2019“合成生物学”重点专项2019年度项目申报指南.pdf
《2019“合成生物学”重点专项2019年度项目申报指南.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2019“合成生物学”重点专项2019年度项目申报指南.pdf(18页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、 1 附件 2“合成生物学合成生物学”重点专项重点专项 2019 年度年度项目申报指南项目申报指南合成生物学以工程化设计理念, 对生物体进行有目标的设计、改造乃至重新合成。 “合成生物学” 重点专项总体目标是针对人工合成生物创建的重大科学问题,围绕物质转化、生态环境保护、医疗水平提高、农业增产等重大需求,突破合成生物学的基本科学问题,构建几个实用性的重大人工生物体系,创新合成生物前沿技术,为促进生物产业创新发展与经济绿色增长等做出重大科技支撑。2019 年本专项将围绕基因组人工合成与高版本底盘细胞、 人工元器件与基因线路、人工细胞合成代谢与复杂生物系统、使能技术体系与生物安全评估等 4 个任务
2、部署项目。根据专项实施方案和“十二五”期间有关部署,2019 年优先支持26 个研究方向,其中包括5 个部市联动任务。同一指南方向下,原则上只支持 1 项,仅在申报项目评审结果相近,技术路线明显不同,可同时支持2 项,并建立动态调整机制,根据中期评估结果,再择优继续支持。国拨经费总概算6.0 亿元(其中,拟支持青年科学家项目不超过5 个,国拨总经费不超过2500万元) 。 2 申报单位针对重要支持方向,面向解决重大科学问题和突破关键技术进行一体化设计,组织申报项目。鼓励围绕一个重大科学问题或重要应用目标, 从基础研究到应用研究全链条组织项目。鼓励依托国家实验室、 国家重点实验室等重要科研基地组
3、织项目。项目执行期一般为5 年。为保证研究队伍有效合作、提高效率,项目下设课题数原则上不超过4 个,每个项目参与单位数原则上不超过 6 个。青年科学家项目可参考重要支持方向(标*的方向)组织申报,但不受研究内容和考核指标限制。部市联动任务申报分两类:一类是由深圳市科技创新委员会推荐,深圳市有关单位作为项目牵头单位进行申报(标#的方向) ;另一类可由专项所有推荐渠道组织推荐,申报项目中至少有 1 个课题由深圳市有关单位作为课题牵头单位。本专项所有涉及人体被试和人类遗传资源的科学研究,须尊重生命伦理准则,遵守涉及人的生物医学研究伦理审查办法人类遗传资源管理暂行办法等国家相关规定,严格遵循技术标准和
4、伦理规范。涉及实验动物和动物实验,要遵守国家实验动物管理的法律、法规、技术标准及有关规定,使用合格实验动物,在合格设施内进行动物实验, 保证实验过程合法, 实验结果真实、有效,并通过实验动物福利和伦理审查。1. 人工基因组合成与高版本底盘细胞构建人工基因组合成与高版本底盘细胞构建1.1 动物染色体设计与合成动物染色体设计与合成 3 研究内容:研究猪、小鼠等非灵长类哺乳动物人工染色体的设计原则,发展动物超大人工染色体组装与转移技术,开发基于人工染色体的异源免疫调节等技术,构建人工动物染色体的防逃逸扩散技术。考核指标:建立动物染色体组装和移植复活技术,合成具有异源免疫调节功能的动物人工染色体长度
5、2 Mb 以上,基于人工染色体开发人源免疫蛋白异源表达等的策略与方法,构建 23 个染色体疾病动物模型,建立 2 种以上防逃逸技术。1.2 植物人工染色体的设计与合成植物人工染色体的设计与合成研究内容:针对大豆、水稻、拟南芥等作物或模式植物,研究人工染色体的设计、组装原则与技术,发展人工染色体向植物细胞核内转移技术;开展植物信号转导通路研究,在模式植物中实现特定功能重塑。考核指标:建立植物人工染色体的设计与构建原则,获得 10个以上端粒、着丝粒、自主复制序列等不同人工植物染色体的关键组件;构建具有特定信号通路响应的植物人工染色体,合成染色体长度达到2 Mb 以上。1.3 非天然噬菌体的设计合成
