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合成生物学
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合成生物学/Journal Synthetic Biology JournalCSCDCSTPCD北大核心
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    沉痛悼念中国生化工程界的引领者、指路人、教育家——王义翘教授

    曹竹安
    445页

    生化工程一代宗师:怀念恩师王义翘教授

    李世雄
    446-454页

    缅怀王义翘教授——生物化学工程学科的奠基人,学界和业界的泰斗

    陈克勤
    455-457页

    缅怀恩师王义翘博士——生在中国、长在美国、服务全球的工业生物技术泰斗

    谢良志
    458-464页

    纪念Daniel I.C.Wang教授——先生教书育人的几个片段及科研与教育并重精神的薪火相传

    焦鹏
    465-467页

    生化工程界的引领者——悼念王义翘教授

    于慧敏
    468-469页

    王义翘先生和BPEC对生物化学工程发展的巨大作用

    苏志国
    470-481页
    查看更多>>摘要:王义翘先生是美国麻省理工学院生物技术过程工程中心(BPEC)的创始人.在他的领导下,BPEC通过协同创新和生物化学工程(生化工程)的前沿探索,取得了显著的成就.(1)引领了生化工程进入生物制药新时代.与最初的生化工程概念相比,BPEC的重点发生了很大的转变,目标分子不再局限于抗生素、化学品和燃料等小分子,而是拓展到抗体、细胞因子、血液蛋白质和疫苗抗原等生物大分子,解决这些生物药品大规模生产所遇到的工程科学问题.(2)开启了动物细胞培养工程.当细胞生物学家忙于通过增加滚瓶的数量来扩大生产时,BPEC通过流体力学和传质分析,最大限度地减少剪切应力和扩散限制,成功地实现了动物细胞的生物反应器培养,设计出大规模培养的最佳培养基组成和添加策略,获得了蛋白质翻译后修饰随时间变化的规律,提高了动物细胞反应器的目标蛋白质产量.(3)创新了高质量生物大分子的分离纯化技术,建立了亲和膜、反胶束、电辅助分离等新方法.利用准弹性光散射技术,研究了蛋白质的再折叠和聚集机制,发明了聚乙二醇稳定再折叠中间体的新技术.(4)建立了生化工程协同创新和人才培养体系,促进了BPEC成员之间密切合作和与生物技术企业的密切合作,吸引和培养了众多在生化工程领域有建树的年轻人才.本文还对王义翘先生和BPEC对我国生化工程发展的启示和借鉴做了简要的评述.

    生化工程生物制药生物反应器生化分离工程生化制剂工程

    生物药产业蓬勃发展早期的奠基性系统开发——缅怀王义翘教授的开创性研究和成就

    谢良志
    482-496页
    查看更多>>摘要:以单克隆抗体药物及重组蛋白为代表的生物药在肿瘤、自身免疫性疾病、病毒感染等多个重大疾病的预防及治疗领域发挥了重要作用,已成为全球制药行业的主攻方向之一.动物细胞培养技术和工艺放大是生物药产业化的核心技术,存在巨大挑战,在20世纪90年代初仍被认为是一个很难破解的"黑箱",是制约行业发展的关键瓶颈之一.自60年代开始,王义翘教授领导的实验室和美国麻省理工学院生物技术工程中心(Biotechnology Process Engineering Center,MIT-BPEC)对动物细胞培养技术进行了全方位系统的研究和探索,涵盖了从贴壁细胞的微载体培养到CHO细胞的无血清悬浮培养,从批次培养、连续培养、灌流培养到高密度流加培养过程中的关键技术和工程问题,包括细胞代谢有毒副产品的控制、高密度流加培养工艺的过程控制、蛋白质糖基化多样性质量分析和控制、搅拌和鼓泡导致的细胞损伤等关键瓶颈.王义翘教授团队数十年的前瞻性研究和多学科交叉合作在动物细胞代谢调控、数十种营养物质的化学计量平衡配比、无血清培养基的开发、有毒代谢副产物的控制、大分子生物药的糖基化多样性分析和质量控制、生物反应器的设计和工艺放大等一系列关键技术的研发方面取得了突破性的前沿成果,为90年代后高密度流加培养工艺在生物技术产品大规模商业化生产中的广泛应用奠定了坚实的基础,为推动全球生物制药技术和产品的蓬勃发展做出了不可磨灭的伟大贡献.本文作者结合90年代初期在王义翘教授实验室学习期间的亲身经历,试图从自己熟悉的专业领域总结王教授团队在生物药产业化起步阶段针对动物细胞培养的关键技术攻关方面取得的重要成果,从一个侧面概述王教授1965—1995三十年间所开展的前沿性研究对全球生物制药此后近30年来的蓬勃发展所做出的奠基性工作和杰出贡献.谨以此文致敬和缅怀恩师王义翘教授!

