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Shuangying Jiang#，Yuanwei Tang#, Liang Xiang, Xinlu Zhu, Zelin Cai, Ling Li, Yingxi Chen, Peishuang Chen, Yuge Feng, Xin Lin, Guoqiang Li, Jafar Sharif，Junbiao Dai*Efficient de novo assembly and modification of large DNA fragmentsScience CHINA-Life Science,2021, 1-11, https://doiorg/101007/s11427-021-2029-0 Junyang Ong#, Reem Swidah#, Macro Monti, Daniel Schindler,Junbiao Dai, Yizhi Cai*SCRaMbLE: A study of Its Robustness and Challenges through Enhancement of Hygromycin B Resistance in a Semi-Synthetic YeastBioengineering 2021, 8(3):42 https://doiorg/103390/bioengineering8030042 Min Li#, Jiashu Wu#,Junbiao Dai, Qingshan Jiang, Qiang Qu, Xiaoluo Huang, Yang Wang*A self‑contained and self‑explanatory DNA storage systemScientific Reports, 2021 (11):18063 https://doiorg/101038/s41598-021-97570-3 Chongyang Ren#, Yong Liu#, Wenping Wei,Junbiao Dai* and Bangce Ye*Reconstruction of Secondary Metabolic Pathway to Synthesize Novel Metabolite in Saccharopolyspora erythraeaFrontiers in Bioengineering and Biotechnology 2021 (9): 628569 doi: 103389/fbioe2021628569 Xiangxiang Wang#, Zhiyong Yue#, Feifei Xu#, Sufang Wang, Xin Hu,Junbiao Dai*, Guanghou Zhao*Coevolution of ribosomal RNA expansion segment 7L and assembly factor Noc2p specializes the ribosome biogenesis pathway between Saccharomyces cerevisiae and Candida albicansNucleic Acids Research, Volume 49, Issue 8, 7 May 2021, Pages 4655–4667, https://doiorg/101093/nar/gkab218 LiangXiang,Guoqiang Li,Luan Wen,Cong Su,Yong Liu,Hongzhi Tang,Junbiao Dai*Biodegradation of aromatic pollutants meets synthetic biologySynth Syst Biotechnol2021 Jul 1; 6(3):153- 162doi:101016/jsynbio202106001 Zhouqing Luo*#, Kang Yu#, Shangqian Xie, Marco Monti, Daniel Schindler, Yuan Fang, Shijun Zhao, Zhenzhen Liang, Shuangying Jiang, Meiwei Luan, Chuanle Xiao, Yizhi Cai* andJunbiao Dai*Compacting a synthetic yeast chromosome armGenome Biology, 2021,22:5 doiorg/101186/s13059-020-02232-8

Dai Junbiao doi https org

系统管理员 2025-04-27 13:25:24

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Hannes Braberg#, Ignacia Echeverria#, Stefan Bohn#, Peter Cimermancic#, Anthony Shiver, Richard Alexander, Jiewei Xu, Michael Shales, Raghuvar Dronamraju, Shuangying Jiang, Gajendradhar Dwivedi, Derek Bogdanoff, Kaitlin K Chaung, Ruth Hüttenhain, Shuyi Wang, David Mavor, Riccardo Pellarin, Dina Schneidman, Joel S Bader, James S Fraser, John Morris, James E Haber, Brian D Strahl, Carol A Gross,Junbiao Dai, Jef D Boeke∗, Andrej Sali∗, Nevan J Krogan∗Genetic interaction mapping informs integrative structure determination of protein complexesScience, 2020,370, eaaz4910 (2020) DOI: 101126/scienceaaz4910 Reem Swidah, Jamie Auxillos, Wei Liu, Sally Jones, Ting-Fung Chan,Junbiao Dai, and Yizhi CaiSCRaMbLE-in: A Fast and Efficient Method to Diversify and Improve the Yields of Heterologous Pathways in Synthetic YeastMethods in Molecular Biology, 2020;2205:305-327 doi: 101007/978-1-0716-0908-8_17 Matthew J MacKay, Anna C Hooker, Ebrahim Afshinnekoo, Marc Salit, Jason Kelly, Jonathan V Feldstein, Nick Haft, Doug Schenkel, Subhalaxmi Nambi, Yizhi Cai, Feng Zhang, George Church,Junbiao Dai, Cliff L Wang, Shawn Levy, Jeff Huber, Hanlee P Ji, Alison Kriegel, Anne L Wyllie, Christopher E MasonThe COVID-19 XPRIZE and the need for scalable, fast, and widespread testingNature Biotechnology, 2020, 38(9):1021-1024 doi: 101038/s41587-020-0655-4 Zhouqing Luo, Shuangying Jiang, andJunbiao DaiChromosomal Rearrangements of Synthetic Yeast by SCRaMbLEMethods in Molecular Biology, 2021;2196:153-165 doi: 101007/978-1-0716-0868-5_12 Shuangying Jiang, Zhouqing Luo, andJunbiao DaiUse YeastFab to Construct Genetic Parts and Multicomponent Pathways for Metabolic EngineeringMethods in Molecular Biology,2021;2196:167-180 doi: 101007/978-1-0716-0868-5_13 Yang Li#, Dan-yun Lai#, Hai-nan Zhang#, He-wei Jiang#, Xiaolong Tian#, Ming-liang Ma, Huan Qi, Qing-feng Meng, Shu-juan Guo,Yanling Wu, Wei Wang, Xiao Yang, Da-wei Shi,Jun-biao Dai, Tianlei Ying*, Jie Zhou* and Sheng-ce Tao*Linear epitopes of SARS-CoV-2 spike protein elicit neutralizing antibodies in COVID-19 patientsCellular&Molecular Immunology,2020, 17(10):1095-1097 doi: 101038/s41423-020-00523-5 Shuangying Jiang, Shijun Zhao, Zelin Cai, Yuanwei Tang,Junbiao Dai*Synthetic yeast genomes for studying chromosomal featuresCurrent Opinion in Systems Biology 2020, 23: 1-7 Junbiao Dai∗, Jef D Boeke, Zhouqing Luo, Shuangying Jiang, Yizhi Cai∗,Sc30: revamping and minimizing the yeast genomeGenome Biology202021:205 doi: 101186/s13059-020-02130-z Jiaying Zhang, Junjie Luo, Jieyan Chen,Junbiao Dai*, Craig Montell*The Role of Y Chomosome Genes in Male Fertility in Drosophila melanogasterGenetics 2020, 215: 623-633 Zhongyi Lu#, Ting Fu#, Tianyi Li, Yang Liu, Siyu Zhang, Jinquan Li,Junbiao Dai, Eugene VKoonin, Guohui Li, Huiying Chu*, Meng Li*Coevolution of Eukaryote-like Vps4 and ESCPT-III Subunits in the Asgard ArchaeamBio, 2020, 11(3): 300417-20 Zhouqing Luo,Stefan A Hoffmann, Shuangying Jiang, Yizhi Cai∗,Junbiao Dai∗Probing eukaryotic genome functions with synthetic chromosomes,Experimental Cell Research,2020, 390(1):111936 doi: 101016/jyexcr2020 111936

