|转化医学| 启动另类“登月计划”：投资十亿美元寻找新药

我们关注21世纪生物学另一前沿分支—合成生物学，在生物医学领域，特别是药物创新研发，它将引发突破性进展。倘若辅以AI合成技术，它将真正成为上帝之子。

伊利诺伊大学化学家伯克教授羡慕嫉妒恨政府基金管理机构将大笔大笔的资金投入到与他不相关的研究领域，例如，破译人类基因组或希格斯玻色子大型强子碰撞型加速装置等，而自己从事的研究领域——合成生物学（文后备注)常常为有限的科研基金争斗不休。

在今年美国化学会（ACS）年会上，伯克提出了人工合成已知的上万种有机天然产物，包括微生物、植物和动物所产生的各类小分子物质。这将是启动另类的“登月计划”。

伯克和他的同事利用他们发明的线束合成设备自动合成各类有机天然化合物，该项目预期持续20年，耗资10亿美元。该设想一经提出，就吸引了业内人士，认为此项目具有革命性创意。罗氏制药全球研发负责人甚至说“即便能制造一半的天然化合物，也是值得的。”

在今天生活中，天然产品有着无限广泛的用途。包括药品、辅助诊断试剂、染料、香水、甜味剂等有超过一半以上是天然产品或衍生物。可以讲，每个家庭都受惠于天然产物或其影响。

然而，发现、分离和检测天然产物的新技术和流程却异常艰难而缓慢。1976年，首次从海洋生物-苔藓虫中分离出草苔虫素。由于草苔虫素有望成为治疗老年痴呆症和艾滋病的灵丹妙药，它的需求猛增。然而，提取18克苔藓抑素-1大约需要14吨苔藓虫。人工合成草苔虫素也是非常困难，需要几十个化学步骤。

伯克认为应当有更好的方法解决这一问题。两年前，他和同事们为了合成天然化合物及相似结构化合物，发明了一种设备，该设备能连接各种乐高式的模块。应用这种方法可以扩大生产，实现了合成短链DNA、蛋白质，糖链的自动化，这是生物医学领域颠覆性突破。对社会发展具有重大积极意义。

伯克估计，应用该设备组装75%天然产品，需要大约5000种不同模块，而拼装DNA，只需要4种不同模块且很容易掌握该技术。他们研究了各种天然化合物数据库文献，找出了近三万种化合物并绘制了它们的结构图。通过一种算法把每一个化合物结构碎片化，仅把碳原子间单键连接起来。研究人员就可以利用人工智能检索结构图书馆，来确定究竟需要多少个独立碎片化结构。实际上，只需要1400个积木式结构就足以合成75%的天然产物的核心架构。伯克认为，这样一来，合成天然化合物就缩小到一个有限的、且可解决的范围。

印度ThinQ制药业领军人物MChorghade认为：这是一个具有深远意义的方向，是药物合成研发的福音。利用这种设备和方法，可以为开发新的治疗方法提供无数种先导化合物。

加州大学机合成化学家奥弗曼则持质疑态度：“天然产物的分子结构比生物大分子，譬如DNA和蛋白质更加复杂，自动合成设备能否合成天然产物，尚需验证（事实上，合成分子架构是一回事儿，具有相应的生物活性和功能，才是最终的结果）。

最艰难的问题是资金支持。美国国立卫生研究院（NIH）负责人表示，有必要支持这类创新性研究，特别是合成天然有机化合物。尽管政府有意削减NIH大约20%年度预算，但无论如何，这类项目都会度过资金紧缺的困境。困难是暂时的，科学家对自然的探索是持之以恒的。

科学家们利用苹果合成维生素C和其他天然化合物。

什么是合成生物学？

合成生物学最初由Hobom B.于1980年提出来表述基因重组技术，随着分子系统生物学的飞速发展，2003年重新定义为基于系统生物学的遗传工程和工程方法的人工生物系统研究，从基因片段、DNA分子、基因调控网络与信号传导路径到细胞的人工设计与合成，类似于现代集成型建筑工程，将工程学原理与方法应用于遗传工程与细胞工程等生物技术领域。

近年来随着AI技术的日趋成熟和应用，合成生物学领域将会出现新的突破性进展，特别是在天然药物合成方面。

第八届中美临床与转化医学国际论坛

主旨：医疗趋向精准、健康人人获益

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