一、研究中心简介
作为合成生物学的重要前沿研究方向之一，医学合成生物学是在挖掘生命本质和揭示疾病发生发展机制的基础上，通过人为设计的分子、基因、细胞和器件等，干预自然的分子信号通路、生理代谢和机体免疫应答等过程，重塑生物健康保障机制与功能强化机制，为人类应对重大疾病威胁提供了潜力巨大的新方向，对保障人民生命健康具有重要意义。本中心聚焦mRNA肿瘤疫苗、非天然核酸及修饰核酸合成和优化、AI驱动的蛋白从头设计、人工细胞及生物治疗等不同层级的人工生物学体系，及其在重大疾病诊治中的应用。
二、研究团队
中国科学院杭州医学研究所医学合成生物学研究中心拥有一支在领域内有影响力的科研团队，现有固定人员57人，其中研究员10人，副高级研究人员3人、高级工程师1名，科研团队中有杰青1人、四青人才4人及省级人才多人，中心从国内外高校和科研机构招聘具有研究生学历青年人才几十人，组建了一支结构合理、素质优良、具有较强竞争力和持续发展能力的科技人才团队与技术支撑队伍。
主要研究团队：
团队一：智能分子诊断，包括新型标志物的发现与肿瘤液体活检新方法的开发；人工生命体系的构建，包括人工细胞的设计、合成和应用；核酸结构与功能分析，包括核酸结构与功能分析整合技术开发及功能核酸应用研究；基于AI的核酸序列生成和结构预测，包括基座模型的构建与核酸序列生成。
韩达研究员为课题组长，主要成员包括郭沛、彭瑞资、何磊、汪俊彦等人。
团队二：环状单链DNA，包括环状单链DNA生物学效应及基因治疗研究。
宋杰研究员为课题组长，主要成员包括裴羽丰、唐林林等人。
团队三：可编程核酸药物与疫苗，包括核酸药物、肿瘤疫苗、基因编辑、工程化细胞。
张鹏晖研究员为课题组长，主要成员包括程明助理研究员、陈静怡博士等人。
团队四：mRNA疫苗与细胞药物，包括核酸靶向递送技术、细胞原位编程、肿瘤疫苗与免疫治疗。
谢斯滔研究员为课题组长，主要成员包括助理研究员张煜、高级工程师王文溪等人。
团队五：核酸构筑人工细胞，聚焦模拟天然细胞结构和功能，利用核酸可编程性及核酸适体的分子识别特性，精准调控各类功能元件，构筑基于核酸的人工细胞器及细胞器，赋予人工细胞生命功能；核酸分子机器的开发及应用，针对疫苗和肿瘤药物在递送方面的效率、毒副作用和稳定性等一系列难题，开发智能的核酸分子机器递送系统。
湛鹏飞研究员为课题组长，主要成员包括熊坤、黄霞丽等人。
团队六：RNA折叠，采用单分子技术，研究非编码RNA的结构动态和调控机制，以阐明RNA折叠与功能之间的关联；mRNA疫苗设计，结合RNA多级结构的调控机制和计算方法，设计功能性mRNA分子序列，用于疫苗的设计与开发。
赵猛研究员为课题组长，主要成员正在招募中。
团队七：核酸药物设计人工智能算法研发，开发系统的核酸药物设计人工智能算法工具，灵活适应不同类型核酸药物的开发需求；核酸药物的研发与转化，开展个性化肿瘤疫苗、传染病疫苗以及蛋白替代药物的研发与转化工作。
张亮研究员为课题组长，主要成员正在招募中。
团队八：功能性非天然核酸设计合成及其生物医学应用研究，研究功能性非天然核酸的化学生物学特性及其作为功能性分子在基因表达和蛋白功能调控中的应用。
王雅俊研究员为课题组长，主要成员正在招募中。
团队九：蛋白质理性设计改造，利用结构生物学手段解析蛋白质三维结构；综合分子动力学模拟、机器学习等计算方法，结合生物化学、分子生物学实验研究方法，阐明蛋白质结构与蛋白功能之间的关系。基于对蛋白质构效关系的理解，结合各种计算机辅助设计方法，对酶、抗体等天然蛋白进行优化改造；利用各种深度学习模型，从头设计具有所需功能的新蛋白。
叶升研究员为课题组长，主要成员包括关凤慧等人。
团队十：光遗传学工具开发及应用研究，利用光遗传学技术、邻近标记技术、质谱分析等研究包括钙离子信号通路、胞浆蛋白定位、细胞器间的相互作用，探索细胞的功能和生理活动的调控机制。
荆吉研究员为课题组长，主要成员包括梅如意等人。
三、研究成果
[1] Qian Ma, Mingzhi Zhang, Chao Zhang*, Xiaoyan Teng, Linlin Yang, Yuan Tian, Junyan Wang, Da Han*, Weihong Tan*. An automated DNA computing platform for rapid etiological diagnostics. Science Advances. 8, eade0453 (2022);
