本书内容分为“3+1”四个方面。 一是理论框架。国际上已发布路线图尚未体现理论部分，中国通过科学实践和香山会议等学术活动形成重要思路和共识，在本书中梳理展现，包括合成生物学多尺度理论框架及合成生物学与人工智能两大部分，是本书的一个重要特色。 二是使能技术。重点凝练了12类技术方向，包括DNA测序合成与组装、新一代基因组编辑、蛋白质设计工程、基因线路工程、底盘细胞工程、无细胞体系、人工多细胞体系、类器官工程、非天然编码与合成生物体系、生物—非生物杂合体系、生物自动化铸造工厂、元器件资源与信息平台等。通过研讨，对技术的迭代发展水平及目标做出5至10年预判。 三是应用展望。涵盖单细胞从头合成（造物致知）和合成生物技术在工业、医药、农业和食品、环境、信息交叉等领域的应用（造物致用）。 四是伦理法规政策。为保证合成生物学快速健康发展，提出未来合成生物学发展的治理原则。

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1992-1995 中国科学院微生物研究所 生物化学专业 博士学位 1982-1985 中国科学院武汉病毒研究所 微生物专业 硕士学位 1978-1982 湖北大学 生物系 学士学位2021-至今 深圳理工大学（筹）合成生物学院 名誉院长、讲席教授 2016-至今 中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所 杰出客座研究员 2013-至今 中国科学院生物物理研究所 研究员 2002-2013 科技部基础研究司 司长 1999-2002 中国科学院武汉分院 党组书记、副院长 1992-1999 中国科学院武汉病毒研究所 副所长 1993-至今 中国科学院武汉病毒研究所 研究员 1985-1993 中国科学院武汉病毒研究所 研究实习员、助理研究员、副研究员国家重点研发计划合成生物学重点专项指南专家组组长中国生物工程学会副理事长、合成生物学分会主任、生物传感/生物芯片/纳米生物技术分会创会主任、荣誉主任 亚洲生物技术协会（Asian Federation of Biotechnology, AFOB）顾问、纳米生物技术/生物传感/生物芯片分会共同创会长 世界生物传感学术大会（World Congress on Biosensors）常务组委会委员 国家重点研发计划合成生物学重点专项指南专家组组长 中国生物技术研究中心专家委员会委员

1. 绪论 2. 理论框架 2.1 合成生物学多尺度理论框架 2.1.1 摘要 2.1.2 技术简介 2.1.3 路线图组成要素 2.1.4 技术路径 2.1.5 小结 2.2 合成生物学与人工智能 2.2.1 摘要 2.2.2 技术简介 2.2.3 路线图组成要素 2.2.4 技术路径 2.2.5 小结 3. 使能技术 3.1 DNA测序、合成与组装 3.1.1 摘要 3.1.2 技术简介 3.1.3 路线图组成要素 3.1.4 技术路径 3.1.5 小结 3.2 基因编辑 3.2.1 摘要 3.2.2 技术简介 3.2.3 路线图组成要素 3.2.4 技术路径 3.2.5 小结 3.3 蛋白质设计 3.3.1 摘要 3.3.2 技术简介 3.3.3 路线图组成要素 3.3.4 技术路径 3.3.5 小结 3.4 基因线路 3.4.1 摘要 3.4.2 技术简介 3.4.3 路线图组成要素 3.4.4 技术路径 3.4.5 小结 3.5 底盘细胞 3.5.1 摘要 3.5.2 技术简介 3.5.3 路线图组成要素 3.5.4 技术路径 3.5.5 小结 3.6 无细胞体系 3.6.1 摘要 3.6.2 技术简介 3.6.3 路线图组成要素 3.6.4 技术路径 3.6.5 小结 3.7 人工多细胞体系 3.7.1 摘要 3.7.2 技术简介 3.7.3 路线图组成要素 3.7.4 技术路径 3.7.5 小结 3.8 类器官工程 3.8.1 摘要 3.8.2 技术简介 3.8.3 路线图组成要素 3.8.4 技术路径 3.8.5 小结 3.9 非天然编码与合成生物体系 3.9.1 摘要 3.9.2 技术简介 3.9.3 路线图组成要素 3.9.4 技术路径 3.9.5 小结 3.10 生物-非生物杂合体系 3.10.1 摘要 3.10.2 技术简介 3.10.3 路线图组成要素 3.10.4 技术路径 3.10.5 小结 3.11 生物自动化铸造工厂 3.11.1 摘要 3.11.2 技术简介 3.11.3 路线图组成要素 3.11.4 技术路径 3.11.5 小结 3.12 元器件资源与信息平台 3.12.1 摘要 3.12.2 技术简介 3.12.3 路线图组成要素 3.12.4 技术路径 3.12.5 小结 4. 应用展望 4.1 单细胞从头合成 4.1.1 摘要 4.1.2 技术简介 4.1.3 路线图组成要素 4.1.4 技术路径 4.1.5 小结 4.2 生物工业 4.2.1 摘要 4.2.2 应用方向 4.2.3 小结 4.3 生物医学 4.3.1 摘要 4.3.2 应用方向 4.3.3 小结 4.4 生物农业与未来食品 4.4.1 摘要 4.4.2 应用方向 4.4.3 小结 4.5 环境生物技术 4.5.1 摘要 4.5.2 应用方向 4.5.3 小结 4.6 生物与信息交叉技术及地外生物 4.6.1 摘要 4.6.2 应用方向 4.6.3 小结 5. 合成生物学能力建设 5.1 发展现状 5.1.1 伦理考量 5.1.2 法律监管 5.1.3 人才培养 5.1.4 国际交流 5.1.5 公众科普 5.2 治理原则 5.2.1 可信 5.2.2 共济 5.2.3 公正 5.2.4 尊重 5.2.5 尊严 5.3 小结 附录Ⅰ 名词解释