    王义翘工业生物技术动物细胞培养技术流加培养工艺化学计量模型抗体生产

    忆王义翘教授对生物炼制的贡献和我对此领域未来发展的观点

    张以恒
    497-508页
    查看更多>>摘要:本文目的是回忆王义翘(Daniel I.C.Wang)教授对生物炼制领域的贡献,以及作者与王教授在该领域的交往、互动和激励,并且作者针对生物炼制领域几个问题提出个人观点.王教授大力地推动多学科交叉的研究创新,使生化工程正式发展成为化学工程的一个前沿分支.为面向重大需求,王教授一生中多次调整他的科研方向.基于粮食原料的第一代生物炼制工厂生产工艺已经十分成熟,但对粮食安全和环境有着负面影响,发展受限.因为当前石油价格下行,基于非粮生物质的第二代生物炼制工厂受到预处理和纤维素酶成本的限制,举步维艰,在经济上暂时还缺乏可行性.未来的新生物炼制工厂能够将非粮生物质(如秸秆)有效地转化为多个产品,如粮食和饲料、健康糖以及众多大宗生物产品(如燃料和材料).多种新生化工程工具的发展和使用将有助于新生物精炼厂的实现,例如整合生物加工、新酶发现和利用、体外合成生物学(如多酶分子机器)、基因工程、合成生物学等.未来的新生物精炼厂将具有工业可放大性、经济可盈利性和环境可持续性的性质.种植多年生的非粮作物和未来生物炼制工厂相结合,将有可能帮助解决中国社会经济发展所面临的重大需求,如粮食安全、能源安全、大健康以及环境保护等.

    农业革命生物炼制生化工程生物制造粮食安全多酶分子机器酶工程体外合成生物学

    纪念王义翘教授:解脂耶氏酵母替代植物油脂的技术瓶颈及展望

    徐鹏
    509-527页
    查看更多>>摘要:构建细胞农业经济是解决资源短缺、降低温室气体排放、延缓全球变暖和实现可持续性经济发展的重要手段之一.微生物细胞工厂具有易于遗传改造、便于工程放大和高效利用可再生资源的优势,成为了现代生物制造的重要组成部分.王义翘教授是现代生化工程技术的开创者和奠基人,本人及同事(乔康健博士、胡鹏博士、周康博士等人)在Stephanopoulos实验室所从事的构建油脂细胞工厂的工作,受益于王先生在MIT所创建的生物工程技术中心.植物油脂具有2000多亿美元的年均市场需求,本文从植物油脂需求激增所造成的负面环境效应出发,分析了目前植物油脂的市场供应现状.产油酵母细胞工厂具有替代植物源油脂的巨大潜能.本文围绕产油酵母的代谢工程遗传改造策略,总结了如何提高碳源转化率、油脂产量、油脂生产速率和菌体生长适用性;进一步归纳了构建高效解脂耶氏酵母细胞工厂的主要技术瓶颈,其中包括产油菌株的高通量筛选和表型鉴定技术、产油酵母的代谢调控机制和发酵动力学模型等.作者进一步探讨了以蔗糖作为原材料,生产植物源功能性油脂的经济可行性和技术可行性.作者预测解脂耶氏酵母具有极大的潜力,可以解决当前高附加值油脂(比如用于巧克力生产的可可脂,潜在市场为500亿美元)的市场需求.开发产油酵母微生物资源,提供健康的功能性油脂,将会解决一系列能源、健康食品和环境资源等问题,促进我们迈向低碳性和可持续性的经济运转模式.

    细胞工厂代谢工程产油酵母植物源可替代油脂细胞农业经济可持续性发展