Dai Junbiao Cai Jiang Shuangying

系统管理员 2025-04-27 11:33:02

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今年，中国南方一个成立不足4年的年轻科研团队，十分罕见地吸引了来自美国工程院院士杰·基斯林的注意——后者因改造酵母生产青蒿素而闻名于世，被看作当代合成生物学的领军人物。很快，杰·基斯林就和这支团队开始了实质性合作，成立联合实验室，并列出一长串研究项目清单。这是他落地中国的第一个实验室，而且有言在先：“做出成果的知识产权归中国。” 　　——这被视为这支研究团队在产出数篇《科学》论文成果之外所获得的另一种“国际认可”。　　这支团队就是中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学工程研究中心。从学科来看，团队中有12位课题组组长（PI），其中有研究微生物学的，有研究合成基因组学的，也有研究理论物理方向的，甚至有专攻微流控芯片的。听起来有点像 “杂牌军”，但他们却不“各自为战”，而将“近乎一半的精力”拿来攻关一个共同难题——合成生物，他们彼此最为看重的，也是那个共同的身份——合成生物学家。　　这也是杰·基斯林“加盟”的一个主要原因：即便是在国际上，像他们这样灵活的机制和兵强马壮的团队配备也是少见的。　　在如今的大数据、大科学时代，协同创新、团队合作成为越来越多科学家的选择，培育新兴交叉学科生长点，也被提到一个很高的位置。但知易行难。　　谁能率先告别“单打独斗”的科研模式，真正打破科学家之间的“藩篱”和“围墙”，避免科研合作沦为“貌合神离”，成为这个时代的发问。而中国科学院深圳先进院这支平均年龄仅有36岁的科研团队，正在自己的团队磨合和科研实践中尝试回答这样的问题。推倒科学家心中的那堵“墙”：让他们“没有顾虑地合作” 　　在传统的团队合作和科研攻关模式里，讲究“第一发现者”的科学家群体，为了自己的灵感或方法不被窃取，往往难以放下同合作者之间的提防、戒备心理，换言之，有时尽管同处一条船上，但也难免“同床异梦”。　　对中国科学院深圳先进院合成生物团队来说，这样的问题无法回避。他们的做法是：“不去试探人性。” 　　团队负责人、中国科学院深圳先进院合成生物学工程研究中心主任刘陈立在接受中国青年报·中青在线记者采访时称，12个课题组负责人的研究方向都不一样，观察同一个问题，大家的角度也不一样——这就在很大程度上规避了“人性”的风险，合作、互补大于竞争。　　事实上，4年前团队成立之初，这样的问题就已经被“重点考虑”，他们的“招聘”也因此成了“one by one ”（一个接一个）的形式。刘陈立说，以合成生物这个大目标为导向，差异化招聘，拥有不同专长的科研人员，“看起来就像一个拼图”—— 　　2014年，刘陈立从哈佛大学博士后的岗位上辞职回国，成了团队中的第一块“拼图”。他本人偏向实验研究，于是找到加州大学圣迭戈分校的博士后马迎飞，请他掌控“生物信息学方向”，后来发现急需“数学支撑”，又请耶鲁大学博士后傅雄飞加入……截至今年，团队一共迎来了12位课题组组长。　　进入这个团队所在的楼层，可以看到一个打通的大实验室，这就是合成生物中心的公共实验室。　　刘陈立告诉记者，这是一种象征，就是希望打破学科壁垒，推倒实验室与实验室之间的“围墙”，还有科学家心中的那堵“墙”，让大家“没有顾虑地去合作”。　　当然，对这个团队来说，还有一道特殊的难题——交叉。　　熟悉交叉学科的人可能听过这样一种说法，从事这方面研究的专家，既要在各自专业领域有较高的学术水平，又要对交叉领域问题有较深入研究。那么问题来了：在某个专业领域造诣颇高的专家，一般很难抽身来顾及其他领域的课题，有的甚至“看不上”其他问题。　　这个团队的做法是：不求最好，但求最为合适。刘陈立告诉记者，两个颇具潜力的青年科学家，分别来看可能只有80分，但一旦形成团队，在一起磨合碰撞，或能创造出超过90分的成果。　　在科学领域，有时精进“1分”就有可能诞生一个很大的突破。　　在这个团队里，“青年千人计划”入选者傅雄飞的数理背景看似边缘，在刘陈立眼中却为合成生物学领域带来了新的角度。　　傅雄飞本人称很享受合成生物学所带来的魅力，他说，“物理问题比较聚敛，但来到合成生物学以后，感觉完全进入了一个新的世界——好像什么知识都可以应用到，没有科学语言的障碍，没有人是‘门外汉’。挑战生命科学最基本命题：向“上帝造人”偷师　　合成生物学是基于生命科学、工程学、信息科学和其他定量基础科学的新兴交叉学科，被认为是继“DNA双螺旋发现”和“人类基因组测序计划”之后的第三次生物技术革命。　　以曾与诺贝尔奖获得者屠呦呦一道为世人所熟知的青蒿素为例，后者最初是从植物黄花蒿提取而来，但是植物提取存在占用耕地、依赖环境气候、提取过程繁琐等问题。21世纪初，杰·基斯林将青蒿素的基因引入人造酵母——也就是说，只要给酵母喂点淀粉，再用发酵罐均匀一摇，人工改造的酵母就能像“酿酒”一样生产出大量的青蒿素。这个意义不可小觑——解决青蒿素的生产原料问题，从某种意义上就是解决了治疗疟疾药物的生产问题。有统计显示，杰·基斯林的这种方法使用可控的100立方米工业发酵罐，足以替代5万亩的传统农业种植。　　事实上，合成生物学还被寄于更高的期望值。这个学科是通过“自下而上”的理念，由“元件”到“模块”再到“系统”，以工程化理念设计自然界不存在的人工生物系统，或对已有自然生物系统进行改造、重建，来满足生物医药工程工业化生产的需求。　　其最终目的，是创造生命。　　说白了，他们要做的，不只是利用合成生物学技术改造传统医药，“造来用”，也试着努力深耕人造生命的基础法则，“造来懂”。　　这就涉及生命科学研究领域一个基本性问题，即生物学到底有没有规律可循？有种说法称，21世纪的生物学，还在向20世纪物理领域“开普勒”的阶段努力，即希望从大量的实验数据、实验现象中得到一个“公式”，供人们描述并反复使用。　　这当然不容易。刘陈立打了一个比方，“这就像是在向上帝‘偷师’”——“细胞是最简单的生命，我们现在做的就是研究细胞周期是怎么定义的，如何自我分裂、代谢、繁殖。如果我们自己创造生命，如何保证染色体、遗传物质能从一到二，在合适的时间复制、分裂。集团军下令：海陆空各兵种搬上“十八般武艺” 　　事实上，近些年，国内外科学家研究获得了大量新的合成生物学“元件”，并组装出具有相应功能的基因回路。但要实现“合成生命”这一远大目标，仅有“元件”是不够的，同时要求科研人员对生命活动的调控机理有着透彻的理解。　　如今，年龄相仿又有冲劲儿，来自哈佛大学、耶鲁大学、杜克大学等名校的12位青年科学家就这样被集结起来，“全职”就位。　　合成生物学工程研究中心研究员、新晋国家“杰青”戴俊彪说，包括他在内的这支团队则不同，他们每个人都可以独当一面，成为团队中的一个“模块”，完成“设计——合成——测试——学习”的闭环——这是他们的优势。　　傅雄飞在描述团队合作时打过一个比方：团队里任一成员抛出一个生物学问题，然后整个团队以问题为导向，利用大家的专长和不同的眼光对问题进行剖析——相当于海陆空各个兵种都有的集团军，集体去尽力解决同一个问题。　　化学生物学背景的李楠从事蛋白质组学研究，他还记得有一次，团队里一个实验小组要给培养的细菌拍照片追踪运动过程，但是细菌在培养基上跑来跑去的，小组成员每过一会儿就要跑过去拍一张照片。　　——不断重复的实验、海量的分析数据非常浪费人力和时间，这被称为生物学研究中“不必要的必需”，也让生物学实验室被戏称为“劳动密集型工作”。　　专攻物理的傅雄飞和做工程的黄术强走过去一看，一拍即合：“这不用人力做，太慢了！”随后承诺给这个实验小组做一个多物体定时追踪的机器。　　李楠说，在实验室里随便走一圈，就能知道“不是你同行”的同事在做什么，他们能做什么，大家碰撞出了不少火花。　　在李楠看来，这种科研攻关模式，节省的不仅是资源，最重要的是，更加便于人们思想的交流与碰撞。　　而不管是在传统科学领域，还是新兴科学领域，科学家——这群地球上最聪明大脑的头脑风暴，是最弥足珍贵的。

