合成生物学：生命系统的数字设计。图片：苏黎世联邦理工学院/AgnieszkaWormus
生命的分子蓝图存储在基因组内的DNA中。由DNA测序驱动的生物学数字革命使科学家能够读取人类及许多微生物和多细胞生物的基因组。如今，超过20万个微生物基因组的DNA序列已存储在数字基因组数据库中，并成倍增加了对DNA如何编程生物系统的理解。利用这种令人难以置信的分子构建宝库，生物工程师学会了如何对长DNA分子进行测序和合成，并在计算机的帮助下繁殖出有用的微生物。
瑞士苏黎世联邦理工学院实验系统生物学教授彼特·克里斯汀（BeatChristen）以及克里斯汀实验室的研究人员在研究中将数字基因组设计算法与大规模化学DNA合成结合使用，以物理方式产生人工基因组并了解在分子水平上的生命编码。该实验室还使用系统和合成生物学方法来定义跨物种的必需基因，这些基因是构建微生物基因组的遗传部分，可用于可持续化学、医学和农业。
对DNA进行计算机设计和化学生产
该研究小组已经实际生产了世界上第一个完全由计算机生成的基因组，即Caulobacterethensis-2.0。研究人员以天然淡水细菌为起点，计算出理想的DNA序列，用化学方法生产和构建仅由基本功能组成的最小化基因组。在设计过程中，人工基因组中的80万个DNA编码中有超过六分之一被替换，整个基因组被制成一个大的环状DNA分子。尽管尚不存在活细胞，但已经在整个基因组设计中测试了基因功能。在这些实验中，研究人员发现个人工基因中的大约个具有功能，证明了产生设计基因组方法的希望。
彼特·克里斯汀和马蒂亚斯·克里斯汀（MatthiasChristen）博士。图片：苏黎世联邦理工学院/AgnieszkaWormus
在AAAS会议“合成生物学：生命系统的数字设计”（年2月14日）中，克里斯汀将讨论合成基因组在工业上的应用以及对健康的益处的未来应用。他还将讨论在社会上需要就使用该技术的挑战和目的进行深入讨论的必要性，同时还要探讨如何防止滥用的可能性。
克里斯汀教授将与华盛顿大学的戴维·贝克（DavidBaker）教授一起讨论蛋白质设计者，苏格兰爱丁堡爱丁堡大学的乔伊斯·泰特（JoyceTait）将就风险监管，不确定性和道德进行演讲。
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