01
细胞工厂
1.Nat Commun. 2026 May 29. doi: 10.1038/s41467-026-73619-7.
同型 L-缬氨酸发酵的无氧代谢进化过程。Anaerobic metabolic evolution for homotypic L-valine fermentation.
Yang S(1)(2)(3), Qian F(1), Wu T(4), Sun B(1), He H(1), Qiao M(1), Dong F(1), Gao P(4), Chen Z(4), Zhang Y(5), Yang J(1), Jiang Y(6)(7)(8), Yang S(9)(10).
L-缬氨酸是动物营养所必需的一种氨基酸。理想情况下，它可以通过以同型方式利用 D-葡萄糖进行同型 L-缬氨酸发酵来生成。迄今为止，尚未有已知的微生物（无论是天然存在的还是经过改造的）能够在无氧条件下以 D-葡萄糖和氨为唯一原料进行生长并产生 L-缬氨酸。在此，我们通过阻断混合酸发酵和 L-丙氨酸合成反应来引导代谢通路通过强化的 L-缬氨酸合成途径运行，从而在大肠杆菌中创造了一个 NADH 的驱动力。我们进一步对改造后的工程菌株进行进化，以通过无氧生长的恢复来消除生长限制。所得到的进化后的超缬氨酸生产菌在 320 立方米的反应器中将 D-葡萄糖转化为 83.6 克/升的 L-缬氨酸，转化率达到了每克葡萄糖 0.55 克（达到理论最大值的 85%）。通过逆向工程，我们发现无氧生长和 L-缬氨酸生产速率的 10 倍以上提高源于扩大的 L-缬氨酸合成途径、额外的电子供体以及对全局调控的重新编程。通过共同努力，我们将 L-缬氨酸的生产方式转变为同型 L-缬氨酸发酵，并展示了大肠杆菌的变异体如何调整其代谢活动和转录调控，以在无氧条件下提高适应能力，其中 L-缬氨酸的合成成为了消耗 NADH 的主要途径。
2.J Agric Food Chem. 2026 May 27. doi: 10.1021/acs.jafc.5c17165.
大肠杆菌的全新工程改造以实现高产赖氨酸的目的。De Novo Engineering of Escherichia coli for an l-Lysine Hyperproducer.
Zhou X(1)(2), Jiang Y(3)(4), Sun B(1)(5), Dong F(1), Yang S(1).
L-赖氨酸在饲料氨基酸市场中是增长最为迅速的产品之一。然而，现有的高产 L-赖氨酸的肠杆菌菌株的基因背景不明确，这阻碍了它们的进一步优化。在本研究中，通过精确修改野生型 E. coli 模型菌株 MG1655 上的 12 个目标基因，构建了一个全新的高产 L-赖氨酸菌株。最终改造后的菌株在补料式发酵中实现了 85 克/升的 L-赖氨酸浓度、1.77 克/小时的速率和 0.55 克/克葡萄糖的产率（TRY），这代表了迄今为止由明确基因背景的肠杆菌所报道的最高产率TRY。这项工作确定了一个从头构建的特定基因型，使肠杆菌能够高产 L-赖氨酸，为推动后续的优化以及 L-赖氨酸生物合成调控机制的解析提供了一个关键的平台菌株。
3.Biotechnol Adv. 2026 May 7:108915. doi: 10.1016/j.biotechadv.2026.108915.
在层级约束下进行虾青素的生物制造：将合成生物学与人工智能相结合以实现大规模生产。Astaxanthin biomanufacturing under hierarchical constraints: Integrating synthetic biology and artificial intelligence for scalable production.
Zhang JZ(1), Nie ZY(2), Lau Y(1), Huang H(1), Wu SW(1), Chen YT(1), Huang D(1), Liang BY(1), Zou LG(1), Balamurugan S(3), Yang WD(1), Li HY(1), Li DW(4).
虾青素是一种高价值的类酮胡萝卜素，具有日益重要的工业意义；然而，其大规模的生物制造受到内在生物复杂性的限制。生产性能受层级性限制的制约，包括分子不稳定、途径层面的通量竞争以及细胞生长与应激诱导合成之间系统层面的权衡。这些紧密耦合的限制导致非线性反应和持续的优化停滞状态。这些挑战无法通过局部的遗传或工艺干预得到有效解决。为了解决这一挑战，本综述将阿斯卡辛的生物合成重新概念化为一个层级性约束管理的问题，并提出了一个与层级结构相一致、由人工智能辅助的框架。在这个框架中，人工智能通过不同生物尺度上的不同途径发挥作用。在分子层面，蛋白质语言模型和序列-结构感知方法能够高效探索酶序列空间，优先选择能够提高催化性能和稳定性的变体。在路径层面上，基于图的学习模型能够捕捉网络拓扑结构、通路耦合以及分支竞争，从而能够识别分布式的代谢瓶颈和协调性的干预目标。在系统层面上，卷积神经网络和多模态学习方法能够量化表型状态，并整合多组学数据以表征生长-生产权衡以及细胞状态转变。大型语言模型进一步充当整合层，将模型输出、实验知识和设计约束相连接，以支持决策和假设的生成。通过明确地将计算抽象与生物层级相匹配，该框架将人工智能从一种通用的预测工具转变为一种结构化的方法。它将表型观察、路径层推理和分子设计联系起来。这种方法改善了复杂设计空间的组织，减少了对经验性试错法的依赖，并支持基于理性的多尺度优化。该概念框架可扩展到其他生物合成条件性、资源密集型且与细胞生理学紧密耦合的次级代谢物上。
4.J Biol Eng. 2026 May 16. doi: 10.1186/s13036-026-00700-6.
甲基单胞菌属 DH-1 细菌在基因和代谢工程方面的生物技术方法研究进展。Advances in biotechnological methods for genetic and metabolic engineering in Methylomonas sp. DH-1.
Thai TD(#)(1), Ren J(#)(1), Oh SH(1), Na D(2).
Author information: (1)Department of Biomedical Engineering, Chung-Ang University, Seoul, 06974, Republic of Korea. (2)Department of Biomedical Engineering, Chung-Ang University, Seoul, 06974, Republic of Korea. blisszen@cau.ac.kr. (#)Contributed equally
甲基单胞菌属菌株 DH-1 是一种革兰氏阴性型甲烷氧化细菌，它利用甲烷作为碳源，并且为从这种温室气体中可持续生产高附加值代谢产物提供了潜在的底盘菌株。要实现这一潜力，就需要开发可靠且定制化的基因工程方法。最近的进展扩大了该菌株的分子工具箱，包括优化的转化方法以克服宿主限制障碍，以及使用细胞穿透型 Cre 重组酶的无质粒基因组工程。此外，还建立了可调转录调控的可调启动子库和用于转录后基因表达调控的合成小调节 RNA 平台。有前景的互补工程策略，包括适应性实验室进化、合成菌群和系统生物学方法，可用于提高菌株的鲁棒性和代谢性能。该综述强调了这些进展，以及使甲基单胞菌属菌株 DH-1 能够合成多种高附加值化学物质的代谢工程努力。总的来说，这些发现为甲基单胞菌属 DH-1 的代谢工程和合成生物学奠定了基础，并且可能为其他产甲烷菌的基因工具设计提供参考。
5.Biotechnol J. 2026 May;21(5):e70230. doi: 10.1002/biot.70230.
