中國(guó)網(wǎng)/中國(guó)發(fā)展門戶網(wǎng)訊 隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展及測(cè)序成本的降低，越來越多物種的基因組被測(cè)序，人類對(duì)生物基因組的測(cè)序“讀取”取得了空前的突破。而隨著?DNA?合成技術(shù)及基因編輯技術(shù)的發(fā)展，人類“編寫”生物基因組也逐漸成為現(xiàn)實(shí)。基因組的編輯，甚至全基因組的重設(shè)計(jì)與合成，一方面可以作為研究手段探索基因的功能，促進(jìn)功能基因組學(xué)的發(fā)展；另一方面則可以獲得新的生命體用于疾病治療、藥物生產(chǎn)等，服務(wù)人類。全基因組的從頭合成作為當(dāng)前合成生物學(xué)研究的熱點(diǎn)之一，其涉及基因組的從頭設(shè)計(jì)、構(gòu)建和功能表征等，屬于自下而上的生物學(xué)研究策略。新生命體系的從頭設(shè)計(jì)與合成不僅需要合成組成基因組的小片段?DNA?片段，還需要通過后續(xù)的組裝與拼接獲取完整的合成基因組，隨后還涉及合成基因組往宿主細(xì)胞的轉(zhuǎn)移及功能分析。DNA?合成及基因組拼裝、轉(zhuǎn)移技術(shù)是合成基因組學(xué)乃至整個(gè)合成生物學(xué)領(lǐng)域的核心技術(shù)體系，其突破將極大地推動(dòng)合成生物學(xué)的發(fā)展。

DNA合成技術(shù)

DNA?合成技術(shù)是合成基因組學(xué)，乃至現(xiàn)代分子生物學(xué)的根基。PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）或者酶切手段只局限于獲得自然界已有的?DNA?片段，而?DNA?的從頭合成則可以通過?Oligo（寡鏈核苷酸）的拼接獲得人工設(shè)計(jì)的特定?DNA?片段。如何提高?Oligo?合成的長(zhǎng)度和效率、降低合成成本是后續(xù)進(jìn)行大規(guī)模基因組合成的關(guān)鍵突破點(diǎn)。根據(jù)合成原理，目前?Oligo?的合成方法可分為已經(jīng)成熟并商業(yè)化的化學(xué)法和正在研發(fā)中的酶促合成法。

化學(xué)法

Oligo?的化學(xué)合成研究始于?20?世紀(jì)?50?年代，Michelson?和?Todd首次報(bào)道采用磷酸二酯法實(shí)現(xiàn)了寡聚二核苷酸的合成。到?20?世紀(jì)?80?年代，Beaucage?和?Caruthers開發(fā)了基于亞磷酰胺的?DNA?合成法，也是今天?Oligo?自動(dòng)化生產(chǎn)所采用的主要方法。該方法包括去保護(hù)、偶聯(lián)、加帽（可選）及氧化?4?個(gè)步驟（圖?1）。由于隨著鏈延長(zhǎng)所帶來的化學(xué)反應(yīng)效率、合成純度以及產(chǎn)率的下降，目前該方法合成的?Oligo?長(zhǎng)度一般不超過?200?個(gè)核苷酸（nt）。為了提高通量，從?20?世紀(jì)?90?年代開始發(fā)展起來的基于微陣列芯片的?DNA?合成策略，使得合成成本降低了若干個(gè)數(shù)量級(jí)。然而由于芯片特有的不均一性及邊緣效應(yīng)等原因，相較于柱法合成，芯片法合成在長(zhǎng)度、準(zhǔn)確性方面均有所下降。為了增加芯片合成的精確度，2010?年?Kosuri?等和?Matzas?等分別采用不同的技術(shù)策略，從各異的芯片產(chǎn)物中挑選出正確合成的寡核苷酸原料。Kosuri?采用了多重?PCR?策略，選擇性擴(kuò)增目的寡核苷酸片段，結(jié)合酶促糾錯(cuò)等方法，可以合成長(zhǎng)度超過?200?nt?的寡核苷酸原料，實(shí)現(xiàn)了更大規(guī)模和更高精度的合成；Matzas?等則是借助?454?測(cè)序儀，先通過測(cè)序挑選出序列正確的寡核苷酸產(chǎn)物，然后對(duì)這些產(chǎn)物進(jìn)行大量擴(kuò)增，從而使得樣品的錯(cuò)誤率降低到基本可以忽略。

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