6、非天然噬菌体的设计合成*研究内容: 探索非天然碱基重新谱写噬菌体密码的遗传规律,揭示非天然噬菌体在重要耐药病原体中的扩展、表达、翻译、组装等机制,研究人工噬菌体与宿主互作的分子机制及非天然噬菌 4 体的精准控制基本原理。考核指标:建立非天然噬菌体的设计原则,揭示非天然噬菌体的精准控制基本原理;人工设计并合成13 组含非天然碱基、非天然氨基酸噬菌体系统;获得35 种精准可控的人工噬菌体,建立耐药超级菌防治、纳米载药体系等领域人工噬菌体应用评价体系,完成人工噬菌体的临床前研究。1.4 非天然原核生物的设计构建与蛋白定向进化非天然原核生物的设计构建与蛋白定向进化研究内容: 研究原核细胞基因密码子扩展
7、的设计原则与技术,创建在基因组层面大规模改写基因密码子的新方法;探索非天然氨基酸对蛋白质结构功能的调控和增强,研究基因密码子扩展在酶定向进化中的应用。考核指标:建立 35 种细菌的高效基因密码子扩展系统,实现酶等蛋白的高效表达和功能优化;实现在同一基因中同时高效编码 23 种非天然氨基酸;创建23 种密码子重编程的天然噬菌体无法侵染的非天然细胞。1.5 非天然真核生物的设计构建非天然真核生物的设计构建*研究内容:在真核细胞中研究基因密码子拓展的设计原则与技术,开发同步编码多种非天然氨基酸的细胞构建技术,研究翻译系统元件在真核细胞中的正交性和兼容性。考核指标:建立3 种真核生物的高效基因密码子扩
8、展系统,用于 10 种以上药物蛋白、疫苗、药物靶点蛋白定点修饰和功能 5 调控;完成基于基因密码子扩展的疾病诊断和治疗方法;在基因密码子中引入5 种以上新型功能非天然氨基酸。1.6 极端微生物底盘细胞的设计与构建极端微生物底盘细胞的设计与构建研究内容:研究极端微生物高效基因组编辑系统,设计合成稳定通用的耐热、耐盐、耐碱、耐酸等特殊功能生物器件模块,研究极端微生物代谢网络,构建适应特定环境和特殊生长条件的高版本底盘细胞,实现规模化工业应用测试。考核指标:建立 24 个极端微生物分子改造平台,构建利于极端微生物功能开发的基础代谢和特征网络,获得 50 个以上稳定通用的特定生物功能器件模块;发展适用
9、极端微生物的基因组编辑技术体系, 实现大片段 DNA 在染色体上的准确插入; 构建5个以上表达多基因代谢通路的极端微生物底盘, 实现高密度培养,高效生产 3 种以上产品;实现1 种以上产品的发酵中试。1.7 工业微生物全基因组代谢网络模型的优化设计和构建工业微生物全基因组代谢网络模型的优化设计和构建研究内容:采用新方法构建高质量工业微生物全基因组代谢网络模型库;针对工业微生物开发系统的代谢流计算分析方法,建立全基因组代谢网络模型与高效准确的代谢流分析软件平台;基于代谢途径的计算设计构建化学品的最佳合成途径;发展胞内能量与物质的调控技术,实现代谢网络模拟理性设计和基因表达的精准调控,实现工业菌株
10、的高效合成。考核指标: 建立高质量工业微生物全基因组代谢网络模型库, 6 其中包括35 个全基因组网络代谢模型, 获批12 项软件著作权;设计并构建 35 个重要化学品的高效工程菌株,目标产物产率提高30%以上。实现12 个优化工程菌的工业示范应用。2. 人工元器件与基因回路人工元器件与基因回路2.1 功能性免疫分子的定向改造与人工合成功能性免疫分子的定向改造与人工合成研究内容:以恶性肿瘤等重大疾病的免疫防治为目标,开展功能性免疫分子人工合成的设计原则和技术体系研究;发展快速模块化设计和改造优化新方法;开发基于体外蛋白合成系统的人工免疫分子筛选技术;研究免疫分子表达鉴定的高通量方法和技术体系;
11、自主研发人工合成免疫分子及相应的新技术和新平台;提高我国在原创性人工免疫分子设计方面的技术能力,实现功能性免疫分子精准、快速的定向改造与人工合成。考核指标:掌握功能性免疫分子模块化设计、筛选、优化原则,建立功能性免疫分子人工合成和定向改造的新理论与技术;建立高通量的人工免疫分子表达、 筛选、 鉴定新技术体系和平台;获得 15 种以上专利授权的人工抗体、人工受体、信号分子、基因调控蛋白等人工合成免疫分子,完成12 种人工免疫分子的临床前研究和临床研究申报。2.2 代谢病诊疗基因回路的设计合成代谢病诊疗基因回路的设计合成研究内容:设计、构建实时监测体内代谢动态、实时反馈诊断、实时按需给药的智能化生
