1项比赛→1门课→1个国际前沿学科

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最近一则《DNA存储让敦煌壁画保存千年万年》的消息登上了各大媒体重要版面，新闻的主角是天津大学合成生物学团队。而一年前天津大学牵头制定的《生物安全科学家行为准则天津指南》被世界卫生组织列为全球生物安全道德准则，背后的支撑也是天津大学合成生物学团队。经过十几年的发展，天津大学合成生物学从零起步走到世界科技前沿，站到了聚光灯下。而这一切的缘起是一项大学生国际比赛和一门本科生课。

DNA存储的敦煌壁画

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2006年，天大化工学院教授了解到美国麻省理工学院发起的国际遗传工程机器大赛（iGEM），这项比赛让学生们做一些标准化的基因元器件，然后组装元器件实现一些生物功能。iGEM与天大化工合成生物课题组的科研理念不谋而合——运用工程学的方法来研究生物学，像造房子或者造汽车那样，先制作出砖瓦或者零件，然后再按照规则组装起来最终形成产品，实现功能。此外，在这个本科生的比赛过程中，学生要进行头脑风暴式的交流、讨论，这也正是天大化工想要的教学过程。于是，从2007年起，天大化工学院开始指导学生团队正式参加iGEM大赛，多次获得金奖。天津大学还在2007年举办了两次iGEM的国际研讨会，推动了中国乃至亚洲合成生物学的发展。

借助这项比赛，10多年来天大为合成生物学领域培养了大批优秀的青年人才。“大赛给了我合成生物学技术方向的启蒙，也为我未来的科研道路指引了方向。”美国加州大学河滨分校助理教授李嫣然是首次出征iGEM大赛天大代表队的一员，目前致力于运用合成生物学的手段研究和改造植物天然产物的生物合成以及相关调控及信号通路。
浙江天化科技发展有限公司投资总监潘清也是因为iGEM大赛，了解了合成生物学，合成生物成为了她重点关注的投资方向，“经过15年的发展，合成生物学已经从实验室逐渐过渡到了产业端，未来合成生物学一定会带来重大的生产方式的变革，解决人类能源、粮食、食品、环境、材料等诸多问题。未来10年，一定会涌现出更多的合成生物学公司，从底层的使能技术到生产应用型的企业，并且这之中一定会出来很多行业巨头。”
在iGEM比赛的基础上，天津大学还面向本科生开设了一门合成生物学课程——“BAG（构建人工基因组）课程”。这门课在教授学生构建人工合成染色体基础知识和技能的同时，引导学生关注和熟悉合成生物学领域的诸多前沿科学问题和最新进展，也培养了学生的科研创新能力。
也是在这一阶段，天津大学开始参与合成生物学研究的国际大计划。2010年科学家们已经完成了原核生物基因组的合成，开始向真核生物基因组的合成进军。酿酒酵母基因组设计合成计划(Sc2.0)应运而生，天津大学的加入推动了Sc2.0的国际化。在这次美国、中国、英国、法国等多国研究机构共同参与的国际科研合作中，科学家们共完成了酿酒酵母5条染色体的化学合成。其中，天津大学取得重大成果，突破了基因组合成的多项关键核心技术，完成了2条酿酒酵母染色体化学合成再造，并以第一作者和通讯作者单位发表《Science》论文两篇。成果入选“中国科学十大进展”，还被收入美国约翰霍普金斯大学本科生课程和我国普通高中教科书。

元英进教授与两篇《Science》第一作者合影

2017年3月10日，天津大学关于酵母染色体合成的工作发表了2篇《科学》论文，这两篇文章的通讯作者都是元英进教授，第一作者都是天大在读博士生，另外众多署名作者在参与该项目时还是本科生。比如在《完美设计合成V号染色体及其环化表型研究》一文的93位作者中，许多人参与时都是大二、大三的本科生。2016年12月，在武汉工作的天大毕业生瞿蓝梦接到电话确认自己在《科学》论文中的科研贡献并提交作为论文作者的个人资料，“太兴奋了，没想到我大三时合成的酵母基因组片段，还有这么大用处。我也是发过《Science》的人了。”瞿蓝梦的惊喜溢于言表。
“如果把两篇文章作者在做这个项目时的年龄平均一下的话，应该都到不了二十七八岁。”天大化工学院老师说，这也是他们最在意和最满意之处。通过这个项目的推进，在天津大学化工、制药、生命相关领域的学科中成功实现了一种全新的本硕博学生培养路径。天津大学从一门课走到一个国际前沿学科，在国内最早建立了合成生物学本科专业、硕士和博士学位点，最先编写了合成生物学本科教材《合成生物学导论》。2013年获批合成生物技术国家级国际合作基地，2018年获批教育部“珠峰计划”合成生物学前沿科学中心。近年来，天津大学合成生物学研究进入发展快车道，2019年天津大学成为合成生物学重大设施国际联盟发起单位。2021年天津大学生物安全战略研究中心牵头起草的《生物安全科学家行为准则天津指南》被世卫组织列为全球生物安全道德准则。天津大学合成生物学科研团队汇聚了中国科学院院士、国家杰青、长江特聘教授等一批高水平人才，获得了国家基金委创新研究群体，培养研究生2000人左右。近年来，天大承担了一批合成生物学相关国家重点研发计划项目等国家重大任务，合成生物学研究论文数量逐渐攀升到国际前列。从零到一，经过这些年的加速跑，天津大学的合成生物学研究已经跻身世界第一方阵。
“天津大学这些年合成生物学发展的最大成果其实是培养了人才，为中国乃至世界的合成生物学发展贡献了大量高端人才，积蓄了创造未来的力量。”中科院院士元英进说。

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记者 / 赵晖

视频来源 / 天津大学电视台

内容来源 / 天津大学新闻网

编辑 / 马小亚

审核 / 王鑫 梁绍楠

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