下一個顛覆世界的技術:合成生物科技

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科大校長史維教授(中)寄望建立香港首個合成生物科技研究平台後,可逐步擴大相關研究團隊。
攝影:佘世培

2025 年,聯合國預測全球人口將從目前的 77 億增加至 81 億。在人口急增和資源有限的前提下,人類需要採用新的方法存活和可持續材料。「合成生物學」這跨科學領域是未來經濟的核心動力。香港科技大學較早前宣佈,創立本地首個「合成生物科技」學術平台,負責學者指,合成生物科技乃將來的一大嶄新產業,更是人類未來發展的核心。

何謂合成生物科技?

合成生物科技將在很多日常生活領域出現,如醫學、塑料、材料、糧食、日用品等等。它是一門新的跨學科領域,涉及在生物學中應用工程原理,透過大規模設計、編寫或修改微生物如酵素、海洋藻菌的基因組,能重編或製造自然界中尚未存在的生物組件和系統。合成生物學結合 DNA 的化學合成與基因組學知識,使研究人員能夠快速製造 DNA 序列,並將其組裝成新的基因組,用以解決醫療、環境、食品等全球性問題。

隨著大數據以及機器學習等演算法日漸成熟,科學家將合成生物學與人工智能結合,更容易針對新陳代謝物、蛋白質、基因等進行分析,以研究出適用於各種工業領域的微生物,將實驗室內的研究逐步發展成產品甚至產業。

在醫療保健與海洋保護中的應用

科技大學化學及生物工程學系副教授曠怡展示合成生物科技研究出的人工小分子肽,它能主動被癌細胞吸收,有助改善腫瘤治療的靶向性與副作用問題。

有學者預測,合成生物學將顛覆不同產業的潛在世界市場,如已經面世的人造肉與人造皮革,未來甚至有可能影響化妝品行業。而科學家最關注的,是合成生物學在醫療與環保方面的應用。人口老化作為全球現象,研究人員尤為關注生物醫藥議題,期望能透過合成生物學,尋求阿茲海默症、帕金遜症等神經退化性疾病的有效治癒方法。

海洋尚有極為豐富的資源,但卻因為污染而無法好好善用。故此,海洋藻菌類微生物是研究人員首先感興趣的範疇。透過合成生物學改造海洋藻菌內的基因組,藻菌能吸收海洋中過多的二氧化碳,使其回復正常水平。除了二氧化碳含量過多,海洋內的微塑膠粒、重金屬問題,皆是合成生物學期望在日後著手研究的議題。

合成生物學學者的願景,是透過合成生物科技發展出創新的細胞及基因療法,同時一改目前人類活動以養殖、破壞、消耗與殺戮的方式,尋求具可持續性的出口。