团队合成 生物学 问题研究

系统管理员 2025-04-22 13:47:32

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DNA是生命的蓝图，其所构成的基因组是生物遗传信息的载体。合成基因组学是一个新兴的研究领域，它将基于合成生物学的思路大规模从头人工设计和合成DNA序列，致力于认识自然、改造生命、治疗疾病和延缓衰老，最终造福全人类。这一领域的进步推动了病毒基因组、细菌基因组和真核生物染色体的构建。酵母基因组合成计划（Sc20计划）是合成基因组学研究的标志性国际合作项目，由美国科学院院士Jef D Boeke发起，英国曼彻斯特大学蔡毅之教授协调，美国、中国、英国、法国、澳大利亚、新加坡等多国顶尖研究机构通力协作，试图重新设计并合成酵母的全部16条染色体（长约12Mb，1Mb是百万碱基对）。酵母作为第一个被全基因组测序的真核生物，对其基因组的大尺度设计和重建是对目前基因组领域知识贮备的真实性、完整性和准确性的一个直接考验。 2023年11月8日，由纽约大学医学院、英国曼彻斯特大学、深圳先进技术研究院、华大研究院、日本东京工业大学、英国帝国理工学院、澳大利亚麦考瑞大学、新加坡国立大学等机构为主的国际团队密切合作，同时上线10篇研究论文（2篇Cell，1篇Molecular Cell，7篇Cell Genomics），共同宣布完成了酵母全部16条染色体和一条特殊设计的tRNA全新染色体的设计与合成。该系列成果标志着Sc20的一座里程碑，更是合成基因组学领域的关键一步。一、Cell: 修复并合并多条人工合成酵母染色体 Jef D Boeke课题组在Cell发表了题为Debugging and consolidating multiple synthetic chromosomes reveals combinatorial genetic interactions的研究论文（第一作者赵毓）。作者利用内源性复制杂交技术(endoreduplication intercross)技术成功将7条全长合成染色体合并到同一细胞中。相对于野生型原始序列，这一真核酵母细胞中已经有超过一半的基因组为人工设计并合成，其中包含了6000多个合成型染色体独有的特征位点，凸显了从零开始、从无到有设计合成型人造基因组的强大优势。与此同时，作者创新性的开发出了一种基于CRISPR的精准缺陷扫描定位和修复方法，通过这一技术，作者发现了一种意想不到的染色体之间的相互作用，对细胞正常代谢起关键性调节作用。最后，作者提出了第二代染色体跨细胞转移替换技术（chromosome substitution），大大加速了合并剩余合成型染色体到单个细胞中的过程。相信世界上第一个100%人工合成的真核生物基因组将在不远的将来诞生。二、Cell: 酵母中tRNA新染色体的从头设计、构建和功能表征与此同时，英国曼彻斯特大学的蔡毅之课题组在Cell发表了题为Design, construction, and functional characterization of a tRNA neochromosome in yeast的研究论文。他们报道了tRNA新染色体的设计、构建和表征，这是一种真核生物体内从零开始人工设计的全新染色体（neochromosome）。作为Sc20项目的核心设计之一，这条190 kb的tRNA全新染色体容纳了所有275个重新定位的核tRNA基因。为了最大限度地提高其稳定性，设计融入了来自其他真核生物物种的遗传元件。此外，283个rox重组位点的存在使tRNA随机重组（SCRaMbLE）系统成为可能。此外，作者还进一步通过tRNA测序、转录组学、蛋白质组学、核小体图谱、复制谱、FISH和Hi-C等技术揭示了tRNA新染色体的行为和功能。它的构建证明了酵母模型的可追溯性，并为揭示相关非编码RNA提供了方法。该系统为系统地探索tRNA遗传学，以及tRNA和染色体相互作用提供了一个全新技术平台。三、Molecular Cell: 人工合成迄今为止最长真核生物染色体，并定义其三维空间结构 Jef D Boeke，中国科学院深圳先进技术研究院戴俊彪，东京工业大学Yasunori Aizawa课题组合作（第一作者张维民）在Molecular Cell发表长文Manipulating the 3D organization of the largest synthetic yeast chromosome，报道人工合成迄今为止最长真核生物（酵母）染色体，并通过操控其三维空间结构实现对整条合成染色体的转录抑制。作者首先通过对前人方法的改进，大大提高了合成145万碱基对染色体的效率和灵活性。并通过重置着丝粒和锚定合成型染色体到内核膜两种方式操控该合成染色体的空间结构，实现了对其三维空间结构的人工定义。四、Cell Genomics以封面文章专题报道了七条全长人工设计染色体的合成华大研究院的沈玥等和曼彻斯特大学蔡毅之教授组等在发表了文章Dissecting aneuploidy phenotypes by constructingSc20 chromosome VII and SCRaMbLEingsynthetic disomic yeast，报道了七号染色体的从头设计合成，并用于非整倍体的相关研究。该研究首先完成了酿酒酵母7号染色体的从头设计合成，并进一步构建了携带合成型7号染色体的非整倍体疾病模型。不同于以往研究中基于野生型染色体的非整倍体酵母模型，本项目中额外多携带的一条染色体为合成型，其基因组中包含大量的重组酶识别位点loxPsym，使该条染色体具备可诱导发生基因组重排的能力，从而快速产生遗传多样性，为下游的科学与应用研究提供大量的样本空间。该研究一方面为非整倍体的研究提供了新的策略，可短时间内快速获得大量核型和表型各异的非整倍体菌株，为后续相关的研究提供大量的研究材料；同时该模型或有望应用于非整倍体疾病的致病靶点和相关药物的筛选。同时，纽约大学Jef D Boeke团队发表了文章Synthetic chromosome fusion: effects on mitotic and meiotic genome structure and function；Context-dependent neocentromere activity in synthetic yeast chromosome VIII；Consequences of a telomerase-related fitness defect and chromosome substitution technology in yeastsynIXstrains，分别报道了一号染色体、八号染色体和九号染色体的全合成。