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科學(xué)家對基因的認(rèn)識和研究已有一百多年歷程，從孟德爾的遺傳規(guī)律到DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，再到人類基因組計(jì)劃的完成，這些都極大地推動我們對基因的理解。基因 “讀” “寫” “編” 技術(shù)也正在幫助我們一步步 “破解” “重塑” “改造” 生命密碼。基因合成是生命密碼的底層驅(qū)動器！
早在2300年前，亞里士多德提出“第一推動”：指一切事物目的與運(yùn)動背后的終極原因。科學(xué)研究的重要目標(biāo)之一是追尋其固有的原動力！你是否思考過：從本質(zhì)出發(fā)，驅(qū)動基因合成的根本原動力是什么？
基因合成第一性原理
“ 序 列 自 由 ”
基因合成背后的根本原動力是“序列自由”，即基因合成的第一性原理。“序列自由”是指通過高效、低成本的DNA設(shè)計(jì)組裝能力讓客戶實(shí)現(xiàn)“DNA序列自由”。這賦予我們前所未有的自由度，能夠設(shè)計(jì)、優(yōu)化改造并合成DNA序列，滿足生物醫(yī)藥、生命科學(xué)、分子診斷、分子育種等領(lǐng)域的應(yīng)用需求。
序列自由的提出不僅僅是技術(shù)上的突破，更是一次思維方式的革新。它打破了傳統(tǒng)基因合成的限制，讓我們能夠更加自由地探索生命的奧秘，發(fā)現(xiàn)新的科學(xué)規(guī)律。序列自由是構(gòu)建生物功能元件、裝置和系統(tǒng)，對細(xì)胞或生命體進(jìn)行遺傳學(xué)設(shè)計(jì)、改造或創(chuàng)造新的生物系統(tǒng)的底層驅(qū)動力。
DNA合成的技術(shù)革新
無論是“改造已有的天然生物系統(tǒng)”，還是“設(shè)計(jì)和建造新的生物元件、裝置和系統(tǒng)”，都是基于DNA進(jìn)行的。在實(shí)現(xiàn)“序列自由”的目標(biāo)下，研究人員在基因合成領(lǐng)域不斷探索和優(yōu)化合成方法及策略，取得了顯著的進(jìn)展。
DNA合成技術(shù)主要分為化學(xué)法和酶促法。酶促法能從頭合成1005個(gè)堿基的DNA序列，這是單次合成最長的寡核苷酸。但酶促合成技術(shù)成本高，尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。目前最為成熟且被廣泛應(yīng)用的依舊是化學(xué)法，包括柱式合成技術(shù)、芯片合成技術(shù)。
DNA合成技術(shù)對比
此外，新興的商業(yè)化技術(shù)還包括熱控合成（Evonetix ）、文庫基因合成（Ribbon Biolabs）、從DNA微陣列合成基因（Twist Bioscience）、滾環(huán)擴(kuò)增技術(shù)（Touchlight Genetics）等。
DNA片段從頭合成的長度有限，更長基因或基因組需要通過寡核苷酸片段的酶促組裝或體內(nèi)組裝獲得。DNA組裝方法分為三類：酶依賴的DNA組裝、非酶依賴的DNA組裝、依賴于體內(nèi)同源重組的DNA組裝。
常見體外和體內(nèi)DNA組裝技術(shù)及流程
常用的DNA組裝技術(shù)有重疊延伸 PCR (OE-PCR) 組裝技術(shù)、BioBricks?組裝技術(shù)、Golden Gate組裝技術(shù)、TPA 組裝技術(shù)、Gibson組裝技術(shù)、TAR酵母同源重組等技術(shù)。
寡核苷酸合成與組裝過程常出現(xiàn)核苷酸的插入、缺失和取代等錯(cuò)誤。DNA糾錯(cuò)技術(shù)可有效地去除這些錯(cuò)誤，提高合成準(zhǔn)確性。常用的糾錯(cuò)方法包括：通過高效液相色譜法、聚丙烯酰胺凝膠電泳或疏水性純化柱過濾去除合成不完全的片段、寡核苷酸捕獲探針雜交、NGS 技術(shù)糾錯(cuò)以及MutS 酶糾錯(cuò)法。
隨著DNA 合成、組裝與錯(cuò)誤糾正技術(shù)的不斷發(fā)展，實(shí)現(xiàn)從頭合成、按需合成的時(shí)代已經(jīng)到來。同時(shí)，更多新型合成技術(shù)也在不斷涌現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)“序列自由”的目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
實(shí)現(xiàn)序列自由的無限可能
1
技術(shù)革新與突破
序列自由代表生物技術(shù)的重大突破，推動基因編輯、基因治療、生物合成等相關(guān)領(lǐng)域的飛速發(fā)展。
2
降低成本
隨著技術(shù)的成熟和規(guī)模化生產(chǎn)，高效、廉價(jià)的DNA設(shè)計(jì)組裝技術(shù)，讓基因合成的成本大大降低。
3
加速研發(fā)進(jìn)程
研究人員能夠快速設(shè)計(jì)和合成特定的DNA序列，縮短新藥物、新治療方法的研發(fā)時(shí)間，提高科研資源的利用效率。
4
定制化解決方案
為特定問題定制化設(shè)計(jì)DNA序列。無論是治療疾病的基因療法，還是開發(fā)新型生物材料，或是開發(fā)出有效的疫苗和抗病毒藥物，應(yīng)對新出現(xiàn)的傳染病。
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，我們相信，序列自由將逐漸成為引領(lǐng)性趨勢。盡管實(shí)現(xiàn)序列自由面臨著諸多挑戰(zhàn)，包括技術(shù)安全性、倫理道德等問題，但這正是推動我們不斷前行的原動力。
泓迅生物
攻克難度序列，實(shí)現(xiàn)序列自由
我們?yōu)槟峁┛焖?、?yōu)質(zhì)、高效的基因合成服務(wù)。領(lǐng)先設(shè)計(jì)和先進(jìn)制造，積累近百億堿基、上百萬密碼子優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)。我們自主研發(fā)CI(Complexity Index)、AI-TAT、NGCodonTM等多款生物智能分析工具，為高難度復(fù)雜基因合成提供高效的解決方案。近百億堿基合成經(jīng)驗(yàn)與AI智能分析系統(tǒng)，共同推動DNA合成向更智能化、精準(zhǔn)化和快速化方向發(fā)展。
