合成生物學係將工程原理應用於生物學，使生物系統可以依所需設計構建。合成生物學旨在為現代社會中的許多挑戰，提供永續性的解決方案，並應用在能源、製造、農業、環境與健康等諸多領域。全球對合成生物學技術的開發與支持等投資持續增加。例如在 2014 年，英國將合成生物學訂為未來的 8 項重大技術之一，並成立 3 個新合成生物學研究與培訓中心、為創新公司提供種子資金，以及成立合成生物學領導委員會，來管理該領域的永續發展；美國有數項教育和研究計劃，鼓勵與支持合成生物學產業，且美國的公家機關展開多項路線圖研究，為因應關鍵挑戰和合成生物學的應用提供未來方向與建議。另一方面，對合成生物學的私人投資亦在迅速增加。在 2017 年，有 50 家頂尖的合成生物學公司籌資 17 億美元資金，用於技術開發，而 2009 年時僅有1.75億美元。

在澳洲，合成生物學的發展有望支持該國許多領域的創新，包括製造業、食品和農業、環境監測和修復，以及健康和醫療技術；然而，澳洲需要加強其技術開發和商業文化，包括關鍵的基礎設施、有效的監管，以及受到良好保護的智慧財產權基礎，以維持在這些領域的競爭力。此外，與合成生物學相關的社會和倫理問題也會帶來風險。因此政策制定者、監管者、科學家和社會科學家將需要積極地參與社區和不同的利益團體，就利益、風險以及該領域的監管展開對話並建立共識。

隨著合成生物學領域的進步，澳洲正處於有利地位，能夠做出積極貢獻並具競爭力。該國的研究部門在關鍵領域中擁有專業知識，如蛋白質工程、遺傳電路學設計、人工細胞成分的開發，以及生物催化、生物感測器和代謝工程等應用。整體而言，與英國和美國等研究密集型國家相比，澳洲對合成生物學的關注度較低；然而，該國政府資助的研究基礎設施，可以透過國家合作研究和基礎設施策略 (National Collaborative Research Infrastructure Strategy, NCRIS) 來促進合成生物學的發展。此外，在澳洲合成生物學和聯邦科學與工業研究組織 (Commonwealth Science and Industry Research Organisation , CSIRO) 合成生物學未來科學平台的活動支持下，澳洲的小型合成生物學研究正在擴大。在澳洲發展強大的合成生物學部門，需要一個充滿活力的研究社區、強大的教育與培訓計劃、額外且可取得的研究基礎設施，以及商業化的機會。澳洲最近對合成生物學的投資，預計將發展和支持澳大利亞的合成生物學研究。

鑑於澳洲的研究實力和農業資源的可用性，合成生物學可為工業、農業、環境以及健康與醫學帶來好處，並將提高目前生物生產方法的效率和生產力，其敘述如下：

1. 工業與能源：合成生物學在工業化生物過程已有應相關應用，包括藥物、食品添加劑、精細和散裝化學品、燃料與其添加劑等。由於相對簡單且容易適應工業化生物過程，微生物已成為工業生物技術的開發平台，且基於細胞培養的和有機體的動植物系統，也已被開發出來。這些技術使用可再生的原料，與石化原物料相比，更具有環境效益。澳洲為一個人口相對較少，但經驗較豐富的國家，成功地利用科學創新，以作為高品質商品的出口國家。在豐富的農業資源供應基礎上，應用合成生物學，開發新的、永續且先進的製程，將為邁向 2030 年的國家提供新的機會。在未來，有 2 項發展將在激勵澳洲合成生物學工業生物技術的商業應用方面發揮重要作用，其一為如果能夠吸引國家或國際的投資，在澳洲建立設施以及現有的原料機會，例如糖廠，則該行業將有重大的發展。澳洲糖業一直在找尋能夠補足其糖出口的新產品，但除了用於燃料的乙醇之外，最終並未實現，因為任何公司同時追求新的製造方式與產品組合都存在風險。在此之前，聯邦和州政府的措施，成功地推動了新的工業生物技術設施，例如布里斯班的 Patheon GMP 生物製劑設施，現在是 Thermo Fisher Scientific 的一部分。該設施於 2013 年啟用，年成長率一直維持在 2 位數，現在已有超過 160 名員工；其二為雖然澳洲在組學 (Omics)、高性能計算和其他相關領域，擁有良好的國家研究基礎設施，但缺乏合成生物學實驗室所包含的設施類型。為此，需建立合成生物學實驗室，以鞏固公共與私人企業研究人員之間的研發介面，並支持將高質量研究商業化。

2. 農業和糧食生產：澳洲的農業相當多元化，是該國經濟的主要支柱，在 2016 至 2017 年生產的農產品價值估計為 637 億澳元，佔 GDP 的 2.6%。澳洲最有價值的作物包含了小麥、水果、堅果、葡萄和蔬菜；牲畜方面，牛和小牛提供的價值最大，其次是綿羊、羔羊和家禽；畜產品方面，牛奶的價值最大，其次是羊毛和雞蛋。澳洲農業提供約 27.5 萬個工作，另有 20 萬人從事食品製造業。由於澳洲農業具顯著的經濟效益，維持和提高產量將非常重要；然而，乾燥和極端氣候將對澳洲的農業生產力構成挑戰。合成生物學有潛力提供更具生產力和永續性的農業和農業實踐，以減少環境破壞。合成生物學使基因工程在糧食和農業中的應用更加精密，如基因組編輯技術有助於對涉及多個基因和合成監管電路的複雜性狀進行工程改造，使合成生物學家能夠擬定更大型的計畫，此類潛在的計劃包括重新設計光合作用，或是將固氮路徑從細菌轉移到植物上。這些計畫若成功，將會對作物產量和現代農業的永續性產生重大影響，但考慮到全新作物品種的開發和測試時程相當長，在未來十年內較難以實現。其他的農業應用包括在微生物、植物或動物細胞工廠中，具有農業應用的生物化學品開發和生產。

