读创/深圳商报记者 袁斯茹

“这是合成生物学界的一次‘登月’行动，我们想探索人类构建生命的上限。”近日，中科院深圳先进院司同研究员接受记者采访时表示。司同所说的“登月”，离不开位于深圳光明区的合成生物大设施。他在大设施建设中担任总工艺师。

△合成生物大设施效果图

“如果说合成生物学是像搭积木一样搭建生物，那合成生物设施就是将这一技术从传统的‘手工作业’，转变为大规模自动化的机器作业。”司同表示。目前，深圳先进院团队正在和中粮营养健康研究院合作研发人工降解酶，解决粮食发霉引发的毒素问题，而大设施大大提高了这一工作的效率。

找到“对的酶”

下雨天后作物很容易发霉，尤其在南方，而由此造成的真菌毒素污染，已成为我国食品安全和饲料安全的重要隐患。

事实上，全球25%的食品原料都受到真菌毒素的污染。我国每年真菌毒素污染造成的食品原料损失累计约3100万吨，超过陕西、甘肃、青海、宁夏、西藏5个西部省区全年粮食产量的总和，约占粮食产量的6.2%，直接经济损失超过680亿元。

△合成生物大设施自动化功能岛

“我们尝试用人工降解酶来解决这一问题。”司同告诉记者。

2018年，深圳先进院与中粮营养健康研究院签署《战略合作协议》，双方的合作项目之一，就是解决真菌毒素带来的食品原料污染。

“真菌毒素是一些真菌在其生长代谢中产生的次级代谢物，有致癌性与强毒性。目前生物脱毒是真菌毒素降解的主流方法，需要用到天然酶来降解，但也存在效率低、稳定性差的弊端，难以大规模应用，”司同表示，“此时就需要经工程改造的人工降解酶登场了。”

如何从无数个潜在基因序列中找到“零件”，快速合成“对的酶”？司同告诉记者，依托深圳光明区的合成生物大设施，可以用机器代替人力，实现大规模构建及筛选。据悉，目前测试速度提高了3倍以上，单个样品的处理成本从200元降低到了1元以下。

从概念机到大设施

大设施究竟将带来什么改变？司同告诉记者，“由于生命的高度复杂性，目前还无法进行理性设计，意味着需要海量实验和不断试错。传统的‘手工作坊’式研究难以满足需求，人们需要一位效率更高且永不疲倦的自动化助手来协助研究。”

据悉，深圳于2018年启动筹建大设施，总投资近8亿元，目前正在进行初步设计与概算工作。

“目前大设施还在设计和建设中，我的主要工作是细化科学和应用目标，明确大设施要做些什么；设计并优化工艺路线（即怎么做），然后在预算内，最大化地去构建一个性能好的大设施。”司同表示。

合成生物设施的效率到底有多高？据悉，目前美国伊利诺伊大学香槟分校的合成生物设施，每天可建造多达1000个特定序列蛋白，每个造价不到3美元，成本仅为人工制造的千分之三。

值得一提的是，学术界首个全自动合成生物设施的概念机，正是司同在香槟分校开展博士和博士后研究期间参与研发。“当时我们的实验需要建一个突变体数据库，大家每天都在筛选突变体，于是就想能不能设计一台设备，来帮忙做这件机械化的事，”司同表示，“然后就有了合成生物大设施的第一台概念机。”

此后，这台概念机的模式复制到了全球多个实验室。此次深圳的合成生物大设施，规模将是概念机的30倍以上，建成后将是目前世界上最大的。“未来我们将探索合成动物和植物。”司同表示。