现代人工 DNA 合成中,最有效率的方法是什么?

如题所述

现代人工DNA合成的高效途径揭示:在众多DNA合成技术中,哪些方法脱颖而出,成为最高效的?让我们一探究竟。


DNA合成领域的技术日新月异,其中,对于短片段(200nt以下)的合成,固相亚磷酰胺三脂法(wiki Oligonucleotide synthesis)堪称高效之选。只需将几个寡核苷酸片段退火并进行PCR,这个过程简单快捷,适合于小片段的合成。


而对于kb级别以上的长片段,特别是需要一次性合成数百个不同片段的大型项目(我们称之为"Building Block"),则采用Oligo Microarray技术更为有效。它通过寡核苷酸芯片,结合高通量策略,实现低成本合成,每bp的价格可低至几分钱。这项技术的发展源于早期的寡核苷酸芯片,通过一系列辅助设计和组装技术,批量生产出大量的Building Block,从而构建完整的DNA序列。


将Oligo Microarray视为第二代合成技术,它类似于反向的二代测序,利用高通量芯片进行大规模合成,然后通过组装技术将片段整合。通过类似synthesis-by-sequencing的方法,能够减少错误,尽管这也会带来一定的错误率。对于合成大基因组,可以预先设计接口,便于后续的Gibson或Golden Gate组装。


关于第二代合成技术的原理,深入了解可以参考Nature和Nucleic Acids Research的论文,以及Kosuri和Church的协议。这些文献详细阐述了技术背后的科学原理和应用前景。尽管存在如二聚体问题、CG含量影响等挑战,但二代合成技术的商业化公司如Gen9和TwistBio已经在不断优化,使得这个领域逐渐成熟。


然而,我们对更先进的第三代合成技术的期待并未止步。MIT实验室曾探索过类似的技术,但尚未大规模商业化。这种技术有望实现长片段的高效合成,无需过于依赖高通量,就像Venter和Gibson的黑科技机器,能将DNA合成、组装和表达成病毒,尽管在正确性上有所牺牲,但它标志着合成技术的重大突破,令人振奋不已。


总的来说,DNA合成领域的高效方法远不止于传统的两块钱一bp技术。随着科技的进步,我们期待更先进的技术不断涌现,为基因组研究和生物技术开辟新的可能。因此,对于那些依然依赖旧技术的人们,是时候更新你们的知识库,探索这些前沿的高效途径了。

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