DNA合成市场需求巨大，亟需技术革新

DNA测序技术的发展促进了生物学的进步，但合成生物学的研究和发展仍然面临着一些关键的瓶颈。

DNA合成技术是限制因素之一，主要是DNA合成速度慢以及合成过程需要依赖大型仪器。市场上缺乏高质量、低成本、按需合成DNA的解决方案。

在全球市场中，DNA合成仪生产商及服务商主要包括：Codex DNA、Nutcracker Therapeutics、Aldevron、Molecular Assemblies、GenScript Biotech、DNA Script等等。

近日，美国生物医药领域权威杂志Genetic Engineering&Biotechnology News （GEN）总结了DNA合成技术的困境和进展，对文章进行了不改变原意的删减。

需求日益增大

DNA

資料显示，合成生物学公司仅在2021年第一季度就获得了46亿美元投资。合成生物学在生物制造、化工医药、农业生产等领域都离不开最基础的DNA合成技术，而这些研究正在解决的是能源危机、食物紧缺、化境污染等关乎人类发展的重大问题。

可以说DNA合成是合成生物学的支柱。

以疫苗为例，尽管科学家几乎在COVID-19出现的第一时间研究出了mRNA疫苗序列，但合成通常需要交给第三方公司，这也导致科学家必须等待数天或数周才能获得mRNA疫苗样品，进行后续试验。

而在疫苗大批量生产阶段，面对激增的订单，DNA合成公司明显出现了产能不足的问题。据外媒报道，全球仅有15%的人接种了疫苗。

此外，越来越多生物产业的发展，使得DNA合成的需求也日益增加，这些需求正在倒逼DNA合成技术的发展，业界需要的是高质量、低成本、能够按需合成的DNA技术。

DNA合成技术比较

亚磷酰胺三酯合成法

传统的DNA合成技术亚磷酰胺三酯合成法，是通过化学构建一串碱基，以形成一条单链的片段，然后将这些片段连接在一起，形成双链DNA。

这种方法一共分为四步，包括将DNA链延伸到与细胞中自然方向相反的方向。当固相合成引入，该方法得到了改进，固相合成将DNA链构建在浸入试剂溶液中的固体载体上。

但这种方法能源效率低，并且依赖于危险的试剂和溶剂。研究人员还必须花时间等待每个订单的完成和发货，这可能会推迟新产品的每次迭代。

即使快速测序等使研究进展将加快，但是由于对合成DNA数日的等候，研究的速度依旧没有得到改善，这使快速测序的价值被降低。

除了传统的亚磷酰胺三酯合成法和现在使用的酶促合成技术，DNA合成技术还有基于芯片的喷墨法、光化学法和电化学法，以及超高通量合成技术，也即是半导体结合电化学法。

高效的台式DNA打印机

DNA Script的台式DNA打印机

像合成生物学的其他领域一样，DNA合成技术也在不断创新，从而满足其日益增长的需求。

DNA Script和一些公司开发了一种酶促合成DNA的方法，就像生物体内自然发生的一样。这个过程不需要苛刻的化学物质，也不会产生水以外的废物。这意味着该过程占用的空间要小得多，而且几乎可以在任何地方完成。

利用这种技术，研究人员们开发了台式DNA打印机。在台式DNA打印机输入需要合成的序列，第二天，就可以得到合成的DNA。

对于使用者来说，即使一次实验失败，仍然可以继续合成新的DNA，无需等待第三方公司合成的繁琐流程，大大加快了研究进展。

而更多的公司也在研发更便捷的流程，例如利用手机APP操作DNA合成等。DNA合成技术的革新，是推动合成生物学向前发展的力量。

蓬勃发展的合成生物学，可能会使人们在迫在眉睫的疫情、灾难、气候危机中得以生存。（摘自美《深科技》）（编辑/费勒萌）