DNA納米技術與合成生物學

施茜，吳園園，楊洋

（上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院，分子醫學研究院，上海 200127）

1 從經典生物學到合成生物學

生命經過億萬年的自然選擇，已經進化成為高度復雜、高度動態、高度集成的體系，對于生命奧秘的認識與研究是人類在科學道路上最近發生的事情，雖然成果斐然，但仍任重道遠。人類在與自然界的接觸中，歷經了從認識、理解，到改造甚至創造世界的過程。經典生物學作為人們認識與理解世界的階段，往往從現象和表型出發，探求生命是什么與為什么：自林奈至達爾文，物種間靜態的相似性和動態的進化聯系得以描述和闡釋；自孟德爾至摩爾根，生物體性狀背后的基因本質得以揭示，而其物質基礎也呼之欲出；沃森和克里克通過對DNA 結構的正確認識，為基因找到了分子載體，使得生命科學的大廈終于可以與物理和化學科學的大廈連通。分子生物學的時代接踵而至，無論是從基于生物催化劑“酶”的生化反應出發還是從經典有機化學的反應機制出發，人類對于DNA的合成、復制、剪切和連接等操作都漸漸駕輕就熟直至爐火純青。而相應地，在人類進行世界改造與創造的追求驅使下，以設計與構造為出發點的新的生物學研究模式也進入了快車道。

隨著經典生物學對自然界認知的不斷深入，合成生物學（synthetic biology）的概念應運而生（圖1）。“合成生物學”的名詞首次出現于1910 年Stéphane Leduc 的著作中，在接下來的100 年里逐步萌芽并不斷發展：從20 世紀60 年……