解脂耶氏酵母高效合成β-紫罗兰酮的工程改造研究。Engineering Modification for the Efficient Synthesis of β-ionone by Yarrowia lipolytica.
Gu K(1)(2)(3), Lin P(1)(2)(3), Du G(1)(2)(3), Chen J(1)(2)(3), Zhang J(1)(2)(3), Peng Z(1)(2)(3).
Author information: (1)Science Center for Future Foods, Jiangnan University, Wuxi, China. (2)Key Laboratory of Industrial Biotechnology, School of Biotechnology, Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi, China. (3)Jiangsu Province Basic Research Center For Synthetic Biology, Jiangnan University, Wuxi, China.
β- 紫罗兰酮以其标志性的紫罗兰香气与木质底调著称，是香料工业中极具价值的原料。除香气特性外，学界对其多样生物活性的研究兴趣日益增长，也使其成为生物制药领域备受关注的化合物。随着生产策略从传统化学合成向更可持续的生物合成路线转型，本研究开展了在解脂耶氏酵母中工程化生物合成 β- 紫罗兰酮的探究。
通过系统的组合代谢工程手段，本研究构建出一株 β- 胡萝卜素积累量可达 743 mg/L 的菌株。异源表达源自矮牵牛的类胡萝卜素裂解双加氧酶基因PhCCD1后，可实现 β- 胡萝卜素向 β- 紫罗兰酮的高效转化，摇瓶培养下产量达 137 mg/L。后续整合异戊二烯醇代谢途径进一步强化了前体供给，使摇瓶中 β- 紫罗兰酮的产量提升至 236.7 mg/L。在 5 L 生物反应器中，通过优化培养基配方与补料策略，最终发酵产量达到 624.7 mg/L。
综上，本研究结果为构建可高效合成 β- 紫罗兰酮的微生物细胞工厂，提供了一套具备应用潜力、可重复实现的研发策略。
6.Biotechnol Adv. 2026 Apr 30:108912. doi: 10.1016/j.biotechadv.2026.108912.
丝状真菌合成生物学：当前应用及持续发展。Filamentous fungal synthetic biology: Current applications and ongoing developments.
Hill RA(1).
Author information: (1)Defence Science and Technology Laboratory, Porton Down, Wiltshire SP4 0JQ, UK. Electronic address: rhill1@dstl.gov.uk.
丝状真菌在数亿年的时间里一直对地球生态系统发挥着不可替代的作用，并且对人类而言，它们已被越来越多地开发为食物、药物及其他资源的来源；其用途也不断扩展，包括材料科学和生物修复等领域。随着这些发展步伐的加快，众多不同的领域正在取得新的进展，并借助合成生物学来进一步提升其潜力。随着基因测序和计算技术拓宽了我们对不同真菌物种的认识，合成生物学使我们能够利用并扩大其独特的特性。这些发展是在这些现有和新兴的工程及合成生物学应用的背景下进行讨论的，以便让它们能被更广泛地理解，从而促进语言的标准化和创新。在研究领域中，也指出了其中存在的某些挑战和研究空白，以及在这些领域探索过程中发现的各种机会和联系，以及包括 3D 打印和细胞外系统在内的发展技术的影响。
7.ACS Synth Biol. 2026 May 26. doi: 10.1021/acssynbio.6c00148
在酵母中构建基于巴卡丁三醇的紫杉醇生物合成途径。Engineering an Artificial Taxol Biosynthetic Pathway from Baccatin III in Yeast.
Gou Y(1)(2), Jiang B(3), Jiang X(1)(2), Zhang Y(2), Chen B(4)(5), Zhang J(2)(6), Li D(2), Wang Y(4)(5), Yan J(3), Lian J(1)(2).
紫杉醇是目前最成功的天然抗癌药物之一，但其生产仍依赖于在苛刻的碱性条件下进行的昂贵半合成方法。由于其复杂的调控网络，解析紫杉醇的整个生物合成途径已是一个持续了 50 多年的挑战，但最近才得以理解。由于植物和微生物系统之间的差异，当前的知识对于大规模生物技术生产来说是不够的，因此需要进行系统的代谢工程来克服多个瓶颈。人工途径可以弥补对天然生物合成不完全理解的不足，并提供一种缓解供应限制的替代策略。在此，我们报告了在酵母中构建的人工途径，该途径以（2R，3S）-3-苯基异亮氨酸为底物，仅需三个酶促步骤即可将巴卡丁三醇转化为紫杉醇，展示了β-苯丙氨酸酰辅酶 A 连接酶（PCLs）的广泛底物范围。对巴卡丁三醇：3-氨基-3-苯丙烯酰转移酶（BAPT）的结构-活性分析进一步用于提高其对非天然底物的催化效率。这项研究为利用合成生物学实现紫杉醇的可持续生产提供了切实可行的策略。
02
非粮碳源与负碳合成
8.Biotechnol Adv. 2026 May 12;90:108918. doi: 10.1016/j.biotechadv.2026.108918.
非粮食原料的生物转化利用：一篇综述。Biological valorization of non-food feedstocks: A critical review.
Guo Q(1), Wei Y(1), Wang F(1), Zhao S(1), Song G(1), Zhao K(1), Liu R(2).
Author information: (1)Center for Water and Ecology, State Key Laboratory of Regional Environment and Sustainability, School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China. (2)Center for Water and Ecology, State Key Laboratory of Regional Environment and Sustainability, School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China. Electronic address: rpliu@tsinghua.edu.cn.
通过生物转化来利用非粮食原料，为推进循环经济提供了极具前景的途径，同时又不会影响粮食安全。然而，由于非粮食原料本身具有顽固性、成分的不均匀性以及抑制性成分等特点，所以在生物转化过程中它们会面临独特的、多方面的挑战。与基于淀粉的、源自食物的底物相比，这些特性往往会导致转化率更低以及更复杂的工艺整合，从而限制了在商业规模上实现成本效益的部署。此外，对非粮食生物转化过程中产生的废弃物进行回收和升级对于提高系统层面的碳效率、环境性能和技术经济可行性至关重要。因此，有必要进行一次全面的审查，以阐明非粮食原料特性、生物转化路线和废弃物升级策略之间的机制联系，并综合优化策略和非粮食生物转化的最新进展。在此，我们综合了主要的非食品原料来源、成分及预处理要求，并评估了这些特性如何影响可行的转化路线及其局限性。随后，我们详细探讨了当前生物转化技术所面临的挑战以及近期的进展，涵盖了已建立的平台（厌氧消化和堆肥）以及由合成生物学和多组学驱动的先进微生物发酵技术。我们还研究了具有代表性的废弃物衍生中间产物及其生物升级方面的最新进展。最后，我们整合了近期的 生命周期评估（LCA）与技术经济分析（TEA）证据，以确定非食品原料生物精炼厂的可行性驱动因素和与部署相关的意义，为研究人员、政策制定者和投资者提供清晰的评估和战略指导。
9.Biotechnol Adv. 2026 May 9:108917. doi: 10.1016/j.biotechadv.2026.108917.