[2] Linlin Tang, Zhijin Tian, Jin Cheng, Yijing Zhang, Yongxiu Song, Yan Liu, Jinghao Wang, Pengfei Zhang, Yonggang Ke*, Friedrich C. Simmel*, Jie Song*. Circular single-stranded DNA as switchable vector for gene expression in mammalian cells. Nature Communications. 14, 6665 (2023);
[3] Xiaoxue Hu, Hongli Chi, Xiaoyi Fu, Jinling Chen, Linying Dong, Shiqi Jiang, Yan Li, Jinling Chen, Ming Cheng, Qianhao Min*, Ye Tian*, Penghui Zhang*, Journal of the American Chemical Society, 146, 2514-2523 (2024);
[4] Zhen Du*, Xin Wang, Xiao Zhang, Zhanjun Gu, Xiaoyi Fu, Shaoju Gan, Ting Fu, Sitao Xie*, Weihong Tan. X‐Ray‐triggered Carbon Monoxide and Manganese Dioxide Generation based on Scintillating Nanoparticles for Cascade Cancer Radiosensitization. Angewandte Chemie International Edition. 62, e202302525 (2023);
[5] P. Zhan^, K. Jahnke^, N. Liu*, K. Göpfrich*, Functional DNA-based cytoskeletons for synthetic cells, Nature Chemistry, 14, 958-963 (2022);
[6] Meng Zhao, Michael T. Woodside*, Mechanical strength of RNA knot in Zika virus protects against cellular defenses. Nature Chemical Biology, 17, 975-981 (2021);
[7] He Zhang^, Liang Zhang^, Ang Lin^, Congcong Xu^, Ziyu Li, Kaibo Liu, Boxiang Liu, Xiaopin Ma, Fanfan Zhao, Huiling Jiang, Chunxiu Chen, Haifa Shen, Hangwen Li*, David H Mathews*, Yujian Zhang*, Liang Huang*. Algorithm for optimized mRNA design improves stability and immunogenicity. Nature, 621, 7978 (2023);
[8] Yingyu Liu, Yajun Wang*. Making Nucleic Acid Monomers. Nat. Chem., 14, 725-727 (2022);
[9] Fenghui Guan, Tianyu Li, Wei Dong, Rui Guo, Hao Chai, Zhiqiu Chen, Zhong Ren*, Yang Li*, Sheng Ye*, The allosteric gating mechanism of the MthK channel. National Science Review, 9(8): nwac072-nwac072 (2022);
[10] Lian He, Zixian Huang, Kai Huang, Rui Chen, Nhung T Nguyen, Rui Wang, Xiaoli Cai, Zhiquan Huang, Stefan Siwko, Joel R Walker, Gang Han*, Yubin Zhou*, Ji Jing*. Optogenetic Control of Non-Apoptotic Cell Death. Advanced Science. 2100424 (2021).
四、联系与合作
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联系人：谢斯滔 电子邮件：xiesitao@him.cas.cn
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