作者首先完成了一号染色体的全合成，随后利用染色体融合技术（chromosome fusion）将一号和三号染色体连接成一条全新的染色体。在八号染色体中，作者成功利用CRISPR把着丝粒定向转移到了染色体上的不同区域，成功提高了基因组的稳定性。在九号染色体中，作者首先发现了一个和染色体端粒稳定性息息相关的基因缺陷（EST3），随后进一步阐释了染色体跨细胞转移替换技术（chromosome substitution）的具体机理，并将其应用于合成型染色体的合并与构建之中。英国帝国理工学院Tom Ellis团队发表了文章Synthetic yeast chromosome XI design provides a testbed for studying extrachromosomal circular DNA，完成了十一号染色体的全合成，并揭示了非编码DNA的重新设计如何影响细胞生长。作者构建了一系列CRISPR工具，用于加快合成型染色体的基因缺陷修复。同时，作者利用该染色体上的GAP1位点，制造出了染色体外环状DNA（extrachromosomal circular DNA），这种基因片段和癌症特别是一些最严重的恶性肿瘤密切相关。澳大利亚麦考瑞大学Isak Pretorius和Ian T Paulsen团队合作发表了文章Parallel laboratory evolution and rational debugging reveal genomic plasticity to Saccharomyces cerevisiae synthetic chromosome XIV defects and rearrangements，共同完成了十四号染色体的全合成。作者利用酵母全基因组重组（SCRaMbLE）和定向进化技术，在四倍体细胞中研究人工修饰对真核生物染色体稳定性所带来的影响。新加坡国立大学Matthew Wook Chang和中国科学院深圳先进技术研究院戴俊彪课题组合作发表了文章Establishing Chromosomal Design-Build-Test-Learn through Combinatorial Reconfiguration of a Synthetic Chromosome，完成了十五号染色体的全合成。该研究建立了一种以合成生物学原则为基础的染色体设计-构建-测试-学习流程。通过对合成染色体进行组合重组，研究人员能够系统地探索不同的设计变体，并评估这些变体对细胞功能和稳定性的影响。原文链接： https://doiorg/101016/jcell202309025 https://doiorg/101016/jcell202310015 https://doiorg/101016/jmolcel202310015 https://doiorg/101016/jxgen2023100364 https://doiorg/101016/jxgen2023100439 https://doiorg/101016/jxgen2023100437 https://doiorg/101016/jxgen2023100435 https://doiorg/101016/jxgen2023100379 参考文献 1Cell:“Syn65” Yu Zhao et al,Cell Debugging and consolidating multiple synthetic chromosomes reveals combinatorial genetic interactions 2tRNA Neo Daniel Schindler, Tom Walker et al Cell Design, construction, and functional characterization of a tRNA neochromosome in yeast 3Molecular Cell:Syn4 Weimin Zhang et al Mol Cell Manipulating the 3D organization of the largest synthetic yeast chromosome 4Cell Genomics:Syn1 Jingchuan Luo et al Cell GenomicsSynthetic chromosome fusion: effects on mitotic and meiotic genome structure and function 5Syn7 Yue Shen et al Cell Genomics Dissecting aneuploidy phenotypes by constructing Sc20 chromosome VII and SCRaMbLEing synthetic disomic yeast 6Syn8 Stephanie Lauer et al Cell Genomics Context-dependent neocentromere activity in synthetic yeast chromosome VIII 7Syn9 Laura McCulloch, Vijayan Sambavisan et al Cell Genomics Consequences of a telomerase-related fitness defect and chromosome substitution technology in yeastsynIXstrains 8Syn11 Ben Blount et al Cell Genomics Synthetic yeast chromosome XI design provides a testbed for studying extrachromosomal circular DNA 9Syn14 Tom Williams et al Cell Genomics Parallel laboratory evolution and rational debugging reveal genomic plasticity to Saccharomyces cerevisiae synthetic chromosome XIV defects and rearrangements 10Syn15 Foo et al Cell Genomics Establishing Chromosomal Design-Build-Test-Learn through Combinatorial Reconfiguration of a Synthetic Chromosome