化能自养细菌的代谢及其工程应用以实现二氧化碳固定。Metabolism and engineering of chemolithoautotrophic bacteria for carbon dioxide fixation.
Abbas T(1), Malys N(2).
化石自养细菌是一类多样化的微生物群体，它们能够将二氧化碳（CO2）作为唯一的碳源进行利用，通过涉及氢、硫或铁等无机化合物的氧化还原反应获取生长和代谢所需的能量。由于这些微生物具有作为生物二氧化碳吸收体的双重潜力，能够减少温室气体的积累，并且作为可持续生物合成增值化合物的微生物平台，因此它们引起了大量的科学研究和工业关注。它们的天然二氧化碳固定途径，包括卡尔文-贝森-巴斯汉循环、还原三羧酸循环、伍德-柳根达尔途径、3-羟基丙酸双循环和还原甘氨酸途径，构成了这些微生物碳同化的生物学基础。然而，这些原生途径往往效率有限，限制了其更广泛的应用。本综述讨论了在化石自养细菌中优化和重新设计二氧化碳固定网络的最新进展和机会。它涵盖了新型、节能的二氧化碳固定路线的设计与开发，这些路线具有大规模应用的巨大潜力，旨在减少温室气体排放。此外，该综述还评估了碳固定网络中的能源生成和利用情况，以及优化代谢途径中的能量和氧化还原平衡的新兴策略。最后，它强调了开发作为微生物细胞工厂的化能自养细菌这一新兴前沿领域，这些细菌能够将碳捕获与可持续的生物制造相结合，从而将这些生物置于下一代气候和生物工程解决方案的前沿位置。
10.Curr Opin Biotechnol. 2026 May 8;99:103502. doi: 10.1016/j.copbio.2026.103502.
在生物工厂中培育光合微生物：面临的挑战与机遇。Engineering photosynthetic microorganisms in biofoundries: challenges and opportunities.
Douchi D(1), Husser M(1), Jomat L(2), Marchand CH(2), Crozet P(3), Lemaire SD(4).
光合微生物能够直接将阳光和二氧化碳转化为生物质和生物产品。然而，大多数生物工厂仍然依赖于农业糖类来优化异养底盘，这在对全球脱碳的影响方面存在局限性。这篇综述认为，可持续制造需要将微藻和蓝细菌融入设计-建造-测试-学习流程中，并从生物质转化转向光能和二氧化碳驱动的生产方式。我们强调了在模式光合微生物中基因和细胞工程方面的进展，包括模块化克隆、基因组编辑和细胞器工程，这些技术能够实现脂质、类固醇和蛋白质的途径设计。我们讨论了针对光营养型生物的自动化和标准化的特定瓶颈，包括生长速度较慢、转基因表达的可变性、叶绿素自荧光以及需要可控的光照和与之相连的数据管道的气体交换。最后，我们研究了培养和扩大规模的限制因素，强调了菌株特性、反应器设计和下游加工的协同优化，以提高技术经济和环境性能。因此，光合作用生物工厂对于构建低碳生物经济而言既是必要的，也正变得越来越可行。
11.Microb Cell Fact. 2026 May 23;25(1):129. doi: 10.1186/s12934-026-03032-8.
利用耐高温甲基营养菌甲醇芽孢杆菌生产甲醇基合成L-脯氨酸。Harnessing the thermotolerant methylotroph Bacillus methanolicus for methanol-based synthetic L-proline production.
Frank C(1), Virant D(2), Kosec G(2), Hoffmann T(1)(3), Zelder O(4), Felle MF(4), Bremer E(5)(6).
背景：甲烷杆菌 MGA3 是一种耐热的甲基营养菌，它利用甲醇（一种可再生的 C₁ 水平碳源）作为唯一的碳源和能量来源。该菌株能够自然地大量产生并分泌 L-谷氨酸，使其成为构建通往 L-谷氨酸衍生氨基酸（如 L-脯氨酸）生产途径的有前景的平台，这些氨基酸在营养、抗压保护和工业领域有应用。结果：在耐热的甲烷杆菌 MGA3 菌株中，将嗜温菌巴氏小杆菌中一个对渗透压力反应的 L-脯氨酸生物合成基因簇进行异源表达，并未增加 L-脯氨酸的水平，反而导致 L-瓜氨酸的积累。这可能是由于吡咯烷-5-羧酸还原酶（ProH）的热敏感性所致，该酶是调节 L-脯氨酸生物合成的最后一步酶，以及在巴氏菌中 L-脯氨酸和 L-精氨酸途径之间的代谢相互作用所致。为了克服这些限制，一个包含来自甲烷杆菌 MGA3 的天然合成型 proBA 和 proI L-脯氨酸生物合成基因的合成基因簇被设计出来，以去除转录 T 箭头调控和 ProB 酶活性的生化反馈抑制。这种经过改造的基因簇的表达增强了 L-脯氨酸的合成，并在 50°C 下以甲醇为碳源和能量源培养的 B. 甲醇杆菌 MGA3 的生长过程中触发了其分泌过程。在以甲醇作为碳源和能量源的补料分批发酵中，细胞外 L-脯氨酸水平在 40 小时后达到 262 ± 20 毫克/升。在发酵过程中，观察到培养基渗透压呈逐步上升趋势，这可能是由于大量 L-谷氨酸的排出所致，从而影响了细胞生长。结论：本研究将 B. 甲醇杆菌 MGA3 在甲醇基发酵中的渗透压动态变化与之联系起来，并展示了其作为 L-脯氨酸和 L-瓜氨酸生产的细胞工厂的潜力。这些发现支持了进一步优化菌株以生产增值氨基酸的工作，并突显了甲基营养型嗜热菌在可持续生物技术中的相关性。
12.Adv Sci (Weinh). 2026 May 7:e75572. doi: 10.1002/advs.75572.
氨氢能源转换的最新进展与挑战。Recent Advances and Challenges in Ammonia-Hydrogen Energy Conversion.
Lv M(1), Qin R(2), Chen J(1), Yang K(1), Lu J(3), Lei W(3), Yu Y(4).
Author information: (1)Institute of Molecular Plus, School of Science, Tianjin University, Tianjin, China. (2)National Industry-Education Platform for Energy Storage, Tianjin University, Tianjin, China. (3)School of Science, RMIT University STEM College Melbourne, Melbourne, Victoria, Australia. (4)State Key Laboratory of Synthetic Biology, Tianjin University, Tianjin, China.
近来，氢能源作为应对全球气候变化以及解决可再生能源间歇性问题的关键途径而崭露头角，其在新能源存储系统中展现出显著的战略价值。然而，氢气需要在极低温度下液化，或者在高压下以气态形式储存。这两种方法都耗能巨大且操作困难。氨（NH3）因其高氢含量以及成熟的安全储存和运输基础设施而被视为理想的氢载体，这有可能进一步降低氢气的利用成本。在此背景下，由合成氨和氨分解组成的氨-氢能源系统不仅有助于实现低碳能源转型目标，还能支持分布式发电应用。本综述系统地总结了氨合成和分解关键技术的最新进展和挑战，为新型能源存储系统的开发提供了见解。
13.Curr Opin Biotechnol. 2026 May 14;99:103508. doi: 10.1016/j.copbio.2026.103508.
