科學家對基因的認識和研究已有一百多年歷程，從孟德爾的遺傳規律到DNA雙螺旋結構的發現，再到人類基因組計劃的完成，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動背后的原因。科學研究的重要目標之一是追尋其固有的原動力！你是否思考過：從本質出發，驅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設計組裝能力讓客戶實現“DNA序列自由”。這賦予我們空前未有的自由度，能夠設計、優化改造并合成DNA序列，滿足生物醫藥、生命科學、分子診斷、分子育種等領域的應用需求。
序列自由的提出不僅僅是技術上的突破，更是一次思維方式的革新。它打破了傳統基因合成的限制，讓我們能夠更加自由地探索生命的奧秘，發現新的科學規律。序列自由是構建生物功能元件、裝置和系統，對細胞或生命體進行遺傳學設計、改造或創造新的生物系統的底層驅動力。
DNA合成的技術革新
無論是“改造已有的天然生物系統”，還是“設計和建造新的生物元件、裝置和系統”，都是基于DNA進行的。在實現“序列自由”的目標下，研究人員在基因合成領域不斷探索和優化合成方法及策略，取得了顯著的進展。
DNA合成技術
DNA合成技術主要分為化學法和酶促法。酶促法能從頭合成1005個堿基的DNA序列，這是單次合成最長的寡核苷酸。但酶促合成技術成本高，尚未實現大規模的商業應用。目前最為成熟且被廣泛應用的依舊是化學法，包括柱式合成技術、芯片合成技術。
DNA合成技術對比
此外，新興的商業化技術還包括熱控合成（Evonetix ）、文庫基因合成（Ribbon Biolabs）、從DNA微陣列合成基因（Twist Bioscience）、滾環擴增技術（Touchlight Genetics）等。
DNA組裝技術
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、依賴于體內同源重組的DNA組裝。
常見體外和體內DNA組裝技術及流程
常用的DNA組裝技術有重疊延伸 PCR (OE-PCR) 組裝技術、BioBricks?組裝技術、Golden Gate組裝技術、TPA 組裝技術、Gibson組裝技術、TAR酵母同源重組等技術。
DNA糾錯技術
寡核苷酸合成與組裝過程常出現核苷酸的插入、缺失和取代等錯誤。DNA糾錯技術可有效地去除這些錯誤，提高合成準確性。常用的糾錯方法包括：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 技術糾錯以及MutS 酶糾錯法。
隨著DNA 合成、組裝與錯誤糾正技術的不斷發展，實現從頭合成、按需合成的時代已經到來。同時，更多新型合成技術也在不斷涌現，為實現“序列自由”的目標奠定了堅實的基礎。
實現序列自由的無限可能
隨著技術的不斷發展，我們相信，序列自由將逐漸成為引領性趨勢。盡管實現序列自由面臨著諸多挑戰，包括技術安全性、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，實現序列自由
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