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摘要
DNA设计合成是推动生命科学及其相关领域发展的关键共性底层技术。常规的遗传操作技术仅能对已有的DNA序列进行有限的改造,而DNA合成技术则可从头"书写"生命信息,从另一高度提升我们对生命体理解、预测和操控的能力。DNA合成技术包括寡核苷酸合成技术、DNA组装技术以及DNA纠错技术。本文总结了以上关键技术的特点和发展趋势,经历超过60年的发展后,化学合成法仍然是当前寡核苷酸合成的主流方法,它被广泛应用于柱式及芯片DNA合成仪,酶法DNA合成技术则有望颠覆传统的DNA化学合成方法;现有DNA合成技术在合成能力和准确性上存在局限,难以直接准确合成基因长度的DNA片段,分级的体外与体内组装技术的合理搭配,可将分段合成的寡核苷酸片段装配成长片段DNA,达到基因长度甚至基因组长度DNA序列的合成,它也因此成为长片段DNA合成的关键;寡核苷酸的合成与组装过程都不可避免地引入错误,基于错配结合或错配切除的纠错技术在DNA合成过程不同阶段的应用,不仅能提高DNA合成的准确性,还可有效降低长片段DNA合成的质控成本。近年来合成生物学等相关领域的迅猛发展,对DNA合成相关技术提出了新的要求,正推动DNA合成、组装与纠错相关技术向着高通量、自动化和集成化的方向不断改进和创新。
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单位中国科学院天津工业生物技术研究所; 天津科技大学; 生物工程学院