染色体 合成 Cell 研究设计

系统管理员 2025-04-28 14:37:21

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合成计算教授 生物学 研究员

系统管理员 2025-04-28 14:37:21

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2023年1月12日，国家重点研发计划“生物与信息融合（BT与IT融合）”重点专项“DNA存储的超高通量低成本分子合成技术”项目启动会暨实施方案论证会在线上顺利召开。该项目由中国科学院深圳先进技术研究院牵头，上海交通大学、东南大学、深圳华大生命科学研究院、上海近岸科技有限公司、上海芯宿医疗科技有限公司、上海迪赢生物科技有限公司、中科碳元（深圳）生物科技有限公司进行协同攻关。北京大学欧阳颀院士、天津大学元英进院士、东南大学陆祖宏教授、清华大学刘冬生教授、军事科学院军事医学研究院王升启研究员作为项目咨询管理专家出席此次会议。科技部中国生物技术发展中心苏月处长、项目推荐单位中科院科技促进发展局杨明处长出席会议并发表讲话，项目牵头承担单位科研处谭乐副处长、公财处蔡丹静副处长、项目负责人戴俊彪研究员、各课题负责人及项目骨干等50余人参加本次启动会。启动会开幕式由戴俊彪研究员主持。苏月处长对项目的实施提出了三点要求：一是期望本项目通过生物和信息领域的协同研究在DNA信息存储方向完成相关技术攻关，产生引领作用。二是希望项目组成员通力合作，圆满完成项目要求的研究任务及产业化发展，推动行业快速发展，服务国家重大需求；三是希望在项目执行过程中强化科研诚信意识，高标准要求项目执行质量。杨明处长对项目的获批表示祝贺，并表示中国科学院将继续对重点研发项目给予支持，确保项目高质量完成。谭乐副处长代表项目牵头单位对各位专家给予项目的支持并出席会议表示欢迎及感谢，并表示将充分发挥牵头单位力量，做好项目的组织协调以及管理服务工作，保障该项目的顺利推进。　　随后，专家组组长欧阳颀院士主持项目实施方案论证会。项目负责人戴俊彪研究员就项目背景与意义、研究内容和技术路线、任务分解和实施计划、考核指标和预期成果等方面进行了详细汇报。各课题负责人分别对各自研究任务和实施方案进行了汇报。专家听取汇报后，对项目实施方案给予了充分肯定，并为项目的具体实施提出了宝贵的意见和建议。最后，戴俊彪代表项目组成员衷心感谢专家们的建议和意见，项目组将进一步细化方案，加快部署，积极组织各承担单位深入研究，迅速开展技术攻关，认真推进各方面工作有序开展，按时、保质、高效完成项目目标。

项目技术实施单位方案

系统管理员 2025-04-28 14:37:21

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2022年1月5日，由中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所、深圳合成生物学创新研究院主办，深圳合成生物学创新研究院合成基因组学研究中心、广东省合成基因组学重点实验室、深圳合成基因组学重点实验室、中科碳元（深圳）生物科技有限公司联合承办的“DNA数据存储”前沿论坛在中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“中科院深圳先进院”）成功召开。会议邀请了中国科学院院士、上海交通大学樊春海教授，中国科学院院士、深圳华大生命科学研究院杨焕明教授，中国科学院院士、天津大学元英进教授，中科院深圳先进院院长、中国科学院深圳理工大学筹备办主任樊建平研究员，中科院深圳先进院副院长、中科院深圳先进院合成生物学研究所所长刘陈立研究员等百余位科学领域专家学者。此外，还吸引了碧桂园创投，红杉中国，博远资本等12家投资机构及多家产业公司、社会人士参会。本次会议采用线上线下相结合的方式，严格遵守疫情防控要求，围绕“DNA数据存储的过去、现在和未来”展开深度探讨。会议主席由上海交通大学樊春海院士和中科院深圳先进院合成生物学研究所副所长戴俊彪研究员共同担任。戴俊彪研究员主持了会议。会议首先邀请了樊建平院长对本次论坛进行致辞。