体外酶促作用下甲烷和甲醇向高附加值化学品的转化。In vitro enzyme-mediated conversion of methane and methanol toward value-added chemicals.
Jeong YJ(1), Kim JY(2), Jung SY(2), Son HF(3), Yeom SJ(4).
甲烷（CH4）不仅被视为一种温室气体，还被视作一种极具潜力的碳基化学品原料。生物甲烷转化因其可在温和条件下进行而备受关注。研究重点在于增强甲烷氧化酶，包括甲烷单氧酶和细胞色素 P450，以用于体内和体外应用。传统的甲醇脱氢酶用于甲醇转化，而重组醇氧化酶则因其无需辅因子即可与氧气发生氧化反应、降低了辅因子需求以及有利的热力学条件而成为一种有吸引力的替代选择。由甲醇氧化产生的甲醛作为一种通用的 C1 中间体，能够通过缩合反应形成更高价值的化合物。本综述总结了近期的酶学进展、多步骤甲醇升级途径以及设计原则，并讨论了可持续甲烷增值的当前挑战和未来方向。
03
合成生物学医疗
14.Microb Cell Fact. 2026 May 7. doi: 10.1186/s12934-026-03022-w.
通过合成生物学调控手段对益生菌进行重新编程，以实现尿酸模块化降解及高尿酸血症的治疗。Reprogramming probiotic for uric acid modular degradation and hyperuricemia treatment by synthetic biology regulation.
Zhou J(1)(2), Cheng X(1)(2), Chen L(3)(4)(5)(6)(7), Wang Y(8)(9)(10)(11)(12), Ding Q(13)(14)(15)(16)(17).
高尿酸血症已成为第四大常见代谢性疾病，因此需要开发更安全、更有效的治疗策略。在本研究中，我们构建了一种表达 PucL 和 PucM 酶的重组益生菌菌株，该菌株在体外的尿酸降解率达到了 65%。为了进一步提高这种活性，我们通过使用三种不同强度的核糖体结合位点（RBS）——RBS 29、RBS 31 和 RBS T7——对 pucL 和 pucM 的表达水平进行模块化优化，从而实现了高效的尿酸降解。通过过表达尿酸转运基因 ygfU 和氢过氧化物分解过氧化氢酶基因 katG，进一步提高了尿酸降解效果。此外，我们还对高尿酸血症的小鼠模型中的工程化大肠杆菌 Nissle 1917 进行了评估；使用优化后的益生菌治疗使血清尿酸水平降至 39.11 毫克/升，与对照组相比降低了 15.98%。进一步的分析表明，这种经过改造的细菌通过调节厚壁菌门与拟杆菌门的比例、增加微生物多样性以及促进有益菌种的生长，来改善高尿酸血症。总体而言，这项研究建立了一个用于尿酸降解的工程益生菌细胞工厂，并展示了微生物对高尿酸血症进行修复的初步概念。
15.Curr Opin Chem Biol. 2026 May 4;93:102690. doi: 10.1016/j.cbpa.2026.102690.
基因编码扩展：将合成生物学的精确性与细胞的复杂性相结合，以揭示疾病背后的分子机制。Genetic code expansion: Bridging synthetic biology precision and cellular complexity to decipher molecular mechanisms of diseases.
Phromkrasae W(1), Bertacchi M(2), Studer M(2), Chakrabandhu K(3).
Author information: (1)Department of Anatomy, Faculty of Medicine, Khon Kaen University, Khon Kaen, Thailand. (2)Université Côte d'Azur, CNRS, Inserm, iBV, Nice, France. (3)Université Côte d'Azur, CNRS, Inserm, iBV, Nice, France. Electronic address: Krittalak.CHAKRABANDHU@univ-cotedazur.fr.
尽管生物医学研究取得了重大进展，但要解析与疾病相关的分子通路仍颇具挑战性，原因在于通路存在冗余性、蛋白质间短暂的相互作用，以及现有工具在空间和时间上的精度有限。基因编码扩展（GCE）通过允许在特定位置引入非标准氨基酸来解决这些局限性，这些非标准氨基酸能够直接在活体系统中赋予蛋白质新的化学、光物理或调节特性。这种能力为研究细胞环境中的动态蛋白质相互作用、翻译后修饰和信号事件提供了独特的途径。在此，我们重点介绍了 GCE 的最新进展，这些进展特别适用于在越来越接近生理条件的环境中研究疾病生物学，并讨论了限制其更广泛应用的关键挑战，同时概述了新兴的方法，使该技术成为一种变革性的合成生物学平台，用于对疾病过程的机制进行剖析。
16.Chembiochem. 2026 May 14;27(9):e202500898. doi: 10.1002/cbic.202500898.
基于酿酒酵母全细胞工厂合成原料药胺类中间体。Synthesis of Amines for Active Pharmaceutical Ingredients Using the Whole-Cell Factory Saccharomyces Cerevisae.
Kwiatos N(1), Ossel S(1), Mutti FG(1).
Author information: (1)Van 't Hoff Institute for Molecular Sciences, HIMS-Biocat, University of Amsterdam, Science Park 904, Amsterdam, Netherlands.
全细胞生物催化技术，可为制备医药领域常用的手性胺类及氨基酸化合物，提供一种相较于传统化学合成更为绿色可持续的替代方案。酿酒酵母凭借耐受性强、基因操作简便以及公认安全（GRAS） 的特性，已成为极具优势的微生物底盘细胞。本文为短篇综述，梳理了酿酒酵母在胺类化合物生物催化领域的代谢工程与基因工程最新研究进展，重点阐述如何突破酶基因表达、辅酶再生、前体物质分流等技术瓶颈。第一部分介绍当前主流的工程菌株构建技术，包括基因组编辑、基因表达优化（拷贝数、启动子、终止子、密码子偏好性改造）与代谢工程改造（通路平衡、区室化调控、辅酶供给、转运蛋白、辅助酶及基于信号肽的酶定位改造）。上述技术可有效提升产物收率，实现复杂胺类化合物的合成。主体部分系统评述经改造酿酒酵母可合成的各类化合物，涵盖多种胺类、氨基醇及氨基酸，如L - 肉碱、麦角硫因、卤代色胺、血清素、裸盖菇素、亚精胺、L - 鸟氨酸与菌孢素衍生物；同时也综述了托品类衍生物（莨菪碱、东莨菪碱）、麦角生物碱等复杂生物碱的生物合成研究。文末总结了现阶段存在的挑战，并展望未来发展方向，提出结合系统生物学与合成生物学技术，有望将酿酒酵母打造为可规模化应用的工业级胺类化合物生产平台。
17.Neural Regen Res. 2026 May 14. doi: 10.4103/NRR.NRR-D-25-01801.
基于合成生物学的生物启发式 RNA 治疗药物递送系统在神经修复中的应用。Synthetic biology-driven bioinspired delivery systems for RNA therapeutics in neural repair.
