《自然·生物技术》 ：六个亚洲国家的科学家公布合成细胞十年发展路线图

来自六个亚洲国家的科学家发起了一项雄心勃勃的十年计划，旨在利用非生物分子构建合成细胞，这标志着该地区首次协调一致地推动创建人工单细胞生物系统。

　　

该路线图于5月26日发表在 《自然·生物技术》 杂志上，由中国科学院深圳先进技术研究院牵头，并通过“亚洲合成细胞计划”（SynCell Asia Initiative）制定。该计划汇集了来自中国、日本、韩国、新加坡、泰国和马来西亚的100多位科学家。

利用磷脂、蛋白质、DNA和其他生物大分子从零开始构建单细胞生物体是生命科学领域最具挑战性的科学目标之一。实现这一目标不仅能加深我们对“生命本质”的理解，还能为生物制造和生物医学领域提供可编程、可定制的功能细胞，从而推动基础科学和生物技术领域的系统性变革。

过去几十年间，欧洲和美国在全球范围内开展了合成细胞的研究工作。尽管单个功能模块已取得显著进展，但如何在空间和时间上将这些模块系统地整合为一个功能齐全的合成细胞，仍然是一项全球性的挑战。

为了解决这个问题，来自六个亚洲国家的科学家于 2023 年正式成立了 SynCell Asia Initiative。通过 SynCell Asia 研讨会，他们制定了一个植根于亚洲视角和区域优势的科学框架和行动议程。

本研究提出的路线图确定了构建合成细胞的四个核心挑战：代谢连续性、核糖体自主性、模块化设计规则和时空协调。在工艺设计方面，该路线图提倡“中央工厂加分布式工作站”模式：标准化的合成细胞底盘和试剂将在中央工厂制备，然后分发给参与实验室，形成一个闭环的设计-构建-测试-学习（DBTL）循环。

利用自动化平台以单细胞分辨率采集基因组、转录组、蛋白质组、代谢组和定量成像数据，单合成细胞组学将为机器学习模型提供高维数据。科学家们还提出将“白盒”机制模型与“黑盒”数据驱动模型相结合，以更好地预测和控制合成细胞的行为。

这项为期十年的路线图分为两个阶段。第一阶段“原细胞”（第1-5年）旨在开发一种稳定的磷脂囊泡，其基因组最小（≥200个基因），≥90%的蛋白质由无细胞转录-翻译系统表达，并能内源性合成关键代谢物。此外，还将开发该合成细胞的“数字孪生体”，以探索机械信号和生化信号如何协调细胞分裂。

第二阶段“自体细胞”（6-10年）旨在实现内源性、基因组编码的核糖体再生，取代外部无细胞表达系统，从而实现真正的自我复制。具体而言，该阶段的目标是使自体细胞完成≥10个连续、协调的生长-分裂周期，在环境选择压力下进化，并形成具有物质交换和劳动分工等涌现行为的合成细胞群落。

SynCell Asia路线图将充分利用亚洲各国在技术能力上的互补优势，打造一种全新的跨境合作、共享基础设施和开放标准模式。在该模式下，合成细胞研究将从分散的、模块化的探索转变为系统化、标准化、协作式的流程。