆虫疫苗，即对昆虫进行基因改造以加入病毒刺突蛋白基因序列，作为牛和其他动物的一种疫苗接种。其往往只需将基因编辑过的昆虫添加到动物食物中，让动物照常进食，即可完成疫苗接种。

这种具有成本效益的解决方案对于世界各地的农民及其珍贵的牲畜来说?“易于消化”，也为没有预算或无法获得兽医资源的国家进行全球贸易打开了大门。未来，期待各类昆虫基因组的合成生物能带给人们更多的想象。

文章来源：《昆虫学报》网址: http://www.kcxbzz.cn/zonghexinwen/2021/1025/1020.html