樊院长就科技创新、科研产业相结合以及多学科交叉、国内外合作等方面，对当前国内DNA数据存储的研究和发展现状进行了概述，对未来相关技术、产业的发展寄予厚望。他表示DNA数据存储是重要的战略新兴技术，利用BT技术解决IT卡脖子问题，就具有非常重大意义。中科院深圳先进院在该领域拥有合成所，数字所两个大的团队多名老师参与在该技术方向进行技术攻关，拥有领先国际水平的平台基础和专利布局。目前，先进院在该领域也获得多项国家和地方重大项目经费支持，同时孵化了以中科碳元为代表的在该技术领域的关键产业公司，将不遗余力支持该领域方向的技术进步和产业发展。他同时诚邀更多有志之士加入中科院深圳先进院参与到这项重要的技术研究中。随后，刘陈立副院长致辞指出DNA数据存储是用BT技术来解决IT卡脖子问题的颠覆性创新技术，对于解决目前加密和超大冷数据存储方面遇到的问题具有重要的战略价值。虽然目前研究仍处于开始阶段，但是相信在科研、教育、产业、资本等共同努力下，该技术和产业链条一定能够形成闭环，实现该技术领域的重要突破。会议随后举行了中科院深圳先进技术研究院&中科碳元（深圳）生物科技有限公司DNA信息存储产业创新转化中心揭牌仪式以及中科碳元科技顾问委员会聘任仪式。在短暂休息后，首先由天津大学元英进院士就DNA存储的背景、DNA存储的概念以及DNA存储实例（酵母光盘）三方面，对DNA数字信息存储的过去、现在和未来进行了精彩分享。最后，樊春海院士进行了论坛闭幕发言，并发起DNA数据存储联盟倡议。他强调到DNA数据存储是具有划时代意义的重要技术领域，解决的是人类面临的关键问题，从今天的这个会议论坛开始，一定会有越来越多的天才科学家加入进来，共同推动该领域的技术进步。戴俊彪研究员总结发言，对所有会议嘉宾及参会人员表示了感谢，相信在大家的共同努力下，DNA数据存储这个充满朝气的领域可以蓬勃发展。接着，围绕“DNA数据存储的学科交叉融合”主题，上海交通大学左小磊研究员、清华大学汪小我教授、北京大学钱珑助理研究员、天津大学陈鑫副教授、上海交通大学韩达研究员、南方科技大学蒋兴宇教授进行了精彩纷呈的报告，为大家从不同角度讲解了DNA数据存储的相关技术和研究。就“DNA数据存储关键技术研究”主题，深圳华大生命科学研究院徐讯研究员、北京大学黄岩谊教授、中科院武汉病毒研究所刘翟研究员、天津大学陈为刚副教授、上海微技术工业研究院谢思佳资深工程师、东南大学刘宏教授、上海交通大学王飞副教授、中科院深圳先进院黄小罗副研究员在其研究领域进行了精彩的学术报告。与会专家们不吝分享他们在DNA数据存储技术领域算法，生化，硬件以及工程技术领域实现的重要的突破，会场投资机构，参会人员对专家们的技术领域产生浓厚兴趣，展开了深度的学术交流、灵感激发和思想碰撞。深圳华大生命科学研究院杨焕明院士对专家们的报告内容进行了总结性评述。他表示DNA存储是信息发展的必然趋势，有巨大的发展空间，相信通过大家持续探索创造，会有更多更好的成果和进展。同时，也建议科研工作者们在做科学研究的时候应当沉下来、慢下来，戒骄戒躁，专注于当下。最后，他希望“DNA存储领域”能够被更多的人所接受，把这条路走的更长更好！随后，会议围绕DNA存储的机遇和挑战展开专题讨论，邀请了上海交通大学的樊春海院士、中科院深圳先进院姜青山研究员、上海微技术工业研究院陈昌研究员、中科碳元（深圳）生物科技有限公司的陈逸东总经理、深圳华大生命科学研究院徐讯研究员和深圳中科天使创业投资徐明亮董事长共同参与，戴俊彪研究员主持，就“DNA存储产业化应用挑战”、“未来可期待的DNA合成技术”、“化学家的介入对DNA存储技术的促进”、“为什么重视以及投资DNA存储领域”、“计算机、数学和生物、化学的结合发展”等议题共同探讨DNA数据存储未来发展及产业化机遇。与会专家一致认为，随着大家的共同努力，DNA信息存储未来一定会从科学技术走向产业应用，今天所遇到的技术问题，一定会逐个被攻克，相信未来DNA信息存储一定会带来巨大的产业机遇。最后，樊春海院士进行了论坛闭幕发言，并发起DNA数据存储联盟倡议。他强调到DNA数据存储是具有划时代意义的重要技术领域，解决的是人类面临的关键问题，从今天的这个会议论坛开始，一定会有越来越多的天才科学家加入进来，共同推动该领域的技术进步。戴俊彪研究员总结发言，对所有会议嘉宾及参会人员表示了感谢，相信在大家的共同努力下，DNA数据存储这个充满朝气的领域可以蓬勃发展。