Shen J(1)(2)(3), Qu C(4), Wang Y(5), Lu Z(6)(7), Zhao R(1)(2)(3), Yang S(1)(2)(3), Wang S(1)(2)(3), Zhang H(1)(2)(3), Li Y(1)(2)(3), Kong X(1)(2)(3), Cheng X(4), Zhang X(6)(7).
RNA 疗法为神经修复带来了变革性的潜力。然而，各种递送方面的难题仍然阻碍着 RNA 疗法的临床转化。合成生物学作为一个跨学科的前沿领域，通过采用模块化设计和合理工程的方法来改进递送系统。这种方法使得这些系统在效率、精度和可编程性方面都有了更大的提升。这篇综述探讨了基于合成生物学的仿生递送系统在神经修复中的应用。首先，这篇综述概述了 RNA 疗法在神经修复中所面临的挑战：全身给药会受到血脑屏障和血神经屏障的阻碍；局部给药面临组织穿透和扩散有限的问题；鼻内给药效率低下；临床转化还需要解决安全性问题以及符合良好生产规范的标准化生产需求。其次，这篇综述描述了基于合成生物学的仿生递送策略，这些策略结合了模块化设计、仿生合成和生物工程方法。第三，本综述介绍了合成生物学在神经修复药物输送系统中的创新应用，其遵循“设计-构建-测试-学习”循环模式。该循环将基本的生物学机制与人工智能辅助的计算工具相结合，以优化配方，同时处理在中枢神经系统中部署生物电路的复杂性问题。第四，本综述通过借鉴商业产品和临床试验的见解来评估临床转化的格局。它考虑了诸如化学、制造和控制要求、基于平台的监管途径以及与工程细胞疗法相关的伦理问题等重要因素。最后，本综述从合成生物学基于 RNA 的治疗在神经修复方面的潜力角度进行了阐述，强调了重大的技术创新。确定了可以解决的三个主要挑战：（1）通过合成生物学的设计来克服中枢神经系统输送的挑战；（2）使用“设计-构建-测试-学习”框架将机制见解转化为实际应用；并且（3）使新的给药方法与复杂的监管途径相匹配。这篇综述的主要贡献在于创建了一个系统工程框架，该框架将 RNA 给药转化为可编程的生物机器。该框架强调了设计-构建-测试-学习的循环，并融入了人工智能辅助工具，从而推动了中枢神经系统给药技术的发展，特别是在神经修复方面。
18.Curr Opin Microbiol. 2026 Apr 30;91:102759. doi: 10.1016/j.mib.2026.102759.
从已知的已知到未知的未知：合成生物学在抗菌药物发现方面的路径。From known knowns to unknown unknowns: synthetic biology paths to antimicrobial discovery.
Chen S(1), Xiang H(2), Chen Y(1), Bode HB(3), Shi YM(4).
“结构已知”和“结构未知”长期以来一直作为天然产物的二元分类标准。然而，随着合成生物学（SynBio）的出现，这种简单的分类界限正在被重新划定，因为合成生物学不仅拓展了我们能够观察到的内容，也拓展了我们能够构建的内容。为了反映这一变化，我们提出了一个以合成生物学为中心的框架，该框架沿着两个维度——化学新颖性和工程可实现性——对抗菌天然产物进行分类，从而划分出四个象限：（i）已知的已知物，即主要通过途径重构和生产菌株优化来获取的已充分表征的天然产物；（ii）未知的已知物，即具有已确立的多样化途径但化学和功能结果不确定的可工程化支架；（iii）已知的未知物，即具有先例但因缺乏可转移的工程途径而尚未实现的结构，通常是因为相关的耦合逻辑尚未转化为实用的工程手段；（iv）未知的未知物，即需要通过最小的化学、遗传或机制锚点来识别的意外支架，在进行工程之前需要对其进行确认。由于这些象限是动态变化而非固定不变的，因此随着发现、路线构建以及结果可预测性的提升，化合物可能会在该框架内发生转移。这个二维图谱突出了互补的合成生物学策略，从优化现有抗生素到获取首创性化合物，这些策略或许有助于指导应对当前抗药性挑战的工作。
19.Biotechnol Adv. 2026 May 4;90:108916. doi: 10.1016/j.biotechadv.2026.108916
益生菌：从天然到人工制造。Probiotics: From natural to artificial.
Liu LH(1), Zhang X(2), Huang Y(3), Chen R(3), Huang J(3), Wang S(4), Li W(5), Jiang A(6).
益生菌是活的微生物，它们通过维持肠道平衡、调节免疫功能以及产生有益的代谢产物（包括短链脂肪酸、生物活性肽和细胞外多糖）等方式，为人体带来显著的健康益处。大多数天然分离的益生菌都存在功能特异性差、抗逆性不足以及表现欠佳等问题。在多组学、诱变育种和合成生物学等领域的推动下，该领域已从传统的天然筛选转向了对人工益生菌的合理设计和构建。本综述系统地总结了开发高性能人工益生菌的核心技术，包括人工智能、高通量筛选、定向进化、基因工程以及无痕基因编辑和原位工程。人工益生菌的应用涵盖了肠道-器官轴调节、药食同源发酵、靶向疾病治疗、药物输送以及环境生物修复等方面。我们还探讨了与生物安全性评估、监管政策、体内适应性以及剂量调节相关的重大挑战。最后，我们强调了朝着个性化益生菌发展的未来方向，旨在为下一代人工益生菌的研究、临床转化和工业应用提供理论指导路线图。
04
基因线路
20.Adv Sci (Weinh). 2026 May 7:e24319. doi: 10.1002/advs.202524319.
在细菌中构建一种光遗传学 pH 调节器。Engineering an Optogenetic pH-Modulator in Bacteria.
Kuang J(1), Armendarez OJ(1), Chang WT(1), Hausladen MM(2), Bonanno S(3), Wilson DJ(2)(4), Joshi NS(1)(3), Deravi LF(1).
Author information: (1)Department of Chemistry and Chemical Biology, Northeastern University, Boston, Massachusetts, USA. (2)Kostas Research Institute, Northeastern University, Burlington, Massachusetts, USA. (3)Department of Bioengineering, Northeastern University, Boston, Massachusetts, USA. (4)Department of Chemical Engineering, Northeastern University, Boston, Massachusetts, USA.
在许多自然存在的生物体中，细胞通常会协同工作，以动态且可逆的方式控制其细胞外的 pH 值。然而，在合成生物学领域，这种能力尚未得到充分探索。在此，我们试图设计一个微生物系统，使其能够在无需过多人工干预的情况下，以最低限度的人为干预切换到两种状态——高细胞外 pH 值和低细胞外 pH 值。我们通过以下方式实现这一目标：（1）设计一个基因线路，该回路在光诱导启动子的控制下产生重组脲酶；（2）在脲酶上添加降解标签，以加速从高 pH 值到低 pH 值的转变；（3）优化多种环境因素，包括培养基成分、补充速率和光照模式。该系统在产生脲酶时会提高 pH 值，并分解培养基中的尿素以产生氨；当脲酶的产生停止时，细胞自身的代谢过程会作为副产物降低 pH 值。我们证明，优化后的系统能够连续运行长达 14 天，且性能几乎没有下降。总的来说，我们的系统在人工生物系统中实现了模拟的酸碱度控制，并指出了在非典型实验室操作环境中使用此类系统所面临的挑战及可能的解决方案。
21.Curr Opin Chem Biol. 2026 May 29;93:102701. doi: 10.1016/j.cbpa.2026.102701.
