生物工程

撰文丨王聪 编辑丨王多鱼 排版丨水成文 抗疫三年，相信大家对“抗原”和“抗体”的概念已经非常熟悉。日本科学家利根川进因解开了抗体基因如何从1到100亿的科学界难题，而荣获了1987年诺贝尔生理学或医学奖，这一成就也推动了科学研究进入分子免疫学时期。 多样化的抗体是进化赋予机体对抗外界病原体入侵的强有力的武器，千百年来，抗体帮助人类战胜天花病毒、流感病毒以及如今的新冠病毒等。小小的抗体分子之所以能够

组织工程为癌症研究提供了创新工具。基于分子设计的生物材料的3D癌症模型旨在利用肿瘤组织的维度以及生物力学和生化特性。然而，迄今为止，尽管细胞外基质在癌症中起着关键作用，但只有少数3D癌症模型建立在基于生物材料的基质上。避免这一关键设计特征的主要原因是难以重现肿瘤微环境的固有复杂性以及实用分析和验证技术的可用性有限。在超分子化学、材料科学和肿瘤生物学界面上出现的最新进展正在产生新的方法来克服这些界限

由化石燃料生产的聚合材料与20世纪工业活动的发展密切相关，但这些材料的制造和处置带来了巨大的可持续挑战。因此，迫切需要以更可持续的方式生产且其降解产物对环境无害的材料。天然生物聚合物，在性能上可以与合成聚合物竞争，有时甚至超过合成聚合物。其中，基于蛋白质的材料是一类应用十分广泛的可持续材料。 基于此，来自芬兰国家技术研究中心的Pezhman Mohammadi以及南洋理工大学的Ying Yu、Al

有机芯片设备已经在生物医学研究中实现了重大突破，但是它们还没有成功地转化为制药工业。传统的微流体装置依赖于不可逆结合技术来密封流体通道，这限制了它们的可接近性和自动化，因而迫切需要新的和通用的芯片设计来实现工业应用并支持复杂的3D细胞培养。近日，马斯特里赫特大学Stefan Giselbrecht 综述研究了有机芯片器件的夹紧策略，系统描述了从不可逆芯片键合到创新的可逆紧固技术的当前趋势 。相关研

署名为Amyris公司，由过去和现任部分股东进行的一项研究进展，新年发表在预印版网站。文章发表了该公司的菌种设计平台技术Lila算法，并对一些实际的应用进行了公开。 从文章的产品分子列表看，该技术几乎把目前行业所见所有化合物在两种常用底盘大肠杆菌和酿酒酵母都进行了通路设计和筛选，部分产品在96孔板和2L罐可达到至少10g/L的产量。不难判断，Amyris的产品库积累是何等的深厚。 工程微生物合成具

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上周四，何博士为大家在北鲲云的直播间分享了Amber热力学积分计算相对自由能变化（直播回放可在视频号：北鲲云-直播回放中查看）。 直播结束后有很多小伙伴来向我们要PPT资料，这里何博士也为大家准备了文字版本的教程。将为大家介绍如何在北鲲云计算平台上利用Amber热力学积分计算相对自由能变化，体系包括小分子-蛋白（小分子改变），小分子-蛋白（蛋白突变），蛋白-蛋白相互作用。 本教程要求使用者一定程度

困扰数学家百年的微分方程难题： 这个微分方程可以用来模拟神经元间通过突触的相互作用方式，换言之就是大脑传递信息的过程。现实生活中有诸多应用场景，比如自动驾驶、大脑和心脏的监测等。 然而，以前求解这个微分方程的过程比较复杂，计算量还会随着数据的增加而暴增 —— 模拟几个神经元之间的信息传递还好。但如果像人脑一样，有几百亿个神经元、几百万亿个突触呢？ 现在，研究人员终于找到了这个微分方程的近似解析解，

导 读 波士顿大学程继新教授与杨辰教授团队通过光致超声实现了超高精度声场，在小鼠模型上实现了无创神经刺激。 该成果在神经刺激领域首次通过非遗传手段实现了超高精度的、高效的无创神经调节，有助于推动脑科学研究与神经疾病的治疗相关的研究。此外，光致超声单脉冲、高压强等特性，标志着其在超声组织摧毁术等临床应用中有着潜在的应用价值。 该成果以“Optically-generated focused ultr

编译丨王聪 编辑丨王多鱼 排版丨水成文 mRNA是一类新兴的治疗性药物，可用于预防和治疗多种疾病。Moderna和辉瑞-BioNTech生产的两种高效mRNA疫苗在预防新冠肺炎方面大获成功，突显了mRNA技术在改变生命科学和医学研究方面的巨大潜力。 mRNA在稳定性、免疫原性、体内递送和跨越多种生物屏障的能力等方面面临的挑战，近年来，已经在很大程度上通过mRNA工程和递送的进展得到了解决。 202

仿生血管制造和血管化是构建工程组织和器官内血管网络的基础，但目前常用的血管制造手段及血管化实现方案结构过于简化，无法再现三维血管的生理特性，这使其所能发挥的作用十分有限。 投影式光固化生物3D打印技术通过光化学反应实现打印材料的逐层光固化，从而构建出三维结构。该种方法具有较高的打印分辨率，可实现仿生血管及促血管生成结构的高精度制造，并且由于不使用挤出喷嘴，避免了挤压过程中前切应力对细胞的损伤，这使

