中国工程院院士、南京师范大学副校长、食品与制药工程学院黄和教授应知名学术期刊Nature邀请，在最新一期Nature介绍合成生物学用于功能性油脂的转化工作，展示南京师范大学食品与制药工程学院以及江苏省合成生物学基础研究中心在合成生物学方面相关工作。

功能性脂质是指除营养价值外，还能带来健康益处的脂肪，像 Omega-3 脂肪酸和磷脂就是广为人知的例子。黄和院士正在推进创新研究，将合成生物学（设计新生物系统或改造现有系统）与机器学习相结合，实现功能性脂质的高效合成，目标是让生产更廉价、更可持续。

01 为何合成生物学是个令人兴奋的领域？

黄和：合成生物学是对生命的重新编程。它借助工程化手段，利用基因编辑（可能涉及基因编辑或重新编程微生物），将活的微生物或细胞改造为高效生产有用化合物的 “工厂” 。比如，合成生物学可用于改造细菌，精准递送癌症治疗药物；还能生产功能性脂质，助力制药和食品行业。与清洁技术结合，合成生物学有望为全球挑战提供创新方案。随着 CRISPR 等基因编辑工具出现，合成生物学用于生产各类有用化合物已不遥远，不再只是理论构想。

02 人工智能如何改变合成生物学

黄和：如今，合成生物学发展已离不开人工智能。AI 能从遗传电路到代谢通路，系统地编程生物组件。AI 与合成生物学的融合正加速突破。例如，机器学习和 CRISPR 技术结合，能将微生物 “工厂” 的开发时间从数年缩短至数月。AI 与合成生物学结合，可优化微生物代谢通路，打造高效改造系统，为工业生物技术带来变革，释放其潜力。

03 您为何聚焦功能性脂质研究？

黄和：脂质领域格局在变，碳水化合物主食占比下降，脂肪供能占比上升，凸显脂质代谢在健康和疾病中的关键作用。这一观察让我们聚焦功能性脂质，尤其是不饱和脂肪酸，应对未来营养需求和生理状况。

我们从鱼类中提取功能性脂质，但传统提取有局限性，比如产业链长、成本高。为降成本、寻绿色可持续生产方式，我们研究用工程化脂质生产功能性脂质。

04 您取得了哪些成果？

黄和：我们用合成生物学方法，结合机器学习优化策略，构建了细胞工厂。基于高斯过程回归，设计关键基因调控元件，实现脂肪酸产量提升超两倍，缩短研发时间。还开发了高通量筛选平台，效率比传统方法高超十倍，提取时间从三天缩至三小时，成本降 80%，让小规模生产更安全可持续。

05 下一步计划是什么？

黄和：我们探索用纯化成分合成功能性脂质，比如将角鲨烯、二十二碳六烯酸和植物甾醇结合，助力血脂、视力和大脑管理，还会优化代谢通路，合成单一品种功能性脂肪酸。对于复合脂质，目标是设计配方，让功能性成分整合，如将增强视力的类胡萝卜素与改善大脑的成分结合。

06 该中心有哪些独特优势？

黄和：成立于2023年的江苏省合成生物学基础研究中心（位于中国江苏省）专注于工业生物制造。该机构架起了基础科学与应用研究之间的桥梁，促进跨学科探索和工程解决方案。其独特的机制让科学家，尤其是处于职业生涯早期的研究人员，在追求新颖想法的同时享有自主权，并且无需担心通常阻碍机构间合作的行政障碍。

该中心与国家开发投资集团有限公司等大型企业合作，推动连接市场需求、科学突破和成果转化的创新框架。这有助于推动合成生物学的进步。

此次在国际知名学术期刊Nature上作专题介绍，充分彰显黄和院士在该研究领域的国际学术影响力。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/d42473-025-00252-1