The ultimate goal of synthetic biology is to build customized cells or organisms to meet specific industrial or medical needs. The most important part of the customized cell is a synthetic genome. Advanced genomic writing technologies are required to build such an artificial genome. Recently, the partially-completed synthetic yeast genome project represents a milestone in this field. In this mini review, we briefly introduce the techniques for de novo genome synthesis and genome editing. Furthermore, we summarize recent research progresses and highlight several applications in the synthetic genome field. Finally, we discuss current challenges and future prospects.
生物学研究的终极目标是改造生物体和自然环境，使之符合人类的利益。充分认识生物体生长发育的分子机制，是实施人为改造的前提和基础。在长达数百年的历史中，生物学研究形成多个不同的学科，分别在不同维度上研究生物生长发育以及生态系统运行的机制。20世纪50年代，DNA双螺旋结构被发现，之后生命科学研究进入到分子生物学时代。随着时间推移，对小鼠、果蝇、拟南芥、酵母、大肠杆菌等少数几种模式生物的生长发育的分子机制的研究越来越透彻。在此基础上，人类逐渐能够做到根据自己意图来改造生物体，甚至创造新生物体。合成生物学，作为一门新学科因此而诞生。传统生物学研究，注重对自然界内在机制的“理解”；合成生物学则注重对自然界的“改造”。由于生物体的性状主要由其基因组DNA控制，因而“改造”的过程主要体现为对生物体基因组DNA的改写。 在本综述中，我们以基因组写（Genome writing）技术为核心，主要介绍用于改写生物基因组的相关技术，同时也介绍了合成生物学未来可能的重要应用。关于基因组写技术，我们介绍了如何在大尺度和小尺度上改写基因组。大尺度基因组写技术，主要介绍了如何从引物阶段，通过逐级组装从而获得一个合成的基因组。小尺度基因组写技术，主要介绍了利用基因编辑技术对基因组进行定点精确编辑。在应用研究方面，我们介绍了利用合成生物学技术手段构建人源化动物、研究人类基因组突变体功能，等方面的案例。合成生物学的发展也带来一些新的伦理和安全的问题，在文章的展望部分我们对相关问题作了简要讨论。





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