合成生物学

细菌可以通过编程来创造具有自我修复和进化功能的工程生物材料（ELMs）。然而，由于缺乏可工程的非致病性基质和相应的可编程内源性生物聚合物，ELMs的进一步发展受到很大阻碍。近日，深圳先进技术研究院钟超、周佳海和未知君的谭验博士及团队在Nature Chemical Biology发表最新研究，通过联合生物信息学、结构生物学和合成生物学的技术方法，实现了对合成特定生物聚合物菌株的高通量挖掘和筛选、生物聚合物组装机制的解析以及新型“活材料”的理性设计，搭建出快速开发新型“活材料”的“IT+BT”新范式，值得关注。

合成生物学工程菌研究论文基础研究基因敲除

合成生物学

青岛能源所：人肠道共生拟杆菌属和梭状芽胞杆菌属合成生物学工具箱进展（综述）

这是发表在Biotechnology Advances 上的一份综述文章，由中科院青岛能源所李福利团队完成。他们主要总结了目前人共生菌属拟杆菌属和梭状芽胞杆菌属可用的基因操作手段，以及产生的工程菌及生物医学应用，讨论了工程共生细菌的潜在应用，以及现有工具箱限制和未来发展。

合成生物学工程菌

微生物癌症疗法

Cell子刊：“build-a-bug”-创新癌症疗法（综述）

许多全身施用的癌症疗法和药物都会表现出剂量限制性毒性，从而降低其有效性。Cell Host and Microbe发表的综述提出了“build-a-bug”新概念，旨在探讨如何利用细菌的基因组和合成生物学来提高癌症治疗的有效性和安全性。

微生物癌症疗法合成生物学综述

细菌疗法

Nature Reviews：一文读懂细菌疗法和纳米颗粒在治疗领域的应用（综述）

微生物合成生物学和纳米医学领域在过去20年中取得的进展，使工程师得以设计和编程复杂度前所未有的细菌。这些工程细菌已在临床前研究中显示出成为潜在生物药物的可能性，尽管只有少数几种已进入高级临床试验并获得FDA批准。近日，哥伦比亚大学研究人员在Nature Reviews Bioengineering发表最新综述，强调了解决临床试验中的挑战，并讨论了细菌疗法与纳米医学的整合策略，以及如何改进细菌的传递和细菌行为的动态调节。此外，还指出了细菌来源的纳米颗粒和细菌用于生物诊断的潜在应用。最后，作者提到细菌疗法在临床开发和监管批准方面的挑战，值得关注。

细菌疗法纳米医学综述基础研究合成生物学

合成生物学

Nature子刊：调控细菌基因表达——小转录激活RNA的大潜力

Nature Communications发表的文章证明了小转录激活RNA (STAR) 作为合成RNA在不同革兰氏阴性物种和细胞环境之间具有可移植性。

合成生物学工程菌研究论文

合成生物学

Science：新方法！用工程菌检测肿瘤DNA

工程细菌可被设计为细胞生物传感器，主要通过对特定代谢物或病原体做出反应来检测疾病。Science最新发表的这项研究报告了一种新方法，基于贝氏不动杆菌具有天然感受态（可通过水平基因转移摄取外界DNA）的特性，构建用于检测人类DNA特定突变的工程细菌，并以大肠癌中常见的致癌突变为例进行了概念验证，表明用该方法构建的工程菌可以在大肠癌小鼠肠道中检测游离肿瘤DNA。

合成生物学工程菌水平基因转移游离DNA检测结直肠癌

工程菌

Nature：监测肠内多种炎症标志物的工程菌电子小胶囊

一氧化氮（NO）等胃肠道中的瞬时分子是炎症的关键信号和介质。然而，由于其高反应性和在体内极短的存续时间，这类分子很难被检测到。Nature最新发表一项研究，构建了包含工程菌以及电子读出和传输电路的一体化可吞咽胶囊，可对肠道内的多种瞬时炎症标志物进行实时监测，并通过智能手机等体外设备接收检测数据，有望用于炎症性肠病等疾病的诊断和监测。

工程菌可吞咽电子设备合成生物学肠道炎症生物标志物

生物合成基因簇

陈义华+唐啸宇等：人类相关细菌为适应环境会采用不寻常途径合成3-乙酰化的四聚物

Tetramates类化合物是一类含有吡咯烷-2,4-二酮环结构骨架的天然产物，具有抗菌、抗病毒、细胞毒性和植物毒性等生物活性。近日，深圳湾实验室唐啸宇、中科院微生物所陈义华及团队在Microbiome发表最新研究，系统地阐释了人源细菌产生3-乙酰化内酰胺类天然小分子的机理，并揭示了生境适应性压力可驱使不同细菌产生不同类型内酰胺类化合物以适应不同生存环境的进化策略，值得关注。