九月初，技术邻将推出「专业」和「专题」模块。 专题」的使命是让志同道合的工科人相聚，不论是主流技术还是小众软件，都能精准地聚集大批同好邻友。 「专题」归属于「专业」。首次更新，我们将推出近20个「专业」，一百多个「专题」。目录涵盖软件、应用、技术、研究对象...等工科方方面面。 「专题」是属于工科人的表达和交流思想的自由平台，您可以在专题下学习知识、分享案例、结交同行，体验别具特色的工科互动平台。

细胞已经进化出不同的策略来迁移和探索它们的环境。例如，精子细胞、微藻和细菌可以通过变形，或者借助一种叫做鞭毛的鞭状附属物游动。相比之下，普遍认为哺乳动物体细胞是通过附着在表面和爬行来迁移的。大致分为间充质迁移和变形虫迁移。“变形虫”迁移，其特征是速度快、肌动球蛋白高度收缩、细胞形状圆形、很少或没有粘连。变形虫迁移在发育生物学和免疫系统功能中扮演重要角色。在体内，细胞必须能够感知其环境中的各种线索，

撰文丨甲遇庚 众所周知，高脂肪饮食容易让人变胖；而有规律的运动是对抗肥胖、糖尿病等多种代谢疾病的有效干预手段。确定这一过程中产生有益影响的分子机制可以为肥胖等代谢疾病提供治疗靶点。然而，这是一项具有挑战性的任务。因为，高脂肪饮食会推动所有细胞和系统向一个方向发展（变胖）；而运动又推动了几乎所有细胞和系统向其相反的方向发展（减肥）。这一复杂相互作用的潜在机制仍难以捉摸。 2022年10月4日，美国麻

如果说微生物细胞是一个微型工厂，那么细胞内的酶就是这个工厂内的机器，这些纳米级别的机器无时不刻地催化着细胞内的多种化学反应。天然的生物催化体系通常在微生物细胞这个微型工厂内会形成物理上、空间上组织有序的多酶复合体、酶分子脚手架或者反应微区，这种类似机器组装的高度组织性带来了高效的催化能力。 然而，人工构建的合成体系多不存在这种高效的组织性，由此引发的目标途径合成效率低、代谢流不平衡等问题，很大程度

由乙型肝炎病毒（HBV）感染引起的乙肝是全球公共卫生的重要威胁。全世界目前有超过2.5亿人感染乙肝病毒，每年有近100万人死于慢性乙肝导致的肝功能衰竭、肝硬化和肝癌，而我国是世界受乙肝疾病负担最重的国家，约有8000万人感染乙肝病毒，每年约30万人死于慢性乙肝相关疾病。 慢性HBV感染的特征是共价闭合环DNA（cccDNA）的持续存在，这是一种独特的DNA结构，在肝细胞的细胞核中形成对HBV感染的

CRISPR技术的出现显著改变了基因编辑领域的格局，为科学家自由操纵基因提供了前所未有的简便和高效。然而，目前CRISPR技术并非完美无缺，仍存在一定局限性，并面临许多挑战。 常规CRISPR技术通常依靠病毒载体来递送到细胞中，但病毒载体往往成本高昂且耗费资源，因此，制造大量临床级病毒载体一直是CRISPR技术临床应用的主要瓶颈之一。此外，传统病毒载体（慢病毒载体）在基因组中插入基因的位点具有随机

甲基丙烯酰化明胶（GelMA）由于具有生物兼容性好、可见光固化的特点，已广泛应用于细胞3D培养、组织工程、生物3D打印等研究领域，已有上万篇学术论文中采用了GelMA水凝胶。EFL团队研制的GelMA产品具有批次稳定、服务专业等优点，自推出以来，已服务哈佛、剑桥、麻省理工、港大、清华、北大、浙大、上交等国内外高校的数百个课题组。 虽然水凝胶内部也自带孔隙结构，但其孔隙过小，使得包裹细胞进行三维培养

多特异性分子，是一类通过诱导两个或更多的蛋白质分子相互靠近，以提高治疗潜力的药物。自2001年，异功能分子以来吸引了越来越多的关注（图1）。在这些异功能分子中，PROTACs就是其中最成功的的代表. 尽管PROTACs为小分子药物设计开辟了一条新的途径，但它们并不适用于所有的蛋白质类别。此外，PROTACs的效果取决于特定的E3连接酶亚基，因此受到E3表达的影响，这限制了它们在特定细胞类型的应用。

引 言 人类利用酵母发面的历史可追溯到公元前3000年的古埃及，面包的出现极大地丰富了人们的食谱，奠定了古埃及经济文化的繁荣昌盛。发面技术成为一项引领时代发展的重要技术。 时至今日，我们已了解了发酵的微观原理。利用微生物发酵大规模生产人类所需产品的技术即生物工程。 生物工程的前世今生 01 生物工程简介 生物工程是以生物学理论技术为基础，定向改造生物或其功能，结合现代工程技术，大规模培养该生物，以