成为造物主：如何利用合成生物学的神力( 二 ) 陈闷雷|作者李拓|编辑果壳硬科

使能技术：使能技术（EnablingTechnology）并无严格定义，其内涵受技术创新的目标决定。从技术创新链的角度，使能技术处于基础研究和产品研发之间，属于应用研究的范畴，其使命是通过使能技术的创新，来推动创新链下游的产品开发、产业化等环节的实现。
首先是基因测序技术。如今的第二代基因测序法经过持续优化，效率已经大幅上升且成本快速降低（第三代技术不成熟，尚无法大规模应用）。 McKinsey给出数据显示， DNA测序成本正在以比摩尔定律更快速度下降：2003年，绘制人类基因图谱耗资近30亿美元；到了2019年，这一数字已经不足1000美元，且在未来十年甚至更短时间内有望进一步下降至100美元区间内[5] 。

文章图片
基因组编辑技术，是指对目标基因进行编辑或修饰，能够定向修改基因组的重要工具。由于合成生物学对于DNA等遗传物质的合成、组装和编辑等操作均有关键需求，因此强大的基因编辑技术也是合成生物行业整体发展的重要前提。
基因编辑技术分为三代，分别为ZFN、TALEN和CRISPR/Cas9 。前两代技术采用的是蛋白质—DNA的识别模式，导致切割位点有较高的特异性，无法随心所欲的选择切割位点，且分别存在构建难度大和易于脱靶，或是操作繁琐的缺陷。
CRISPR/Cas9：CRISPR全称为规律成簇的间隔短回文重复（ClusteredRegularlyInterspacedShortPalindromicRepeats），是原核生物基因组内的一段重复序列，大多数细菌及古细菌中的一种获得性免疫方式。 Cas9则指的是一种CRISPR相关蛋白（即Cas），充当“分子剪刀” ，在引导RNA指定的位置切割DNA 。 2020年的诺贝尔化学奖正是颁给了贡献这一发现的科学家。

文章图片
相较于前辈， CRISPR/Cas9采用的是RNA-DNA的识别模式，切割位点的选择上更为广泛，且操作简便，周期短，成本低，调控方式多样化。凭借这些优势， CRISPR/Cas9已经成为应用最为广泛的基因组编辑工具。

文章图片
大规模基因组DNA设计和合成的相关技术，是改造细胞或创造人工生命的基础。早期的柱式合成不但成本高，通量也比较低，尚不能支撑合成生物产业的快速发展。但之后的芯片合成技术和超高通量芯片合成技术，已经能够实现在节省试剂的同时，进行大规模高通量合成，显著提升基因合成效率，且成本仅有旧式柱式合成技术的万分之一到百分之一，只是仍有合成工艺要求严格，会产生污染性有机化学废弃物等缺陷[6] 。而最新一代的酶促合成技术则兼具作用条件温和，合成准确性高，副产物少等优点，颇具潜力但相比较之下仍处早期阶段，不够成熟。

文章图片
高通量：指一次可检测多个样本或对同一样本进行多种检测的技术。
引物：是指在核苷酸聚合作用起始时，一种具有特定核苷酸序列并能刺激合成的大分子，与反应物以氢键形式连接，这样的分子称为引物。体外人工设计的引物被广泛用于聚合酶链反应、测序和探针合成等。
下游
由于合成生物学覆盖行业广泛，产业链公司也表现出了高度多样化的特征，总体可分为平台型与产品型两大类。平台型公司更注重对菌株的改造，致力于模块化与通用化；产品型公司则主要关注发酵以及后续环节，旨在实现规模化生产，以及解决后续的销售渠道，确立商业模式等更具体的落地问题。