更快的基因合成：合成 DNA 可能是改善醫療保健的關鍵

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  量子運行遠見
• 2023 年 1 月 16 日

洞察總結

DNA 的化學合成及其組裝成基因、電路甚至整個基因組已經徹底改變了分子生物學。 這些技術使得設計、建造、測試、從錯誤中學習以及重複循環直到實現期望的結果成為可能。 這種方法是合成生物學創新的核心。 

更快的基因合成環境

合成將數位遺傳密碼轉化為分子 DNA，以便研究人員能夠創造和生產大量遺傳物質。 由於次世代定序 (NGS) 技術，可用的 DNA 數據得到了擴展。 這一發展導致包含來自每種生物體和環境的 DNA 序列的生物資料庫不斷增加。 由於生物資訊軟體效率更高，研究人員現在可以更輕鬆地提取、分析和修改這些序列。

科學家從「生命之樹」（基因組網絡）中獲得的生物資訊越多，就越了解生物的遺傳關係。 新一代定序幫助我們更了解疾病、微生物組和生物體的遺傳多樣性。 這種序列熱潮也促進了代謝工程和合成生物學等新科學學科的發展。 獲得這些資訊不僅可以改善目前的診斷和治療方法，還可以為新的醫學突破鋪平道路，從而對人類健康產生持久影響。 

此外，合成生物學有可能影響許多領域，例如創造新藥物、材料和製造過程。 特別是，基因合成是一種有前景的技術，可以幫助快速建構和改變基因序列，從而發現新的生物功能。 例如，生物學家經常在生物體之間轉移基因以測試遺傳假設或賦予樣本生物體獨特的特徵或能力。

破壞性影響

化學合成的短 DNA 序列至關重要，因為它們用途廣泛。 它們可用於研究實驗室、醫院和工業。 例如，它們被用來識別 COVID-19 病毒。 亞磷酰胺是產生 DNA 序列的必要組成部分，但它們不穩定且很快就會斷裂。

2021 年，科學家 Alexander Sandahl 開發了一種新的專利方法，可以快速有效地製造這些用於 DNA 生產的建造模組，從而顯著加快這些組件分解之前的過程。 DNA 序列被稱為寡核苷酸，廣泛用於識別疾病、製造藥物以及其他醫學和生物技術應用。 

總部位於美國的 Twist Bioscience 是專門從事合成 DNA 製造的領先生物技術公司之一。 該公司將寡核苷酸連接在一起以創建基因。 寡核苷酸的價格正在下降，製造它們所需的時間也在下降。 截至 2022 年，開發 DNA 鹼基對的成本僅為 XNUMX 美分。 

Twist 的合成 DNA 可以在線訂購並在幾天內發送到實驗室，然後用於創建目標分子，這些分子是新食品、肥料、工業產品和藥品的構建模組。 Ginkgo Bioworks 是一家價值 25 億美元的細胞工程公司，也是 Twist 的主要客戶之一。 同時，Twist 在 2022 年推出了兩種針對人類猴痘病毒的合成 DNA 對照，以幫助研究人員開發疫苗和治療方法。 

更快的基因合成的影響

更快的基因合成的更廣泛影響可能包括： 

• 加速識別引起大流行和流行病的病毒，從而可以更及時地開發疫苗。
• 更專注於基因合成技術的生物技術公司和新創公司與生物製藥公司合作。
• 各國政府競相投資各自的合成 DNA 實驗室來開發藥物和工業材料。
• 合成 DNA 的成本變得更低，導致基因研究的民主化。 這種趨勢也可能導致更多的生物駭客想要在自己身上進行實驗。
• 基因研究的增加導致基因編輯和治療技術（例如 CRISPR/Cas9）的更快發展。

需要考慮的問題

• 大規模生產合成 DNA 還有哪些好處？
• 政府應如何監管該行業以使其保持道德？