10月1日,华大生命科学研究院联合多家机构发布一项自主研发的基于并行原理的DNA合成技术(mMPS),以“微芯片”的创新范式从源头颠覆了DNA合成技术,成功实现了在合成通量、产量和质量上的系统性突破。相关成果发表于《自然—生物技术》。
该技术将合成生物学从“写得出”推向“写得准、写得优、写得省”的新高度,有望为基因组编写、疫苗快速开发与DNA数据存储等领域提供关键支撑,在全球生物制造领域展现中国创新的底层突破力量。
mMPS技术采用了一种创新的合成路径:将一张芯片分为一个个独立的、毫米级的微芯片,在每个微芯片上仅合成一条短链DNA,且芯片表面均带有专属识别码,可对DNA片段进行身份识别与分选,全程追踪该片段的合成过程。此外,通过“识别-分选-合成-回收”的循环机制,使芯片具备可重复使用的能力,为可持续、低成本的DNA合成奠定了坚实基础。
通过这样的模式,该技术实现了产量跃升、简化流程、精准可控等多个突破,验证了其在基因组装、突变库构建等多场景下的卓越综合性能,以及在处理复杂序列、高GC含量区域和重复序列方面的独特优势,为蛋白质稳定性研究、疾病突变机制解析提供了可靠的技术支撑,将助力科研人员更深入地探索生命科学领域的关键问题,为疾病治疗、新药研发等领域的突破奠定基础。
目前基于mMPS技术打造的标准化高通量合成平台已在常州华大孵化落地,并已在多个产业领域展现出巨大的应用潜力,有望全面推动DNA合成从一项实验室服务,升级为生物制造基础设施,从而在医药、诊断等领域催生系统性效率革命。
相较于传统方法需耗时数周完成突变库构建,mMPS技术体系可将其缩短至数天,大幅加速抗体发现与优化进程,并显著提升覆盖度与均匀性,让“救命药”更早走到患者面前。此外,mMPS技术还支持快速酶定向进化,可将菌株改造周期从数月缩短至数周。研究表明,其单碱基合成成本比传统方法降低约70%,为大规模工业化应用铺平道路。
在临床诊断领域,引物探针是帮助医生排查特定基因靶点、病毒片段、基因突变等的检测工具。mMPS技术可一次性合成数千对引物探针,合成成本下降3倍以上,为癌症早筛、传染病监测、遗传病诊断提供更有力的解决方案。
mMPS设备外观及关键结构。研究团队供图
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论文通讯作者、华大生命科学研究院合成生物学首席科学家沈玥表示:“mMPS技术的问世,不仅仅是DNA合成领域的一项技术迭代,更是合成生物学从‘实验室探索’走向‘工业化制造’的关键转折点。未来,随着mMPS技术的推广应用,更多复杂生物系统的设计、构建与测试将成为可能,合成生物学有望在医药、能源、环保等领域迎来真正的产业化爆发。”
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