生物合成基因簇乙酰化研究论文基础研究变形链球菌

中草药

魏勇军+印遇龙iMeta：益生菌发酵中草药的研究进展（综述）

郑州大学魏勇军、中国科学院亚热带农业生态研究所印遇龙院士与团队在iMeta发表综述，详细总结了使用益生菌发酵中草药的优点、发酵技术、益生菌菌株，并展望了中草药发酵的未来发展。先进的微生物组学和合成生物学工具能够利用微生物细胞工厂以低成本生产大量中草药来源的生物活性天然产物，这将有助于推动中草药现代生物制造的发展。

中草药益生菌发酵微生物组合成生物学

微生物食品

Cell：微生物食品助力人与自然的可持续健康发展（观点）

微生物食品的概念由来已久，比如发酵食品。但是随着科学技术的发展，微生物食品的概念更加广泛，尤其是二代微生物食品的出现。发表在Cell杂志的这篇观点文章指出，微生物食品在多个层面上具有促进人和自然可持续健康发展的潜力，为食品行业、可持续发展相关研究提供思考和参考。

微生物食品食品系统可持续发展微生物组发酵食品

工程益生菌

国内团队Cell子刊：新型智能工程菌i-ROBOT或可用于IBD诊疗

基于益生菌的工程菌在疾病诊断和治疗方面很有潜力。华东理工大学叶邦策和周英团队，在Cell Host and Microbe发表最新研究，构建了一种可用于诊断、记录和缓解炎症性肠病（IBD）的智能工程益生菌i-ROBOT。i-ROBOT整合了荧光报告、碱基编辑系统和药物分泌3个核心模块，不仅能实时反映IBD炎症情况并根据炎症水平释放治疗因子，还能将炎症信息记录到其基因组中。总之，i-ROBOT为IBD和其他肠道疾病提供了一个有前景的诊疗平台。

工程益生菌炎症性肠病合成生物学

合成生物学

魏勇军+邹根：合成生物学助推食用菌产业升级

合成生物学旨在根据已知的生物学原理创建或改造生物元件或系统，达到有效生物利用的目的。合成生物学已经广泛应用在农、林、医等多个领域。食用菌栽培是绿色农业的重要组成部分。这是因为食用菌等大型真菌在整个物质循环中除了扮演“分解者”的角色外，还是利用农林废弃物、变废为宝的重要 “生产者”。然而，传统食用菌栽培存在底物利用率低、生长速度慢、能耗高等问题，制约了其广泛推广。近期，郑州大学魏勇军和上海市农业科学院邹根等在Cell子刊Trends in Biotechnology发表了关于合成生物学在食用菌产业升级领域应用的综述性论文，总结了近年来食用菌传统产业及新型应用的现状和问题，并提出利用合成生物学理念和技术助推食用菌产业升级的策略。

合成生物学蘑菇栽培产业升级蘑菇底盘综述

自组装siRNA

南京大学Nature子刊：体内自组装siRNA或可用于联合治疗结肠炎？

溃疡性结肠炎是一个多因素、多步骤的过程，仅阻断单一炎症细胞因子或免疫靶点可能不足以治愈这种疾病。基于小干扰RNA（siRNA）疗法为溃疡性结肠炎的联合治疗提供了一种有吸引力的策略，然而，开发合适的siRNA体内给药系统仍是相关治疗的主要瓶颈。近日，南京大学张辰宇、陈熹、张骑鹏及团队在Nature Communications发表最新研究，利用合成生物学设计理念，向小鼠静脉注射可表达TNF-α siRNA、B7-1 siRNA和整合素α4 siRNA的合成生物学基因环路，将小鼠的肝脏重构成可产生和分泌siRNA的器官，利用机体自身的外泌体分泌和传输途径，实现siRNA在体内稳定的生产和传输。总之，本研究为溃疡性结肠炎建立了一种可行的联合治疗策略，值得关注。

自组装siRNA 溃疡性结肠炎研究论文基础研究 RNA干扰

合成生物学

Cell：合成生物学方法新突破，助力挖掘微生物组代谢物

微生物生成的天然产物是一座仍待挖掘的巨大宝库，这些天然产物的生成依赖于微生物编码的生物合成基因簇（BGC）。然而，目前对BGC的研究仍然存在多方面的技术难题，阻碍了对微生物天然产物的挖掘。Cell最新发表的论文报道了一种新方法，可以设计能在多样化的细菌和真核微生物中实现跨界表达的遗传元件，可用于发现和表征微生物组中的天然产物及其生物合成通路。

合成生物学天然产物生物合成基因簇

EcN

Cell子刊：以EcN为底盘，构建工程治疗菌株（综述）

大肠杆菌Nissle 1917 (EcN)是一种遗传遗传操作简单的益生菌，是设计合成智能治疗工厂的首选底盘。Trends in Pharmacological Sciences发表的文章，总结了理性设计的EcN工程菌在治疗细菌感染、代谢紊乱、炎症性肠病（IBD）和抵抗癌症的进展。同时，还讨论了基于EcN的菌株作为治疗药物的潜在安全问题。推荐阅读！