3. 環境與生物防治：合成生物學為保護與恢復環境提供許多新機會。應用領域包括入侵物種的控制、環境污染物的生物感測與恢復，以及對瀕危物種和生態系統的工程恢復力。在澳洲，限制該領域技術的進步，包括缺乏關於自然生態系統的資訊，因此需要增強種群建模能力，以及大眾的接受度和監管上的障礙。澳洲在生物感測器開發和廢棄物修復相關技術方面，擁有強大的研究能力，且具有全球競爭力。此外，澳洲在地理和環境方面也處於有利位置，可以研究基因驅動和工程環境恢復力的潛在價值。由於涉及將基因改造生物釋放到環境中，監管架構對於減輕環境風險和解決社會問題非常重要，且須同時持續支持創新；種群建模是預測工程生物廣泛釋放影響的關鍵要求，對於有效和安全地實施合成生物學策略相當重要。調查受訪者認為建模不論是在澳洲或全世界，都是一個未知的領域，因此加強該領域的現有培訓，將是確保澳洲具備評估合成生物學，其潛在環境應用合適技能和專業知識的重要環節。此外，為補足全球差距，透過提升該領域的技能，為澳洲提供了成為全球領導者的機會。

4. 健康和醫療應用：澳洲的醫學研究機構和大學正在展開具有潛在醫學應用的合成生物學研究計畫，涵蓋了從基礎實驗室研究到轉化研究，在一些情況下，還包括首次的人體臨床試驗。澳洲在合成生物學界研究醫療應用的規模較小，但在領導國家中排名較高，因此澳洲在與醫學創新高度相關的領域，仍有強大的影響力，且擁有不斷壯大的合成生物學家社區，在天然產品的設計和生產、基因表達調節、人工基因構建以及電路工程等方面擁有專業知識。若將現有能力和卓越的醫學研究結合，特別是在癌症、傳染病和神經退化等領域，可提供巨大的發展機會。為此，促進醫學研究和合成生物學界，以及行業合作夥伴之間更緊密的連結，對於推動這一領域的發展非常重要。此外，監管環境需要預測合成生物學的快速發展。在沒有監管環境的情況下，將研究結果應用於健康等領域，可能會失去機會，並不敵擁有更靈活監管制度的國際競爭對手。為此，透過將學術和產業創新，與澳洲在早期臨床試驗能力方面的國際優勢相結合，可增加更高的價值，並更有效地實現臨床成果。在高度城市化的人口、無障礙、高品質和集中的衛生系統支持下，為澳洲提供了領導合成生物學產品應用於臨床的機會，無論是在國內還是國外開發的。

該報告針對澳洲合成生物學的發展的建議如下：

1. 抓住浪潮：透過創新已實現社會和經濟繁榮的願望，使合成生物學領域有激烈的全球競爭。一些領先創新的國家已迅速建立完善的研究基礎設施，並支持行業發展以加速進程。澳洲期望到 2030 年成為一流的創新國家，只有在高度支持的國家創新系統中獲得大量機會，包括在合成生物學領域的領導地位，才能實現這一目標。

2. 了解好處和風險：工程應用在重組 DNA 的設計和製造中仍在不斷發展。合成生物學基於合成 DNA 序列的計算和構建，被認為是重組 DNA 研究的一大進步，直到近期才開始嘗試將自然的基因，從一個物種轉移到另一個物種。隨著該領域的發展，將會出現新的創新應用，並為工業和整個經濟帶來好處；然而，技術的進步會產生正面和負面的影響，因此所有的相關利益者，包括政策制定者、監管機構、私人投資者、大眾和研究人員等，都須了解合成生物學引發的倫理和社會問題，且應該與研究同步發展，因研究可能會產生潛在的創新，但尚未建立合適的管理方式。

3. 教育未來的勞動力、政策制定者和社區：合成生物學是一個高度跨學科的領域，需要匯集來自理工科 (Science, Technology, Engineering and Math, STEM) 和人文、藝術與社會科學 (Humanities, Arts and Social Sciences, HASS) 的專家，以取得研究人員的科學驅動方法，和對社會問題認知的平衡。澳洲的幾所大學在電腦科學、工程、技術、生命科學、物理科學、法律和哲學等領域都名列前茅，能夠為合成生物學領域教學發展提供堅固的基礎。

4. 取得大眾的信心和信任：由於合成生物學仍處於早期階段，社會監督是即時的，且與研究本身同樣重要。要取得大眾的信心和信任，需要真正致力於將社會監督納入研究和創新的過程，即為負責任的研究和創新(Responsible Research and Innovation, RRI)。

5. 法規與管理：澳洲擁有完善的基因技術綜合監管架構，能夠有效評估和管理與基因改良生物相關的人類健康與環境安全風險。澳洲對基因技術和基因改良生物的監管計劃是基於流程的管理，可在新技術出現時對其進行評估，例如目前對基因技術法規的技術審查。為此，須確保監管水平與所帶來的風險相符，以提供一個能夠使澳洲創新蓬勃發展的監管環境。