上海
2026年5月26日，由中国科学院深圳先进技术研究院刘陈立研究员领衔，联合来自中国、日本、韩国、新加坡、马来西亚、泰国亚洲六国100多个实验室组成的“亚洲合成细胞联盟”（SynCell Asia Initiative），在Nature Biotechnology上发表题为A framework for building a synthetic cell from theSynCellAsia initiative的文章。该文勾勒了未来十年亚洲在合成细胞领域的研究路径，标志着亚洲在合成生命这一全球前沿领域实现了从分散探索到协同攻坚的历史性跨越，有望为人工合成单细胞生命这一命题贡献亚洲智慧与时代担当。
从零开始，利用磷脂、蛋白质、DNA等生物大分子“自下而上”人工构建单细胞生命，是生命科学最具挑战的基础科学目标之一，也是人类掌握生命底层设计法则的重要检验。这一研究不仅将革新我们对“生命是什么”的认识，更将在生物制造、生物医药等领域催生真正可编程、可定制的功能细胞，从而驱动基础科学与生物技术的系统性变革。
过去几十年间，全球合成细胞研究格局逐步形成。欧洲的MaxSynBio、BaSyC、EVOLF，美国的Build-a-Cell等项目通过实验室攻关及跨机构协作在各功能模块的研发取得进展，然而，如何将各功能模块在时空上演进式整合为完整细胞，仍是全球尚未突破的系统级瓶颈。而在亚洲，中国建立了大规模生物铸造厂和合成生物学定量建模框架；日本在重构中心法则系统方面处于国际领先地位，开发了PURE系统及核糖体组装技术；韩国与新加坡则在AI驱动的代谢原型构建和自动化DNA合成方面具有突出优势。但由于长期缺乏有效协同，区域内优势未能形成合力。
在此背景下，2023年刘陈立研究员倡议并牵头，联合六国科学家正式成立“亚洲合成细胞联盟”。在随后多次举办的SynCell Asia Workshops中，联盟成员围绕合成细胞的核心科学问题展开深入讨论与思想碰撞，不断凝聚共识、明晰路径，逐步形成了具有亚洲视角与区域特色的科学主张与行动纲领，并绘制出该技术路线图。在具体的科学路径上，技术路线图首次系统提出了构建合成细胞所面临的四大核心挑战：其一是代谢连续性，当前的无细胞系统依赖外源底物，无法实现能量的持续再生与代谢循环，从根本上限制了合成细胞的长期自主运行；其二是核糖体自主再生，缺乏分子伴侣等辅助因子，难以自我维持蛋白质合成；其三是模块设计规则缺失，如膜扩张与分裂过程中的力学耦合机制仍未厘清，导致模块间难以实现功能耦合；其四是时空协调机制复杂，在合成环境中DNA复制、染色体分离与细胞分裂等关键过程难以精确协同。
为应对这些挑战，技术路线图提出了一种以跨境协作、基础设施共享与开放标准为特征的新型研究范式，构建起以人工智能驱动的生物铸造厂为核心、采用“中央工厂+分布式工作站”跨国协作模式的研究架构。该架构统一制备标准化底盘与试剂，形成闭环的“设计-合成-测试-学习”（DBTL）循环，并依托“单合成细胞组学”为机器学习提供高维数据支撑。在理论方法层面，技术路线图主张融合基于机制理解的“白箱模型”与数据驱动的“黑箱模型”，以系统揭示合成细胞的设计约束。针对模块间互作的不可预测性，提出通过对跨尺度涌现功能进行高通量人工选择，为构建复杂细胞开辟了全新的方法论路径。
基于以上思路，文章进一步提出了跨度为10年的两阶段目标（图1）。
第一阶段的目标是构建“原始细胞”（ProtoCell），确立稳定的磷脂囊泡结构、含至少200个基因的最小基因组、≥90%的蛋白质由无细胞转录翻译系统表达，并具备关键代谢物的内源合成能力。并构建其“数字孪生”模型，探索力学信号与生化信号如何协同调控细胞分裂。
第二阶段迈向“自主细胞”（AutoCell），核心是实现内源性、基因组编码的核糖体再生系统，使合成细胞摆脱外源表达依赖，具备真正的自我复制能力。自主细胞需完成10次以上连续、协调的生长-分裂周期，并具备在环境选择压力下的演化能力及群体行为的涌现。
该技术路线图根植于亚洲各国在技术能力上的高度互补性，确立了以跨境协作、共享基础设施和开放标准为核心的新型研究范式。技术路线图提出的从原始细胞到自主细胞的两阶段战略，及以中心化AI驱动生物铸造厂为枢纽的系统集成方案在全球范围内尚无先例，直接回应了模块间无法耦合的痛点，体现了亚洲在科研协作模式上的原创探索。发展这一研究范式，将推动合成细胞研究从分散、模块化的局部探索，向系统化、标准化的协同构建转变，使其成为驱动定量生物学、人工智能与生物制造等多领域交叉发展的共同基石，为基础生命科学原理与生物技术的发展开辟全新路径。
图1：亚洲合成细胞技术路线图的10年计划
中国科学院深圳先进技术研究院刘陈立研究员为本文唯一通讯作者，戴卓君研究员为第一作者，亚洲细胞联盟全体代表成员共同参与撰写。亚洲合成生物学协会（ASBA）与全球生物铸造联盟（GBA）为合作提供了重要框架，推动了亚洲合成细胞联盟的发起。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41587-026-03153-w
制版人： 十一
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