DNA的合成、組裝及轉移技術
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CRISPR/Cas9介導的染色體清除
CRISPR/Cas9?是基于細菌?II?型?CRISPR/Cas?免疫防御系統開發的基因編輯技術，由于其操作簡單，并能高效介導精確的基因敲除、敲入等而被廣泛用于各物種的基因編輯研究。鑒于上述方法的復雜和低效性，Zuo?等嘗試將?CRISPR/Cas9?技術用于染色體的靶向清除。CRISPR/Cas9?系統包括兩個核心部件，本身無靶向性的?Cas9?核酸內切酶以及引導?Cas9?進行靶向切割的引導?RNA（single guided RNA，sgRNA），Cas9?和?sgRNA?結合，以復合物的形式在特定位置切斷雙鏈?DNA。他們發現通過多個位點的?CRISPR/Cas9?靶向切割，細胞系、胚胎和體內組織的性染色體，以及腫瘤細胞等的常染色體能被選擇性清除。這個方法可為特定染色體缺失動物模型的構建，以及相關人類遺傳病的治療提供新的策略[49]，也是合成基因組學中內源染色體靶向清除的潛在技術手段。
當前，全基因組合成已經在病毒及細菌上獲得成功，首個全人工合成的真核生物——Sc2.0?也已經接近完成，對于更高等生物的全基因組合成也已經提上日程。然而，由于基因組極其龐大，要實現這些基因組的合成將依賴于上述各項技術的突破以及新技術的出現。
獲得自然界不存在的基因組，DNA?合成是目前唯一的手段；對于龐大基因組的合成需要更高效率、更高精度的?DNA?合成技術，同時需要進一步降低合成成本。與化學法相比，DNA?的酶促合成有著諸多優勢，但是距離商業化應用尚需時日。在大基因組的設計與合成中，如果可以直接使用自然界存在的?DNA?片段，可以節省?DNA?合成的成本，但同樣需要相應的技術支撐。常規長度的?DNA?片段可以通過?PCR?或者酶切等方式獲取，但對于超大片段，這些策略難以勝任。CRISPR/Cas9?技術的出現使得直接從天然基因組中特異切割獲取大片段?DNA?成為可能。例如，我國清華大學朱聽和中國科學院微生物研究所婁春波等就聯合開發了基于?CRISPR/Cas9?和?Gibson?組裝的克隆策略，可獲得長達?150?kb?的DNA?片段。
在合成基因組拼裝方面，酵母由于本身具備很強的?DNA?重組能力，是合成基因組學的重要分子操作工具，而對于未來超大基因組的合成，酵母能否勝任需要我們探討驗證。此外，合成基因組的分離提取，轉移技術都會隨著目的基因組的增大而面臨效率減低，甚至不適用等問題，新型技術亟待開發。野生型基因組的清除是獲得完整基因組合成生物體必經步驟，CRISPR/Cas9?技術有望勝任超大內源基因組的清除，但對于內源基因組不同的位點，其切割效率可能不一致，可能需要優化篩選；另外，技術本身存在的脫靶效應可能會作用于植入的合成基因組，這些問題都需要在基因組設計階段予以考慮。
當前，我國在合成生物學領域已經取得一定的成就，尤其在?Sc2.0?計劃上，我國科學家作出了重大貢獻。作為新興交叉學科，除了基本技術體系，合成生物學的發展還面臨其他眾多技術難題，這也是我們產出原創性成果、培養交叉型人才的機遇。（作者：盧俊南，中國科學院深圳先進技術研究院合成生物學研究所合成基因組學研究中心深圳市合成基因組學重點實驗室；羅周卿，中國科學院深圳先進技術研究院合成生物學研究所合成基因組學研究中心深圳市合成基因組學重點實驗室；姜雙英，中國科學院深圳先進技術研究院合成生物學研究所合成基因組學研究中心深圳市合成基因組學重點實驗室；沈玥，華大基因（深圳）；吳毅，天津大學化學工程與技術學院教育部系統生物工程重點實驗室；楊煥明，華大基因（深圳）；元英進，天津大學化學工程與技術學院教育部系統生物工程重點實驗室；戴俊彪，中國科學院深圳先進技術研究院合成生物學研究所合成基因組學研究中心深圳市合成基因組學重點實驗室?！吨袊茖W院院刊》供稿）