酶促法从头合成DNA研发
技术描述
合成生物学被认为将引领第三次生物技术革命，在此之前，它还需要突破 DNA 合成这一关键瓶颈。现有的传统固相合成只能合成200-300nt长度的DNA，错误率高，使用大量有毒有害的化学试剂，产生大量危废，对环境造成损害，并且合成成本高，严重阻碍了合成生物学的发展。DNA生物合成技术是指在不依赖于DNA模板的情况下，通过酶促反应实现DNA分子的从头合成。因酶促DNA合成的高效、高准确率、低底物消耗和环保性，使得其有希望解决当前DNA合成面临的问题，被认为是可能突破当前化学合成局限的第三代DNA合成技术。 本技术旨在开发一种高效、环保的DNA酶促合成新技术。此技术将利用生物酶进行DNA序列合成，具有高效准确、环保节能的优势。将搭建自动化仪器平台，建立单链DNA酶促合成新体系，我们期望获得具有完全自主知识产权的DNA合成新技术，以打破现有技术的瓶颈，并提升DNA合成效率和环保性能；研发具有高效催化活性的新型非模板依赖DNA合成酶的合成方法，解决现有DNA固相合成长度短、错误率高、成本高以及环境污染等问题。并且可以有效的扩展因为现有技术限制所不能进行的下游应用。
技术优势
1. 酶促反应速率快，据测算理论添加天然核苷酸的速度可达毫秒级，催化修饰核苷酸底物可实现1-3min的单碱基延伸时间，远低于传统固相合成单碱基延伸需要的10min时间。 2. 能够实现更长Oligo的合成，且合成过程中的错误率极低，酶促反应准确率高，工艺优化后，国际已实现从头合成1005 nt单链DNA，远高于传统固相合成的200-300nt长度。 3. 相比于传统固相合成中使用有毒、易燃且不稳定的有机试剂，酶促反应体系所涉及试剂均为水相，安全环保，不需要专用的场地和危废处理，极大降低成本的同时也增加酶促DNA合成的普适性。 4. 酶催化体系底物浓度低，用量少，只需两步循环反应，3种生物试剂，试剂种类较化学合成降低60%以上并且都可以廉价获得，成本可降低1-2个数量级。 5. 易于自动化，能够做成酶法合成自动化仪器，方便大规模高通量合成。 6. 酶促DNA合成易于与后续的拼接组装、纠错等生物工艺整合，实现基因一站式合成。
效果指标
酶法DNA合成的市场化前景是非常广阔的，随着生物技术的快速发展，酶法DNA合成作为一项核心技术，在基因工程、合成生物学、分子生物学等领域具有重要应用。 随着个性化医疗和精准医疗的兴起，需要根据患者的特定基因信息来设计治疗方案，需要提供定制化的DNA序列；CRISPR-Cas9等基因编辑技术的发展，需要精确的DNA片段来指导编辑过程，需要高效、低成本的DNA合成服务；在疫苗研发中，需要快速合成疫苗候选序列，加速疫苗的开发和生产过程；通过合成特定长片段DNA序列，可以开发出具有特定性状的转基因作物，提高作物的产量和抵抗力；在疾病诊断领域，需要准确、快速合成探针和引物，用于疾病的快速检测和诊断；在法医学中，需要合成特定的DNA标记，用于个体识别和亲缘关系分析；DNA合成用于环境监测的生物传感器，检测污染物和环境变化等。这些应用都受限于传统固相DNA合成的限制，无法快速、准确合成长片段DNA，不能大规模推行，酶促DNA合成可以突破现有技术的限制，让这些应用落地，产生巨大的经济价值。 酶法DNA合成技术是实现DNA数据存储的关键，目前DNA存储受限于传统固相合成的长度、错误率和成本问题，无法商业化，酶法合成可以极大降低DNA合成的成本，有望将DNA存储进行商业化。酶法DNA合成因为其快速切低成本的DNA合成，可以降低DNA基础研究门槛，推动整个研究领域的发展。 随着技术的进步和规模化生产，酶法DNA合成的成本正在降低，使得更多的应用成为可能。许多国家和地区对生物技术产业给予了政策和法规上的支持，这有助于酶法DNA合成技术的市场化。随着公众对生物技术的认识和接受度提高，酶法DNA合成技术的市场化前景将更加广阔。 总之，酶法DNA合成技术因其高效、精确和多功能性，在市场化方面具有巨大的潜力和广泛的应用前景。随着技术的不断进步和成本的降低，预计这些技术的市场将会持续扩大。