EcN 工程菌微生物疗法合成生物学微生物工程

合成生物学

Nature Reviews ：利用合成生物学，如何构建治疗诊断细胞？（综述）

合成生物学试图重新设计生物系统，以可预测的方式执行新的功能。Nature Reviews Genetics近期发表的综述文章，系统概述了细菌和哺乳动物细胞诊断和治疗的最新应用进展，并介绍了为更安全和更有效的临床使用而设计的生物系统。首先，讨论了细菌的诊断和治疗，重点是使细胞在体内长时间运作的工程方法。然后，探讨了哺乳动物细胞工程的最新进展，重点是如何设计嵌合受体以创造调节免疫系统的治疗细胞。最后，又对工程细胞诊断和治疗仍然面临的挑战进行了展望。

合成生物学治疗诊断细胞

工程菌

宁康等：用工程菌“一石二鸟”改善乳糖不耐受

乳糖不耐受是常见的消化道问题，以往研究主要集中在加强肠道的β-半乳糖苷酶（β-GAL）的活性以促进乳糖消化，而忽略了肠道菌群发酵乳糖产生乳酸所导致的结肠pH值下降，以及由此引起的肠道β-GAL活性降低。华中科技大学宁康、Yi Zhan和闫云君与团队近期在BMC Biology发表文章，报道了一种用于构建工程菌株的基因回路，能根据肠道内的乳糖和pH信号在“促进乳糖消化”和“消耗乳酸以稳定肠道pH值”两种功能间进行切换，从而有效改善由过量乳糖摄入引起的肠道问题，为干预乳糖不耐受提供了新策略。

工程菌遗传工程乳糖不耐受合成生物学肠道菌群

微生物生态学

Nature子刊：设计产丁酸的合成肠道菌群

合成微生物组对于研究菌群功能和互作的规律有重要价值，也可作为一种潜在的菌群干预手段。Nature Communications近期发表的一项研究，开发了一种模型引导的方法，可预测不同的合成人类肠道群落的产丁酸能力，并揭示了影响群落丁酸产量的多种生态学因素。

微生物生态学合成菌群生态建模合成生物学

群体感应（QS）

国内团队：基于垂直和水平方向群体感应的多细胞交流（综述）

群体感应（Quorum sensing，QS）在微生物系统中起着重要的作用。Trends in Microbiology发表的来自天津大学乔建军和刘春江团队的综述文章，将基于QS的互作分为垂直互作和水平互作。对于垂直互作，综述主要讨论了自然微生物系统中噬菌体、细菌和宿主之间基于QS信号和激素的相互作用。而对于水平互作，文章强调了多组分合成微生物菌群基于QS互作的操作。同时，文章还介绍了操纵“QS通信网络”在天然和合成微生物系统中的最新应用，并进一步提出了未来设计不同QS通信网络的关键挑战。推荐阅读！

群体感应（QS）合成生物学垂直方向水平方向

工程菌群

Nature 子刊：合成基因电路用于感知、响应种群的变化

设计可预测地响应菌群/株组成变化的分布式电路颇具挑战。Nature Communications发表的文章，开发了一个双品系基因电路，它可以感知和响应种群中哪个品系占大多数。在这个系统中，每个菌株都会产生一个信号分子，这个信号分子会向其他菌株发出信号，使其下调自己的正交信号分子的产量。这种共同抑制的联合体将基因表达与菌株的比例而不是种群大小联系起来。同时，利用构建的数学模型，发现决定该菌体平均动态行为的主要机制是：由QS信号、细胞生长、蛋白质的酶降解和诱导物浓度共同抑制。本研究结果提示，简单的基因电路可以用于多细胞合成系统来感知和响应种群的状态。

工程菌群合成生物学

合成生物学

Cell子刊：如何控制转基因微生物的扩散？（综述）

合成生物学是一项以转基因微生物为基础的新技术，目前已开展一系列的应用。《Molecular Cell》发表的综述，总结了目前对微生物系统的控制方法，包括重新编码基因及利用营养缺陷型产生“基因防火墙”，对必需基因和毒性基因的表达与调控等。同时还对开发新的微生物控制系统的实践标准进行了讨论。

合成生物学转基因微生物基因操作分子生物学

群体感应（QS）

利用合成生物学操纵微生物群落群体感应（综述）

群体感应是一种细胞间通信的过程，研究表明群体感应在微生物群落中具有重要作用，但群体感应如何影响这些群落的组成和功能尚不清楚。合成生物学可以提供工具来探测和操纵微生物间的群体感应行为。Trends in Microbiology发表的文章，对利用合成生物学策略操纵微生物菌群落群体感应的相关策略进行了探讨。