用于调控细胞功能的合成 DNA 线路。Synthetic DNA circuits for programming cell functions.
Wang M(1), Tang W(1), Jiang S(1), Wei P(2).
合成生物学旨在将活细胞重新设计成能够执行复杂生物任务的自主计算平台。在此框架下，基于核酸的可编程逻辑网络已发展成为构建智能细胞系统的多功能分子控制层，具备前所未有的精度、互斥性和互操作性。在此，我们重点介绍分子编程的最新进展，关注将合成 DNA 线路整合到细胞环境中以实现细胞功能的逻辑控制。我们首先概述了基本的构建模块——包括链置换、逻辑门、放大器和神经形态架构，然后探讨了将这些组件与内源性途径相连接的策略。目前，该领域正从体外演示向原位功能实现转变，这得益于合成生物学中基于核酸工程的成熟发展。最终，这些可编程分子控制器使细胞行为能够得到合理设计，为下一代精准治疗和自主生物制造铺平了道路。
22.Trends Biotechnol. 2026 May 5:S0167-7799(26)00142-3. doi: 10.1016/j.tibtech.2026.04.007.
一种源自细菌的群体感应平台能够实现酵母细胞的动态代谢调控。A bacterial-derived quorum-sensing platform enables dynamic metabolic control in yeast.
Zhai H(1), Liu X(1), Guo P(1), Guo Y(1), Yang X(2), Qi Q(1), Nielsen J(3), Liu Z(4), Chen Y(5), Hou J(6).
代谢途径的动态调节对于优化微生物的生产至关重要，然而在真核微生物中，强大的群体感应（QS）系统却仍较为缺乏。在此，我们通过重新利用非标准的 RpaI/RpaR 系统（一种 LuxI/R 型的 QS 系统）在酿酒酵母中建立了一个源自细菌的 QS 平台，该系统会产生作为信号分子的对香豆酸基-组氨酸乳酮，从而绕过了阻止真核生物中细菌 QS 功能的基本代谢障碍。该工程化的电路具有低泄漏、高灵敏度和广泛的动态范围。通过将 QS 与信号放大和规律间隔短回文重复序列（CRISPR）干扰模块相结合，我们创建了一个双功能级联系统，能够实现自主的转录激活和抑制。这个 QS 平台能够实现生长与生产的分离，并在基线和高产菌株中提高了柔松菊苷、香叶醇和 3-羟基丙酸的产量。我们的工作在酵母中建立了功能性的细菌 QS 系统，并扩展了真核宿主的合成生物学工具包。
23.Biotechnol Adv. 2026 May 14:108924. doi: 10.1016/j.biotechadv.2026.108924.
植物中可预测和可编程的基因线路。Toward predictable and programmable genetic circuits in plants.
Kong C(1), Zhang J(2).
Author information: (1)Beijing Life Science Academy, Beijing, China. Electronic address: kongci@blsa.com.cn. (2)Beijing Life Science Academy, Beijing, China. Electronic address: zhangjf@blsa.com.cn.
可预测的设计是实现植物遗传电路潜力的关键，它将调控结构与表型结果相联系。尽管在基因部件和电路构建方面取得了迅速进展，但大多数植物电路仍通过经验优化来开发，这限制了其可扩展性、可复用性和可预测性。在这篇综述中，我们探讨了植物中定量预测为何仍然具有挑战性，并在新兴的定量工程框架内组织了近期的进展。我们讨论了基因组和表观遗传背景、发育进程、空间组织以及环境变异性如何影响电路行为，以及如何超越定性切换，朝着定量感知、信息处理和基于模型的设计迈进的策略。实现可预测的电路行为将需要定量表征、标准化测量、多尺度建模和考虑细胞和生理背景的迭代设计工作流程。随着植物合成生物学从模型系统拓展至农作物和田间环境，其预测性能还将取决于物种特有的生理特性以及不断变化的环境条件。自动化、高通量表型分析以及人工智能辅助建模很可能会变得越来越重要，以便在不同生物系统和环境条件下提取可转移的设计原则。综合来看，这些进展将使植物合成生物学中的预测性成为一项系统层面的工程挑战，需要在基因、生理和环境等不同尺度上进行协调的定量设计。
24.Angew Chem Int Ed Engl. 2026 May 6:e4174230. doi: 10.1002/anie.4174230.
让光出现吧！将光视为合成细胞中的引擎与调节器。Let There be Light! Light as an Engine and Regulator in Synthetic Cells.
Allen ME(1), Frank S(1), Louis M(1), Saha A(1), Heidari A(1), Wegner SV(1).
Author information: (1)Institute of Physiological Chemistry and Pathobiochemistry, University of Münster, Münster, Germany.
由特定分子组件构成的合成细胞旨在模仿活细胞的特征、形态和功能。光作为一种独特精确、具有双向作用且非侵入性的刺激手段，被用于调节和为这些系统提供能量，从而实现化学不均匀性和处于非平衡状态的特性，这对于许多细胞过程而言是至关重要的。本综述重点介绍了光在合成细胞中帮助重现的生物行为和功能，包括分隔、能量供应和代谢、蛋白质合成、通信、生长、形状变化和分裂以及运动。我们考察了纳入合成细胞的光响应性组件的广泛范围，涵盖可光切换和可光裂解的小分子、可光切换蛋白质、光催化剂、纳米粒子以及光合细胞器或生物体。最后，我们从波长、可逆性、集成、生物相容性、多色调节和生物混合策略等方面探讨了关键的设计考虑因素。这些进展共同为实现更具活力、能源自给且可编程的合成细胞开辟了充满希望的路径，这将有助于我们更深入地理解细胞的功能，并为新兴的生物技术应用提供支持。
05
合成生物学与AI
25.Front Bioeng Biotechnol. 2026 Apr 20;14:1705143. doi: 10.3389/fbioe.2026.1705143. eCollection 2026.
在合成生物学、人工智能和日益严峻的威胁时代，提升治理能力。Improving governance in the age of synthetic biology, artificial intelligence, and diverging threats.
Sabra DM(1), Frieß JL(2), Giese B(2), Jeremias G(1).
Author information: (1)Carl Friedrich von Weizsäcker-Center for Science and Peace Research (ZNF), Hamburg University, Hamburg, Germany. (2)Institute of Safety and Risk Sciences, BOKU University, Vienna, Austria.