12、物诊疗器件。创建能甄别代谢指标 7 异常响应过程、调节正常代谢的基因回路和定制化细胞。设计、开发新一代基因表达控制开关用于药物精准表达释放。研究工程化病毒、细菌或哺乳动物细胞用于代谢疾病诊疗一体化的基因回路的设计和控制。建立自动化、智能化、数字化精准给药的代谢疾病诊疗体系。考核指标:建立 50100 个用于重大代谢疾病诊断、治疗的标准化元件和模块;建立25 种基于天然小分子或光遗传学的时空特异性的基因表达、编辑控制模块体系;建立25 种针对糖尿病干预的基因回路人工类胰岛细胞或组织器官,实现糖尿病等至少2 种重大代谢疾病的智能化诊疗技术。2.3 微生物光合系统的重构与再造微生物光合系统的重构与再
13、造*研究内容:研究微生物光合作用光能吸收系统,光合电子传递与碳同化代谢耦合等关键机制和过程。研究碳浓缩和固定同化模块在微生物光合系统中的设计、组装、调控与适配,优化微生物光合系统,提高微生物光合固碳效率。开展异源组装光合模块的底盘细胞研究,包括对真核微生物细胞基因编辑和异源表达开展研究,构建相应的高效底盘细胞。考核指标:建立红细菌、紫球藻、衣藻、蓝细菌等高效遗传操作与基因组编辑改造技术,构建异源组装的底盘细胞和操作体系;设计构建 5 种以上碳浓缩和固定同化基因模块;鉴定 10 种以上藻胆体组装元件,并在大肠杆菌等底盘细胞中实现藻胆体主 8 要结构的组装和重构;完成叶绿素的异源生物合成,并实现绿
14、藻天线复合物的异源组装;实现蓝细菌羧化体基因在底盘细胞的表达,实现羧化体在底盘细胞的功能性组装或部分组装,提高微生物光合固碳效率。2.4 高效生物固氮回路的设计与系统优化高效生物固氮回路的设计与系统优化研究内容:针对共生结瘤寄主范围狭窄、联合固氮效率低下等瓶颈问题,设计人工非编码 RNA 等调节元件及广谱结瘤、耐铵泌铵固氮等功能模块;在固氮菌中进行高效固氮基因回路的设计、集成组装与系统优化,构建最小固氮酶基因簇、根瘤菌与非豆科植物互作的人工基因回路和高效固氮工程菌,在玉米等底盘作物中进行功能性与适配性分析;在田间条件下分析固氮节肥效率并评价其对作物生长和产量的影响。考核指标:构建35 个标准化
15、人工高效固氮回路,创建23个广谱结瘤或高效固氮基因回路工程菌等合成固氮微生物;在固氮菌和底盘作物中实现有效适配与系统优化,大幅度增强固氮回路的耐铵泌铵能力和底盘作物的氮高效利用等抗逆能力,固氮效率比天然体系提高 1 倍以上,在田间试验条件下氮肥用量减少25%以上。2.5 生物工业过程监控合成生物传感系统生物工业过程监控合成生物传感系统研究内容:针对生物工业过程实时检测的难题,研究发酵过程细胞内外代谢物积累与消长的生物传感系统。结合重要的生物 9 反应过程,设计特异性响应目标分子的基因回路及细胞传感器,实现检测对象的信号放大和原位读出,构建特定代谢物的生物传感系统;实现生物工业过程动态、瞬时、实
16、时监控,优化现有发酵技术。考核指标:针对抗生素、氨基酸、有机酸、化工醇、发酵食品等重要生化产品的生物反应过程, 构建 5 种以上感知发酵/细胞培养过程中的底物、产物、代谢物和环境因子的生物传感器,应用于生物工业过程在线实时监控,显著提高生产效率。3. 特定功能的合成生物系统特定功能的合成生物系统3.1 微生物化学品工厂的途径创建微生物化学品工厂的途径创建*研究内容:针对传统化学品或重要生物基产品,创建新反应路径、碳原子回收、生物能供给、新化合物合成的非自然途径,研究细胞代谢网络与非自然途径回路的互作关系,解决非自然功能模块在底盘细胞中的适配问题,构建人工途径的细胞工厂;发展基因编辑重排、代谢进
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2019 合成 生物学 重点 专项 年度 项目 申报 指南
限制150内