存储 DNA 技术领域深圳

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2020年12月4-6日，集智同行Ⅴ ·深圳会议成功召开。本次会议由中国科学院深圳先进技术研究院、深圳合成生物学创新研究院、合成生物研究重大科技基础设施、广东省合成基因组学重点实验室、深圳合成基因组学重点实验室联合举办。本次会议汇聚了各地优秀学者和人才，为来自不同研究方向的专家提供了深入对话交流的契机和平台。会议主要围绕新冠病毒、合成生物学、微生物生态和高分辨率成像技术等多个议题展开了热烈的交流和讨论。会议由中国科学院深圳先进技术研究院戴俊彪研究员及中科大附属一院朱景德教授共同主持，清华大学、北京大学、香港大学、浙江大学、复旦大学、武汉大学、南方科技大学、中科院微生物所、中科院天津工业生物技术研究所等30多个国内外知名院校及科研院所近70位知名专家学者、近百名研究学者与会交流，会议规模近200人。 12月5日上午，围绕新冠议题，史卫峰、黄岩谊、李赛、李佩玉（姜世勃课题组）、张林琦和戴连攀学者分别介绍了新冠病毒对全球的影响、新冠病毒的遗传和进化演变、新冠病毒的快速鉴定、新冠病毒的结构以及相关疫苗和抗体研发等内容。黄光明、葛亮、朱永法、蔡时青分别做了活体单细胞内代谢物的原位质谱解析、非经典蛋白质跨膜转运通路、红光催化原位去除实体肿瘤研究以及衰老的神经生物学机制研究的报告，分享了各自领域的最新研究成果，以期与大同行产生灵感碰撞与交流沟通。 12月5日下午，围绕合成生物学，戴俊彪、江会锋、周佳海、陈鹏、李峰、蒋兴宇、解明岐、胡慧丽等专家分别分享了基因组重构、细胞工厂的应用、酶催化机制、活细胞时空分辨、药物载体等方面的工作。在微生物生态议题中，赵方庆、王连荣、何彦（周宏伟课题组）等专家分别分享了复杂微生物组的结构和功能、微生物的抗噬菌体机制以及肠道菌群与地区和疾病的关系等方面的工作；刘聪、李天晴两位专家，分享了蛋白质相分离的调控与神经退行性疾病、灵长胚胎发育和干细胞的多能性的研究，获得了与会同行的好评和关注。 12月6日上午，在高分辨率成像议题中，陈良怡、纪伟、邓伍兰、赵玉政、陆瑶和高军涛等专家分别分享了活细胞、单细胞成像的技术进展以及3D基因组的相关应用。此外，苗成林、靳津和田瑞军教授分别带来了基因调控的网络、蛋白质空间质谱相关的技术分享，引发了热烈讨论。 12月6日下午，集智同行的参与者们针对多个议题了专题讨论，在多个领域形成共识和合作倡议。本次大会充分践行了集智同行（Gathering wisdom to strive）动议的使命，即以全体会议和专题会议的形式集合活跃在第一线科研人员的优势理念、知识和研究手段（平台），以完善人类福祉为终极目标，知行合一地开展高端、多学科的实质性合作，对数个重大生物学问题功能、机制进行了更好地诠释，同时促进同领域间的跨学科交流。此次会议汇聚了新理念，交流了新想法，以期能够促进不同领域新技术的快速发展，从而在多个行业取得重大突破。