群体感应（QS）微生物群落合成生物学 Cindy M Liu Daniel E Park

多形拟杆菌

Nature子刊：肠道多形拟杆菌基因回路的自动化设计

多形拟杆菌是一种人体肠道共生细菌，有望作为肠道中的治疗细菌。治疗性细菌需要具备根据肠道内外的情况开启不同的基因表达程序的特性。然而，在多形拟杆菌中缺少相应的可根据肠道环境自行调节基因表达的操作元件。Nature Biotechnology发表的文章，针对此问题进行了研究，报告了如何在多形拟杆菌中进行遗传电路的自动化设计。

多形拟杆菌合成生物学 Applied microbiology Bacterial synthetic biology Bacterial systems biology

合成生物学技术

华东师大发STM封面：受绿茶成分开关调控的细胞疗法，或能治疗糖尿病

人类已经喝了2000多年的绿茶了，其安全性自然不成问题。华东师范大学叶海峰与团队上周在Science Translational Medicine发表的封面研究中，利用在天蓝色链霉菌中发现的一个可以响应绿茶原儿茶酸的调控基因，构建了一个通过“喝茶”调控的基因开关，可用于调节CRISPR-Cas系统中gRNA的表达，搭建植入式生物计算机和控制体内植入的工程细胞中的胰岛素的分泌等。最后一项工作已经被证明可以在小鼠和食蟹猴中稳定存在。

合成生物学技术基因开关合成生物学细胞治疗糖尿病

噬菌体疗法

Cell：工程噬菌体或是战胜耐药菌的良方

细菌可对抗生素产生耐药性，相似的挑战也存在于噬菌体疗法中。Cell近期发表的一项研究，受基因工程抗体的研发思路启发，开发了一种可对噬菌体进行高通量工程改造的方法，能扩大其宿主范围，减少靶标细菌的抗性产生，对研发噬菌体疗法有重要价值。

噬菌体疗法 Bacteriophage phage virus antimicrobial

合成生物学

Science：用生态学方法提高工程菌的基因稳定性

在工程菌中构建合成基因回路是一回事儿，但让这些基因回路在选择压力下仍能维持稳定，就又是另一回事儿了。Science近期发表的一项研究，使用了一种生态学策略，来解决这一问题。该研究构建了3个细菌菌株，三者间存在一种“石头-剪子-布”式的彼此相克的关系，当其中一个在培养期间发生突变时，加入克制它的细菌对其进行清除和替换，可维持合成基因回路的稳定性。

合成生物学工程菌生态学 Jennifer A Buffa Kymberleigh A Romano

智能微生物工程

江南大学：解析智能微生物工程（综述）

随着技术发展，科学家们渐渐能赋予工程微生物越来越多的复杂功能，江南大学刘立明团队近期在Trends in Microbiology发表综述，提出了智能微生物工程（SME）的概念，描述了其基本特征，包括回路结构、成分和设计过程，并回顾了SME的相关进展和成果，探讨了面临的挑战和潜在解决方案，值得专业人士关注。

智能微生物工程 microbial engineering synthetic biology metabolic engineering applications

微生物生态系统

EcoFABs：通过标准化的装配生态系统推进微生物组科学

解析微生物互作的生态学基础是人类得以操控菌群的重要前提。然而，当前大多数情况下，科学家缺乏标准化和可重复的模式微生物群落，这阻碍了微生物生态学一般规律的发现。在本研究中，作者提出装配生态系统的概念，指出了用这类标准化的模式系统进行生态学研究的重要价值。

微生物生态系统观点评论微生物生态学合成生物学微流控技术

工程菌

挖掘细菌中的传感器元件，助力工程菌研发

通过给细菌装入能被特定信号激活的“触发器”开关，搭配记忆回路，能使工程菌成为检测体内特定疾病信号的生物传感器。然而，已知的“触发器”种类有限，大大限制了这种策略的应用。《mSystems》近期发表的一项研究，构建了一个高通量筛选平台，可实现对细菌中已存在的“触发器”元件进行筛选，并成功找到了能感应肠道炎症的“触发器”。该策略可用于发掘细菌中存在的响应其它疾病信号的“触发器”，从而实现用活菌对肠道甚至其它部位疾病的无创诊断。

工程菌 biosensors synthetic biology 生物传感器合成生物学

合成生物学

司同：靶向D-氨基酸生成的大鼠肠道微生物的快速分离、表型鉴定和改造

中科院先进技术研究院司同研究员发表题为《靶向D-氨基酸生成的大鼠肠道微生物的快速分离、表型鉴定和改造》的报告，介绍了自动化的合成生物学高通量筛选平台的搭建。

合成生物学 Kevin B Myant Victoria Gudiño