聚焦“四个面向”，深圳先进院率先布局“合成生物学+脑科学”未来赛道

光明科学城启动区合成生物、脑大设施实景图

作为两大平行论坛的主办单位，中国科学院深圳先进技术研究院（简称“深圳先进院”）一直以来都以“四个面向”为指引，坚持科学与产业一体设计、一体推进，通过借力粤港澳大湾区、全国乃至国际高端智库资源，致力为合成生物学、脑科学两大未来学科的前沿科研与产业发展贡献可借鉴、可复制、可推广的“深圳样板”。

2019年11月7日，深圳先进院刘陈立研究员与美国研究团队合作，经过5年时间的大量进化生物学、定量生物学和合成生物学研究，最终得到一个揭示生物迁徙进化策略的定量规律，为合成生物学、生态学、甚至是现代企业扩张提供了全新的理论指导和启示。研究成果发表在《自然》杂志上，为生物的工程化提供了重要的理论指导。

2019年11月7日深圳先进院刘陈立发表在《Nature》的长文：利用迁徙进化实验揭示合成生物建构原理

“这是一个完全原始创新的工作。它所揭示的定量规律能够为合成多细胞生物体系有序结构的设计与构建基础理论指导，是合成生物学‘建物致知’研究理念的生动示范。”中国科学院赵国屏院士表示。

2021年7月26日，深圳理工大学（筹）/深圳先进院脑所毕国强教授与国内外高校、科研院所团队合作，历时五年，通过自主研发的高通量三维荧光成像VISoR技术和灵长类脑图谱绘制SMART流程，实现了猕猴大脑的微米级分辨率三维解析，绘制出了世界上最高精度的灵长类动物的脑图谱。

（左）猕猴丘脑神经元群体投射；（右）猕猴丘脑神经元单轴突投射与追踪

美国科学院院士David van Essen教授指出，该研究是一项技术杰作，标志着我们在猕猴整脑中准确有效地绘制长距离连接的能力取得了惊人的进步。

脑图谱的绘制对于我们“看清”大脑的内部结构，了解大脑的运转机制至关重要。在脑模拟与脑解析重大科技基础设施的助力下，科研人员将会构建更多跨尺度脑结构与神经网络联结图谱，促进类脑智能的发展。

在科技界流传着这样一个说法：科技成果转化项目，难以跨越小试、中试的“死亡之谷”。脑科学和合成生物学在发展初期，也面临着同样的问题。

为助力产业发展，深圳作为先行示范区于2022年6月6日出台《关于发展壮大战略性新兴产业集群和培育发展未来产业的意见》，将脑科学与类脑智能、合成生物学作为未来产业重点发展方向，希望推进脑解析与脑模拟重大科技基础设施建设、合成生物研究重大科技基础设施，占两大未来学科领域发展制高点。

深圳合成生物学创新研究院首创的“楼上楼下创新创业综合体”模式被国家发改委写入“推广深圳经验47条”文件中。最新数据显示，承载“楼上楼下创新创业综合体”模式的——深圳市工程生物产业创新中心进一步发展，截至2023年4月已组织11批次超300家企业报名参加遴选，通过遴选企业99家，孵化器和后续拓展园区吸引落地36家企业，毕业企业12家。入驻企业融资总额超10亿元，估值超百亿元。

脑科学技术产业创新中心（简称脑创中心）

深圳先进院脑所通过‘楼上楼下+左邻右里’的创新、创投、创业三创合一，融合发展模式，建立了全国第一个脑科学技术产业创新中心，围绕脑科学与类脑智能领域产业转化的关键痛点，打造全国首个“拎脑入驻”型专业孵化赋能平台，为解决科研、产业“两张皮”这个“大痼疾”，努力提出深圳解决方案。脑创中心通过“边建设、边投资、边孵化”的方式，自2022年10月建成以来，半年内已吸引超过30家企业落地光明区，孵化项目60余个，估值超百亿元，近1万平米的空间已全部满租，切实帮助多家入驻企业成功对接临床、客户、供应商等产业链上下游资源，为企业成功获得总投融资额近2亿元，成功在较短时间内形成了一定的产业集聚效应，有望成为服务全国、辐射全球的产业创新示范高地。

围绕国家“双碳”目标和社会人口老龄化等国家重大需求，脑所和合成所都分别给出了自己的解决方案。

去年，深圳先进院于涛课题组联合电子科技大学夏川课题组、中国科学技术大学曾杰课题组创新性地提出了一种二氧化碳转化新路径，通过电催化与合成生物相结合的方式，成功以二氧化碳和水为原料合成了葡萄糖和脂肪酸，为人工和半人工合成“粮食”提供了新路径。该成果入选2022年“国内十大科技新闻”。

通过电化学耦合生物发酵实现将二氧化碳和水转化为长链产品的示意图

深圳先进院脑所王立平、蔚鹏飞团队基于“脑电波监测＋无创神经刺激”的闭环无创脑机接口技术，提升人脑在复杂多变的环境下执行人物的能力，并改善负面情绪。穿戴式无创脑机接口产品可应用于治疗老年痴呆患者的认知障碍、意识障碍患者的意识苏醒等一些临床适应症。

不久前，深圳先进院合成所金帆团队通过合成生物学的理性设计，成功将铜绿假单胞菌菌株改造成为具有实体瘤治疗功效的工程菌，为未来实现肿瘤细菌疗法带来新思路。像是这样的案例还有很多，合成生物大设施高通量、标准化、自动化的特性大大缩短了测试时间。

除了肿瘤和癌症的创新疗法开辟，脑和神经方面的疾病治疗也是医学中的老大难。据不完全统计，我国的自闭症患者约1000万、焦虑/抑郁症患者超过5400万、帕金森病近400万、阿尔兹海默病患者近1000万......针对这些疾病，一直没有有效的治疗与康复训练手段。随着全球老龄化趋势加剧，脑疾病未被满足的临床需求非常大。

为解决这些脑科学难题，脑所研究团队先后开发的以吸入性物质的脑健康评估、脑炎症快速检测、脑疾病介入治疗和无创神经调控以及脑细胞第五代测序等技术产品将会逐步在大设施的助力下加速研发周期，大幅提高研发准确度为后期产品的市场化，推动全民共享脑健康技术提供可能。