一天一个基因！科学先驱Nature Biotechnology公布全新DNA合成技术

一组研究人员研发出了一种新的DNA合成技术，可以在一天中制作一个基因！目前使用的合成技术是四十年前研发的，这项最新技术是近四十年来DNA合成技术研究的首个突破性进展。

这一研究成果公布在NatureBiotechnology杂志上。

领导这一研究的是美国工程院院士JayD. Keasling，Keasling是国际合成生物学产业化先驱，现任合成生物化学研究中心主任、美国生物能源联合研究所CEO、美国加州大学伯克利分校合成生物学工程研究中心主任、HubbardHowe杰出讲席教授。他曾荣获“国际埃尼奖”、“海因茨奖”、 “国际代谢工程奖等”等重要奖项，还先后被世界经济论坛、《探索》、《经济学家》等杂志评为“技术先锋”、 “年度科学家”和“年度创新家”。

DNA合成是一项非常有潜力的技术，目前主要用于三个领域：化学领域、转基因领域、医疗领域。比如利用DNA合成技术研发新药疫苗以及其他抗体。现在很普及的乙型肝炎疫苗，就是利用DNA重组的酵母菌生产的。

但是目前DNA合成技术无论是在厂家还是实验室中都流程冗长，可能产生有毒副产品，并且随着长度的增加而变得更容易出错。这个过程需要连接小片段DNA，因此可能会出现错误。厂家一般需要长达两周的时间才能为研究人员提供合成基因。

“我们已经想到了一种合成DNA的新方法，它利用的是自然界本身制造DNA的机器，”文章一作，加州大学伯克利分校生物分子工程博士生SebastianPalluk说。

他们的这种技术利用了末端脱氧核苷酸转移酶（TdT），TdT是一种脊椎动物免疫系统产生新DNA的酶。 TdT通常会随机添加核苷酸，导致这个过程难以控制。

为了解决这个问题，研究人员将TdT连接到一个核苷酸上。这样，在酶帮助DNA序列添加核苷酸之后，它就会被束缚住，防止链进一步生长。之后连接了分子的酶就会被剔除，下一个酶-核苷酸再继续添加上。使用这种技术，Keasling小组生成了长度为10个核苷酸的DNA链。这个过程准确率达到98％，比目前DNA合成方法的99％准确率稍低一些。

研究人员表示，如果精度更高，就可以合成更长的链，比如长达1,000个核苷酸。“通过直接合成更长的DNA分子，就可以减少将寡核苷酸拼接在一起的繁琐过程。”

著名学者GeorgeChurch（未参与该项研究）表示，一旦这一研究团队能够更精确地优化合成长链DNA的方法，“这将会带来巨大的影响。”

参考文献：

Palluk S, Arlow DH, de Rond T, Barthel S,et al. De novo DNA synthesis usingpolymerase nucleotide conjugates. Nat Biotechnol. 2018 Jun 18. doi: 10.1038/nbt.4173.

本文来源于：生物通

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