引言：合成生物学（SynBio）及其他新兴与交叉技术，如人工智能（AI）、增材制造（3D打印）和纳米技术，正以前所未有的速度推动科技进步。然而，这些前景广阔且具有突破性的进展也可能带来新的生物风险，包括可能发展出由合成生物学支持的生物武器（BW）。方法：我们采用德尔菲法，咨询了来自不同相关领域的13位专家。该多阶段流程包括文献综述、专家访谈、两轮专家调查以及两次研讨会。结果：我们确定了一致的生物威胁优先级，并制定了基于共识的政策建议。在此基础上，我们构建了一种新型的混合治理框架。我们的主要建议包括一个多维度、综合性的方法，包含四个连续且迭代的组成部分：提高公众意识；建立完善的培训与监测体系，以加强生物安全措施；制定并实施灵活的治理框架；以及加强国际条约，例如《生物武器公约》（BWC）。结论：我们认为这些相互关联、不可或缺的组成部分彼此依赖，同等重要。在合成生物学、人工智能驱动的生物工程以及生物技术民主化日益发展的时代，落实这些建议将更有效地防范这些技术在生物武器发展与扩散背景下被滥用的风险。
26.Curr Opin Biotechnol. 2026 May 1;99:103503. doi: 10.1016/j.copbio.2026.103503.
人工智能驱动的工程生物学与全球范围内网络化自主生物工厂相关新兴技术的融合。The convergence of AI-driven engineering biology and emerging technologies advancing globally networked autonomous biofoundries.
Cochrane RR(1), Dos Santos LV(1), Cai Y(2).
Author information: (1)Manchester Institute of Biotechnology, University of Manchester, 131 Princess Street, Manchester M1 7DN, UK. (2)Manchester Institute of Biotechnology, University of Manchester, 131 Princess Street, Manchester M1 7DN, UK. Electronic address: yizhi.cai@manchester.ac.uk.
自从合成生物学出现以来，生物工厂便作为能够在全球范围内扩展工程生物学的支撑性基础设施而不断发展。诸如“基因组工程写入计划”、“JCVI-syn3.0”、“Sc2.0”、“合成苔藓”以及“合成人类基因组计划”等具有里程碑意义的举措，极大地提高了构建染色体大小的 DNA 的可行性，并揭示了基因组功能和设计的关键原则。然而，细胞系统的内在复杂性以及实验设计-构建-测试-学习循环的资源密集型特性仍然限制了创新。近年来，人工智能（AI）、全细胞建模和数字孪生技术的进展如今为能够自我改进、由人工智能驱动的生物工厂创造了机会，这些生物工厂能够将计算机设计和验证与微型化和自动化的体外测试无缝集成。本综述概述了塑造人工智能驱动的合成生物学的技术，强调了它们与自动化、数字化和微型化相结合，以实现完全自主的生物工厂，这种生物工厂能够在单一的自适应框架内统一计算设计、自动化制造和数据驱动的学习。
27.Metab Eng. 2026 May 27:S1096-7176(26)00069-8. doi: 10.1016/j.ymben.2026.05.009.
深度学习技术能够开发出序列差异化的合成启动子，从而助力链霉菌天然产物的工程化研究。Deep learning unlocks sequence-divergent synthetic promoters to empower Streptomyces natural product engineering.
Zhou Q(1), Wang Y(2), Dong J(3), Zhao X(1), Guo AJX(4), Wang X(5), Luo Y(6).
链霉菌因其无可比拟的生物活性天然产物生成能力而闻名，使其成为工业抗生素制造的理想选择。然而，与大肠杆菌和酵母相比，链霉菌在基因工具开发方面落后，因为其启动子往往受到范围狭窄的强度、低可用性和极小多样性的限制，从而阻碍了先进的合成生物学应用。深度学习驱动的序列设计彻底改变了基因部件工程，为启动子性能提供了前所未有的控制能力。利用深度生成模型，我们计算设计了 10 亿个启动子序列，从中选取了 100 个进行了实验验证，其中 92% 在令人印象深刻的 17100% 动态范围内表现出活性（相对于 ermE*p 参考值，范围为 0.08 至 17.10 倍），其中包括 7 个变体优于强大的 kasO*p 基准。值得注意的是，这些合成启动子在四种具有不同进化关系的链霉菌宿主中都保持了强大的功能，同时与天然基因组的序列同源性极低。最为重要的是，它们的实施极大地提高了高价值化合物的浓度：抗真菌的多环四元大环内酯类化合物增加了 28.6 倍，抗生素达普霉素提高了 25.7 倍，免疫抑制剂雷帕霉素则增加了 6.1 倍，这表明它们在代谢工程中的变革潜力。本研究建立了首个针对链霉菌的由人工智能生成的启动子库，突显了机器学习如何能够同时实现前所未有的设计效率、广泛的序列多样化以及精确性能调优。
06
合成生物学材料
28.Adv Mater. 2026 May 17:e73293. doi: 10.1002/adma.73293.
抗冻材料的开发与应用：从天然到设计。Development and Applications of Antifreeze Materials: From Nature to Design.
Zhang X(1), Tian Y(1), Yang H(1), Jiang X(1), Li Y(1), Huang X(1), Yang J(1), Zhang L(1)(2).
Author information: (1)Department of Bioengineering, School of Synthetic Biology and Biomanufacturing, State Key Laboratory of Synthetic Biology, and Frontier Science Center for Synthetic Biology, Tianjin University, Tianjin, China. (2)Haihe Laboratory of Sustainable Chemical Transformations, Tianjin, China.
冰的形成在多个领域都带来了重大挑战，包括生物医学、食品工业、基础设施和智能传感器等领域，其中寒冷环境可能会引发严重的功能和安全问题。开发有效的防冻材料已成为当务之急。在这方面，大自然提供了宝贵的启示，它从微生物到植物和鱼类等不同生物中演化出了多种耐寒生物。在这些生物体内，负责耐寒能力的关键小分子和大分子已逐步被识别出来。受此启发，近年来通过生物制造或化学合成设计并合成了一系列高性能防冻材料。本综述重点介绍了防冻材料的显著进展，追溯其从自然模型到合理设计系统的演变过程：（1）天然防冻材料及其机制见解，重点在于抑制冰形成的分子原理；（2）基于新兴结构-活性关系的防冻蛋白的生物制造和合理设计。（3）受自然启发的合成抗冻材料，例如聚合物、水凝胶和弹性体；以及（4）在冷冻保存、食品保鲜、防冰涂层和耐冻结柔性传感器等领域的关键应用。尽管已经取得了显著的进展，但本综述也探讨了将这些实验室创新成果转化为可大规模应用的挑战。
29.J Microbiol Biotechnol. 2026 May 25;36:e2604057. doi: 10.4014/jmb.2604.04057.
尼龙的微生物和酶降解：机制、多样性及生物技术应用。Microbial and Enzymatic Degradation of Nylon: Mechanisms, Diversity, and Biotechnological Application.
Jung SY(1), Kim MS(1), Yun SD(2), Son HF(1)(3)(4), Yeom SJ(1)(3)(4).
Author information: (1)Department of Biological Sciences and Biotechnology, Graduate School, Chonnam National University, Gwangju 61186, Republic of Korea. (2)KAIST InnoCORE Artificial Cell Initiative, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), Daejeon 34141, Republic of Korea. (3)School of Biological Sciences and Technology, Chonnam National University, Gwangju 61186, Republic of Korea. (4)Institute of Synthetic Biology for Carbon Neutralization, Chonnam National University, Gwangju 61186, Republic of Korea.
