北京2022年4月8日 -- 超長片段快速基因合成技術(shù)是目前基因合成領(lǐng)域技術(shù)開發(fā)的重難點(diǎn)之一。作為大片段基因合成與精準(zhǔn)測序公共服務(wù)平臺，近期，擎科生物開發(fā)的超長片段快速基因合成技術(shù)，成功突破酵母組裝多片段、大片段的核心技術(shù)，可工業(yè)化生產(chǎn)50Kb大片段DNA，最長合成長度可達(dá)160Kb。

大片段DNA的工業(yè)化生產(chǎn)是合成生物學(xué)發(fā)展應(yīng)用過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。發(fā)展DNA大片段和染色體的高保真合成和組裝技術(shù)，首先是通過PCR反應(yīng)合成短片斷，其長度往往小于1kb。將多個(gè)1kb的小片段組裝為一個(gè)大片段DNA分子，目前最常用的組裝技術(shù)是Gibson重組。

Gibson組裝技術(shù)在2009年首次被Dr.Daniel和其同事提出，因能輕易地組裝多個(gè)線性DNA片段而著名，也可以用于將一個(gè)目的片段插入選擇的載體中完成基本克隆。進(jìn)行Gibson連接時(shí)首先需要獲得末端含有同源區(qū)域的DNA片段，一般是通過PCR獲得，然后這些片段和酶混合物（an enzyme master mix）共孵育完成連接。

擎科生物的超長片段快速基因合成技術(shù)，同時(shí)采用Gibson重組與酵母平臺進(jìn)行大片段組裝。其中酵母組裝平臺參考酵母細(xì)胞內(nèi)部的同源重組機(jī)制，構(gòu)建酵母人工合成染色體(YACs)。一些研究表明，酵母細(xì)胞可以攝入多個(gè)DNA片段，可裝配四或者五個(gè)重疊的DNA片段連接到載體DNA上^[1] 。但 是 現(xiàn) 有 的 酵 母 重 組 技 術(shù) 都要逐個(gè)挑取酵母單菌落培養(yǎng)篩選，線性化酵母載體要經(jīng)過PCR獲得^[2]，整體時(shí)間會相應(yīng)的延長、保真度會下降、操作的復(fù)雜性和工作量都會增加。因此如何能夠低成本，快速高通量篩選正確克隆成為酵母組裝大片段DNA分子方法的關(guān)鍵技術(shù)。

擎科生物使用的超長片段快速合成技術(shù)，可將多個(gè)小片段DNA分子組裝成一個(gè)大片段DNA分子。速度快、簡便可行、成功率高、成本低，效率高、易操作，可進(jìn)行工業(yè)化規(guī)模擴(kuò)大，用途廣泛。不僅能夠幫助研究者對物種進(jìn)行基因優(yōu)化，提高基因表達(dá)，還可以合成已知序列的難擴(kuò)增基因以及大量用于微芯片的cDNA；甚至是幫助醫(yī)療研究設(shè)計(jì)合成基因疫苗、基因治療載體。尤其對于基礎(chǔ)研究方面，可加強(qiáng)對基因的結(jié)構(gòu)功能研究，修改設(shè)計(jì)基因，在育種方面也可以利用這一技術(shù)合成不同的基因突變株、SNPS、或其它突變株。

在實(shí)際操作上，擎科生物還進(jìn)行了一系列優(yōu)化，最終開發(fā)出的超長片段快速基因合成技術(shù)生產(chǎn)片段長度可達(dá)160Kb，保障能夠在最短時(shí)間為客戶提供高品質(zhì)基因合成服務(wù)。經(jīng)過長期驗(yàn)證，這確實(shí)是一種有效的長片段 DNA 合成方法。

同時(shí)，為保證合成片段的準(zhǔn)確性，服務(wù)過程還包括序列優(yōu)化、引物設(shè)計(jì)、小片段合成、大片段重組等多個(gè)流程，還包括大片段組裝前后的兩次測序驗(yàn)證。用二代測序技術(shù)對大片段進(jìn)行測序驗(yàn)證，以精準(zhǔn)的基因檢測技術(shù)保證合成產(chǎn)物的100%準(zhǔn)確性。與此同時(shí)，擎科生物在全國各地建立了21家分/子公司，以強(qiáng)大的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系和物流系統(tǒng)快捷響應(yīng)客戶需求。

參考文獻(xiàn)：

^{[1]R a y m o n d ，C . K . e t . a l . B i o t e c h n i q u e s ( 1 9 9 9 ) 2 6 : 1 3 4 ‐ 1 3 8}

^{[2]Gibson,D G .et .al .Science(2008)5867:1215‐1220}

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