合成生物学（synthetic biology）是以生物学、化学工程、电子工程、信息学、计算科学等相关学科发展为基础的一门新兴多学科交叉会聚的工程学科。以工程化的设计理念，对生物系统进行有目标的设计、改造乃至重新合成，突破了生命发生与进化的自然法则，促进了对生物密码从“读”到“写”的质变，实现了由传统的“格物致知”向“建物致知”转化。基于工程学理念的合成生物学，采用标准化的生物元件和基因线路，在理性设计原则指导下组装并合成新的、具有特定功能的生物系统。

      合成生物学的概念与定义经历了三个典型的认识阶段。

      1911年分别发表在“Science”和“Lancet”杂志的三篇文章中出现synthetic biology（合成生物学）一词，那时是合成化学发展的黄金时期，但化学家们一直很欣赏生物体合成各种化合物的能力，尤其是结构复杂、多手性的天然产物和药物分子。这个时期提出的synthetic biology（合成生物学）仅仅是探秘生物体合成化合物的强大能力，这应该是合成生物学概念发展的第一个认识阶段，是挖掘自然界已存在的生物系统和功能。

      随着生物中心法则的奠定，以DNA重组技术为标志的基因工程技术的快速发展，深刻地改变着我们的生活方式和质量。1980年在德文刊物上第一次以《基因外科术：合成生物学的开始》为题阐述了基因工程在医学领域的突破与重大贡献，体现了人类通过基因的剪裁和重组以解决生存和健康问题，实现了生物体局部相关性能的改进与优化，这应该是合成生物学概念发展的第二个认识阶段，实现了从分子基因层面上改良现有生物系统和功能。

      自2000年以来，synthetic biology（合成生物学）一词在学术刊物及互联网上逐渐大量出现，其内涵也发生了质的变化。美国加州大学伯克利分校化学工程系教授Jay D. Keasling认为合成生物学是用“生物学”进行工程化，就如用“物理学”进行电子工程、用“化学”进行化学工程一样，是典型的以工程化理念思考与设计生物系统。哈佛大学医学院教授George Church认为合成生物学是利用确定的“零件”进行新生物系统的工程设计与组装。维基百科关于合成生物学的解释为：合成生物学旨在设计和构建工程化的生物系统，使其能够处理信息、操作化合物、制造材料、生产能源、提供食物、保持和增强人类健康以及改善我们的环境。总之，在工程化理念的指导下，围绕构建生物元件和基因线路库，设计、构建、验证和再学习过程以创造新的生物系统和功能是合成生物学的核心所在，也是合成生物学概念发展的第三个认识阶段，强调“设计”和“重设计”，模拟预测和人工合成以创造新的生物系统和功能。

      2004年美国麻省理工学院（MIT）出版的“Technology Review”将合成生物学评为将改变世界的10大新出现的技术之一 (10 Emerging Technologies That Will Change Your World)。合成生物学的核心是通过顶层设计在活细胞中使用可互换的标准化元件、基因线路来构建新的生物系统，并且加以操纵拼装、预测和测量，从而尝试解决人类面临的健康、资源、能源、环境和安全领域的棘手问题。

https://www.genome.gov/about-genomics/policy-issues/Synthetic-Biology