尼龙是最早被广泛使用的基于高结晶性和耐磨性合成聚合物之一，其特性使其在汽车、服装和消费品等行业得到广泛应用。尼龙固有的化学和结构稳定性使其极难被生物降解，从而导致其在各种环境中大量积累。因此，尼龙的生物降解引起了广泛关注，被视为一种潜在的途径，可减少环境持久性，并支持可持续的回收和再利用策略。这篇综述总结了尼龙的生物降解情况，指出了当前研究的局限性，并提出了一个基于生物化学的框架，将微生物和酶学机制与回收/再利用策略联系起来。我们强调了五个关键要素，即微生物多样性、酶学策略、尼龙的再利用、未来挑战以及基于生物化学的方法用于尼龙的生物降解。我们强调了对尼龙与降解尼龙的酶之间的分子层面关系进行研究的必要性。将分子视角引入尼龙的生物降解过程中，使该领域能够构建出超越间接尼龙降解指标的可持续尼龙回收系统。同时，这还能够实现高效且可持续的尼龙回收系统的合理设计。通过采用并构建系统层面的框架，本综述旨在指导进一步尼龙生物降解研究中的性能提升和可扩展性。
07
合成生物学食品
30.Trends Biotechnol. 2026 May 28:S0167-7799(26)00186-1. doi: 10.1016/j.tibtech.2026.05.001.
通过在高蛋白支架中利用姜黄素驱动的代谢重编程来生产高品质的培养肉。Engineering high-quality cultured beef through curcumin-driven metabolic reprogramming in a high-protein scaffold.
Wang D(1), Li M(1), Ma J(1), Zhao Y(1), Du G(2), Zhou J(3), Chen J(2), Guan X(4).
通过体外培养动物细胞而获得的“培养肉”正逐渐成为传统肉类的可持续替代品。尽管在生产规模扩大方面取得了显著进展，但肌源性分化效率低下仍然是实现消费者可接受的品质所面临的关键障碍。在此，我们阐明了代谢重编程和线粒体重塑在肌源性发育中的关键作用，并揭示了分化第 1 天是关键的过渡窗口。然后，我们确定姜黄素是一种强大的天然化合物，能够促进线粒体重塑和代谢重编程，从而促进肌管的形成和成熟。同时，我们开发了一种基于酵母蛋白的可食用高蛋白支架，并将其与姜黄素介导的肌源性诱导相结合。最后，我们成功地生产出了富含有序排列肌管的培养牛肉，其营养和感官特性与传统牛肉极为接近。我们的工作为有效肌源性发育的代谢调节提供了新的见解，并为高质量培养肉的生产提供了一种可行的策略。
31.J Agric Food Chem. 2026 May 25. doi: 10.1021/acs.jafc.6c00333.
下一代乳酸菌的合成生物学：塑造食品未来的基因工程。Synthetic Biology for Next-Generation Lactic Acid Bacteria: Engineering the Future of Food.
Li M(1), Naeem M(1), Guo Z(1), Dong T(1), Zhu X(1), Hussain N(1), Ni Z(1), Chen H(1).
Author information: (1)School of the Life Sciences, Jiangsu University, Zhenjiang, Jiangsu Province 212013, China.
乳酸菌（LAB）作为食品工业中的关键微生物之一，在功能性食品发酵中发挥着至关重要的作用。然而，当前的乳酸菌菌株受到诸如质粒不稳定、基因表达效率低下以及代谢通路调控复杂等挑战的限制，这阻碍了它们更广泛的应用。本综述概述了乳酸菌的传统应用，并强调了当前限制其有效使用的局限性。然后，它重点介绍了通过基因编辑、代谢工程和基因线路等手段利用合成生物学驱动的策略来精确设计和扩展功能的方法。最后，本综述讨论了如何提高乳酸菌的基因表达效率以及利用定向进化来优化外源基因的使用，为未来在个性化食品应用开发方面的研究提供了视角。合成生物学的新兴工具将进一步提高生产效率和产品多样性，并满足消费者对高质量、多功能和个性化食品的需求。
08
合成生物学检测与诊断
32.Curr Opin Biotechnol. 2026 May 23;100:103518. doi: 10.1016/j.copbio.2026.103518.
面向无细胞诊断的分子分类体系结构。Toward molecular classification architectures for cell-free diagnostics.
Lee J(1), Lee JW(2).
Author information: (1)Department of Chemical Engineering, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), Pohang 37673, Republic of Korea. (2)Department of Chemical Engineering, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), Pohang 37673, Republic of Korea; Synthetic Biology Program, Graduate School of Convergence Science and Technology, POSTECH, Pohang 37673, Republic of Korea. Electronic address: jeongwook@postech.ac.kr.
无细胞诊断技术已发展成为用于现场检测的低成本、可部署的平台，但大多数系统仍围绕单个分析物检测进行设计，而非满足临床诊断所需的多指标决策要求。本综述提出，下一步的转化步骤是从多重检测转向分子分类架构，将多个生物标志物输入转化为样本到结果的诊断判断，无需外部计算。为了阐明这一点，我们将新兴能力组织成一个三层的分子决策路径，并评估每一层在整合方面所取得的进展程度。用于输入格式化、组合状态区分和输出分类的核心分子模块各自正在发展，但尚未相互连接，我们确定在各层之间保持决策的准确性是该领域的核心转化挑战。
33.Nat Commun. 2026 May 29. doi: 10.1038/s41467-026-73810-w.
具有生物发光特性的监测植物能够自主检测病毒感染情况。Bioluminescent sentinel plants enable autonomous diagnostics of viral infections.
Calvache C(#)(1)(2), Rodriguez-Rodriguez M(#)(1)(3), Vazquez-Vilriales V(#)(1)(3), Garcia-Perez E(1)(4), Fleiss A(5), Ezzeddin-Ayoub M(6), Pasin F(1)(7), Daròs JA(1), Sarkisyan KS(5), Orzaez D(8), Vazquez-Vilar M(9).
通过合成基因程序改造的植物能够改变我们监测和管理农作物害虫及病害扩散的方式。在此，我们在尼古丁草本植物中建立了一个生物发光平台，基于真菌生物发光途径（FBP）实现自主病毒检测。我们首先证明，重组病毒能够传递缺失的途径组件，从而建立了一个用于空间分辨率追踪感染动态的方法学框架。利用这一起点，我们开发了一个双输出哨兵线路，该线路使用一个蛋白酶响应型生物发光共振能量转移（BRET）模块，通过病毒触发的发光光谱变化来报告感染情况。在未感染的情况下，植物会发出稳定的黄色光芒，表明系统完好无损。一旦被多环病毒感染，由病毒编码的 NIa 蛋白酶切割 BRET 融合体会激活一种可使用低成本成像检测到的明显颜色变化。这种模块化设计与携带特定蛋白酶的其他病原体兼容，并支持未来的多重检测策略。我们的研究结果表明，合成的预警基因线路具有作为精准作物保护的自主生物传感器的潜力。