研究会议分享专家交流

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10月20日，由中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“先进院”）主办的第二届“国际基因组编写计划·中国”（GP-Write China）学术研讨会暨广东省合成基因组学重点实验室&深圳合成基因组学重点实验室学术委员会成立仪式在深圳市人才研修院举行。美国科学院院士杰夫·布卡（Jef Boeke）、清华大学饶子和院士、中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所赵国屏院士、上海交通大学邓子新院士、中科院遗传与发育生物学研究所曹晓风院士、中科院生物物理研究所张先恩研究员以及来自美国、英国、澳大利亚和中国的百余位专家学者齐聚论坛现场，共商合成基因组学的发展。会议旨在以先进院合成所合成基因组学研究中心为起点，联合国内外合成基因组学领域知名专家学者，就噬菌体、酿酒酵母、植物、人类等重大基因组合成议题，探讨合成基因组学发展面临的机遇与挑战，激发灵感碰撞、促进国际合作项目的开展，以期推动该领域在理论和技术上的创新和发展。先进院合成所所长刘陈立、副所长兼合成基因组学研究中心主任戴俊彪、合成基因组学研究中心共同主任蔡毅之先后主持会议。本次会议分为“学术报告”和“专题讨论”两大环节。Jef Boeke院士首先对酿酒酵母Sc20项目的进展进行了介绍。随后，麦凯瑞大学Sakkie Pretorius教授对澳大利亚的合成基因组学相关项目进行了介绍。剑桥大学Jim Haseloff教授、东京工业大学Yasunori Aizawa教授、曼彻斯特大学蔡毅之教授、明尼苏达大学张锋教授、中科院遗传发育所焦雨铃研究员、先进院马迎飞研究员和先进院戴磊研究员分别就各自的研究领域进行了精彩的学术报告。戴俊彪研究员最后总结了GP-Write China的相关进展，对未来的发展方向进行了展望。学术报告后，与会专家就如何整合国内外优势共同推进GP-Write国际合作项目、GP-Write China的组织和发展前景等方面进行了专题讨论，深入交换了意见。最后，戴俊彪研究员对研讨会做了总结，并代表先进院合成基因组学研究中心向我国有意开展GP-Write合作研究的团队专家发出邀请，共同迎接合成基因组学发展过程中的挑战。

合成 基因组学 发展学术院士

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1月30日下午，由中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所（筹）主办的“国际基因组编写计划·中国”研讨会在深圳麒麟山庄召开。美国科学院院士杰夫·布卡（Jef Boeke），中国科学院院士赵国屏，中国科学院院士、华大基因理事长杨焕明，天津大学副校长元英进，深圳市第二人民医院、“973”项目首席科学家蔡志明等来自国内外科研院所、高校及企业合成生物领域的专家学者出席会议，中国科学院国际合作局综合处副处长张宁宁，深圳市科技创新委员会政策法规处副处长陈颖，深圳先进院院长樊建平，科研处副处长谭乐，合成所所长刘陈立等参加本次大会。会议由合成所副所长、合成基因组学研究中心主任戴俊彪主持。　　2017年12月2日，先进院合成生物学团队联合美国纽约大学、英国曼彻斯特大学等多个海内外顶级科研团队在深圳启动了“国际基因组编写计划·中国（GP-write China）”。本次研讨会是“国际基因组编写计划·中国（GP-write China）”启动后召开的第一次研讨会，旨在以先进院合成所为起点，联合国内专家同行一起探讨该国际合作计划对我国合成生物学，尤其是对基因组合成领域可能产生的新机遇和新挑战，提出实施方案，力争在该计划上实现中国的引领作用。　　大会伊始，先进院院长樊建平发表开幕致辞，对到场嘉宾表示热烈欢迎。赵国屏、杨焕明、元英进和蔡志明等获颁合成所合成基因组学研究中心学术顾问委员聘书，标志着该中心学术顾问委员会正式成立。　　会议分为“学术报告”和“专题讨论”两大环节，就“The focus of GP-write China”等重大议题进行了深入讨论。Jef Boeke院士首先对Sc20到GP-write的发展历史进行了介绍，并对GP-write的发展方向发表了自己的见解，希望合成生物学同行们能够同策同力，共同推进GP-write的发展。随后，东京工业大学Yasunori Aizawa教授、清华大学汪小我教授、深圳国家基因库合成与编辑平台主管沈玥、中科院植物生理生态所覃重军研究员、中科院天津工业生物技术研究所江会锋研究员、湖北大学杨世辉教授以及电子科技大学郭锋彪教授分别从各自的研究领域出发进行了精彩的学术报告，展现了各合成生物学专家的研究成果。　　学术报告后，所有与会专家就我国在“国际基因组编写计划”中所需要集中开展的研究内容和研究目标进行了热烈的讨论，对于中国将对什么物种的基因组进行合成以及如何合成深入交换了意见。最后，戴俊彪研究员对研讨会做了总结，并代表先进院合成基因组学研究中心向我国有意开展GP-write合作研究的团队专家发出邀请，共同迎接合成基因组学发展过程中的挑战。　　“国际基因组编写计划·中国”标志着我国在合成生物学这一前沿科学领域正在承担着越来越重要的国际角色，有望从合成生物学国际合作研究的跟随者变为主导者，贡献更多中国智慧。

合成国际中国 生物学 GP-write

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