科技日报记者 罗云鹏

于合成生物学范畴，DNA合成技能一直被视为冲破行业成长的要害瓶颈。传统高通量DNA合成技能，是于单一芯片外貌合成数百万条DNA短片断，虽能一次合成年夜量片断，但每一条片断的产量极低，且轻易呈现片断间交织污染，严峻影响后续长片断组装的乐成率。因其没法同时满意“高通量”“长片断”“低成本”的需求，直接限定了繁杂代谢路子研究、染色体工程、年夜范围突变库构建等前沿研究的深切推进。

10月1日，华年夜生命科学研究院结合多家机构发布一项自立研发的基在并行道理的DNA合成技能（mMPS），以“微芯片”的立异范式从源头倾覆了DNA合成技能，乐成实此刻合成通量、产量及质量上的体系性冲破。该技能将合成生物学从“写患上出”推向“写患上准、写患上优、写患上省”的新高度，有望为基因组编写、疫苗快速开发与DNA数据存储等范畴提供要害支撑，于全世界生物制造范畴揭示中国立异的底层冲破气力。相干结果发表在《天然·生物技能》。

霸占传统DNA合成效率、成本与笼罩度难题

与传统技能差别，mMPS技能采用了一种立异的合成路径：将一张芯片分为一个个自力的、毫米级的微芯片，于每一个微芯片上仅合成一条短链DNA，且芯片外貌均带有专属辨认码，可对于DNA片断举行身份辨认与分选，全程追踪该片断的合成历程。此外，经由过程“辨认-分选-合成-收受接管”的轮回机制，使芯片具有可反复利用的能力，为可连续、低成本的DNA合成奠基了坚实基础。

简朴来讲，这些微芯片就像一个个带着专属工号的“工人”。合成工场的智能扫描仪辨认出它的工号以后，可以或许快速判定它应该去合成哪条特定的短链DNA，便经由过程传送带将差别的“工人”精准送往对于应的事情岗亭（反映柱），于这里合成一条DNA短链。合成事情完成后，这些“工人”还有能被网络起来，预备投入下一轮的事情。

经由过程如许的模式，mMPS技能实现产量跃升、流程简化和精准可控多重冲破。

此中，于产量跃升中，单条DNA序列的产量从传统的fmol级别（极微量）晋升到pmol-nmol级别，幅度达4—6个数目级；流程简化方面组装基因步调从本来至少5步的操作优化至仅需2步完成，且无需分外添加扩增引物或者酶切位点，可直接用在基因组装，防止过错累积；此外，于精准可控中，每一条DNA片断都于各自的专属“空间”合成，防止了交织污染，反映前提还有可按照需求自力优化。

研究团队经由过程体系性试验验证了mMPS于基因组装、突变库构建等多场景下的卓着综合机能。研究结果充实证实了该技能于处置惩罚繁杂序列、高GC含量区域及反复序列方面的怪异上风，为卵白质不变性研究、疾病突变机制解析提供了靠得住的技能支撑，将助力科研职员更深切地摸索生命科学范畴的要害问题，为疾病医治、新药研发等范畴的冲破奠基基础。

鞭策DNA合成迈向生物制造新时代

今朝，基在mMPS技能打造的尺度化高通量合成平台已经于常州华年夜孵化落地，并已经于多个财产范畴揭示出巨年夜的运用潜力。该技能有望周全鞭策DNA合成从一项试验室办事，进级为生物制造基础举措措施，从而于医药、诊断等范畴催生体系性效率革命。

于立异药物研发范畴中，找到并优化出要害的药物靶点，对于研发抗体药物、针对于癌症的CAR-T细胞医治来讲都是极为主要的一步，而这暗地里离不开高质量的突变体库构建，即包罗年夜量基因变异的“药物候选资料库”。相较在传统要领需耗时数周完成突变库构建，mMPS技能系统可将其缩短至数天，年夜幅加快抗体发明与优化进程，并显著晋升笼罩度与匀称性，让“救命药”更早走到患者眼前。

于酶制剂、生物基质料、邃密化学品等生物制造范畴，“高效菌株”是决议工业化出产效率与产物机能的要害因素。mMPS撑持快速酶定向进化，可将菌株革新周期从数月缩短至数周。研究注解，其单碱基合成成本比传统要领降低约70%，为年夜范围工业化运用摊平门路。生物制造企业可借此构建专属酶库及代谢路子库，形成技能壁垒。

于临床诊断范畴，引物探针是帮忙大夫排查特定基因靶点、病毒片断、基因突变等的检测东西。面向多靶点检测、早筛panel定制等需求，建造引物探针的传统“柱式合成”要领需屡次操作且成本昂扬。而mMPS可一次性合成数千对于引物探针，合成成本削减3倍以上。这将鞭策NGS检测panel从数百个靶点向万级靶点进级，为癌症早筛、感染病监测、遗传病诊断提供更有力的解决方案。

值患上一提的是，mMPS技能所具有的模块化、主动化特征，为生物锻造厂的鼓起提供了技能基础。将来可能呈现“DNA合成即办事”的新型平台，经由过程AI驱动设计、主动化合成、呆板人测试的闭环，为行业提供从序列设计到功效验证的一站式解决方案。

跟着芯片可反复利用技能的成熟及合成工艺的进一步优化，mMPS将成为下一代工业级DNA合成工场的焦点引擎。

华年夜生命科学研究院合成生物学首席科学家沈玥暗示：“mMPS技能的问世，不单单是DNA合成范畴的一项技能迭代，更是合成生物学从‘试验室摸索’走向‘工业化制造’的要害迁移转变点。将来，跟着mMPS技能的推广运用，更多繁杂生物体系的设计、构建与测试将成为可能，合成生物学有望于医药、能源、环保等范畴迎来真实的财产化发作。”

对于在mMPS技能的将来远景，中国科学院院士元英进认为：“将来，联合人工智能与主动化体系，mMPS有望成为‘设计-合成-测试-进修’范式的引擎，鞭策合成生物学于生物制造、医疗康健等范畴的深度交融与财产落地。此项冲破不仅彰显我国于合成生物学底层东西范畴的立异能力，也为构建自立可控的生物技能系统奠基了主要基础，具备庞大的学术价值与财产化远景。”