人工智能遇到基因科技

基因合成的发展

基因合成是指在体外用人工方法标准化合成双链DNA分子，是分子生物学研究中一项最基本的技术手段。相比传统的分子克隆技术，人工基因合成依赖化学方法，无需模板从头合成DNA序列，这段序列既可以是天然的，也可以是被编辑过的DNA序列。

DNA合成技术的出现，可以高效率、低成本的合成DNA序列，颠覆了生物学的研究方式。随着基因合成能力的提升，人们不再满足于合成单个的基因，而希望能够对复杂的生命体系进行合成与构建，研究的方向也从“局部”向“整体”发展。从基因环路、代谢通路到合成小基因组乃至人造生命体构建，基因合成的需求无处不在，合成序列的长度与难度也在不断的提高。

表2 大DNA组装汇总

近年来，基于半导体芯片制造工艺DNA合成技术的出现，不仅使DNA合成成本大幅下降，同时也提高了基因合成的通量，这意味着基因合成将会应用到越来越多的领域中，如生物医药、分子诊断、酶工程、生物能源、食品及现代农业、环境保护与监测、DNA存储开发等。随着病毒、原核生物的全基因组相继被化学合成并支持生命的存活，人类基因组编写计划(HGP-write)也提上日程，在此计划中，科学家试图通过改变基因组编码而解决人类某些健康问题，为疾病治疗提供新的治疗方案，发展新型有效的药物等。

基因合成的发展历程

基因合成的市场前景

基因合成是合成生物学领域至关重要的生物技术。2021年，全球基因合成市场的价值为21.6亿美元，预计到2028年将达到65.8亿美元，预测期2022-2028年复合年增长率为17.9%。

目前，北美在基因合成市场上占据主导地位，预计未来几年内将继续占据主导地位。在北美地区，美国占有最大的市场份额。遗传和慢性疾病（如癌症、人口老龄化）的日益流行、对有针对性和个性化药物的需求不断增加以及政府的积极举措是造成这一巨大市场的主要因素。

纵观国内，DNA产业的格局也已经初具生态，整体处于初始化后的高速成长期。今年5月，国家发展改革委印发《“十四五”生物经济发展规划》（下文称《规划》）, 这是我国首部生物经济五年规划。《规划》中指出现在是生物技术加速演进、生命健康需求快速增长、生物产业迅猛发展的重要机遇期。我国是全球生物资源最丰富、生命健康消费市场最广阔的国家之一，一些生物技术产品和服务已处于第一梯队，新冠肺炎疫情防控取得重大战略成果，依托强大国内市场、完备产业体系、丰富生物资源和显著制度优势，生物经济发展前景广阔。

泓迅科技数字化基因合成创造更智能的基因

泓迅科技作为合成生物学赋能技术领导者，利用先进的算法和领先的制造布局DNA合成上下游产业链。运用领先的算法和AI技术，泓迅科技自主开发了Complexity Index (CI)、AI-TAT、NG^TM Codon、DNA Studio^TM等多款生物智能分析工具，结合每年数亿级的碱基合成通量，推动DNA合成向着更加智能化、精准化和快速化方向发展。泓迅科技专业的DNA技术服务已为生命科学研究、合成生物学开发、抗体药物筛选、基因工程疫苗研发、分子育种及DNA信息储存等各领域的发展提供强有力的支持。

一、CI系统让基因合成更简单

泓迅科技运用先进的算法自主研发了CI(Complexity Index)系统，不仅可以合成其他供应商不能合成的极度复杂的序列，也可以很容易地合成其他供应商认为的复杂序列。下方是泓迅科技与其他2家供应商针对2000个合成基因的分析结果。泓迅科技可完美合成各种重复序列、发卡结构、高GC、poly结构等复杂序列。

二、AI-TAT系统让基因合成更科学

泓迅科技综合真实订单数据库自主开发AI-TAT订单周期预测系统，可以精准评估出无限接近实际所需的生产周期，科学的系统进行科学的评估，便于客户合理安排后续实验进度，协助研究人员成为时间管理大师。

三、NG^TM Codon技术让基因合成更高产

泓迅科技综合考虑密码子偏好性、mRNA二级结构、GC含量、发夹结构、翻译起始与终止效率等多种影响蛋白表达的因素，自主研发了NG^TM Codon密码子优化技术，将先进的计算机深度学习与基因表达特征相结合，升级打造了2.0版NG^TM Codon密码子优化技术，让密码子优化不是运气事件，而是遵循科学化、规范化的设计理念，使序列设计更合理、表达更高效。下方为经过泓迅科技密码子优化后，蛋白表达含量及可溶性显著提高的案例展示。

四、Syno^®GS平台让基因合成更强大

泓迅科技作利用先进的Syno^®GS合成技术平台来为您提供快速、高效、优质的基因合成服务。您只需要提供所需合成的核苷酸序列或氨基酸序列，我们即可交付100%准确的基因序列，并克隆至您所感兴趣的任何载体中。泓迅科技基因合成月合成通量可达2万条序列，单一DNA片段长度可达150kb。

基因合成的应用

相关服务                                                                                                                                                                                                                           

质粒制备

泓迅科技开发并完善了质粒制备的生产线，确保提供无RNA污染、无基因组污染的高质量无菌质粒，将内毒素含量控制在较低水平（<100EU/mg，<30EU/mg，<5EU/mg，供选择）。满足各领域客户多样化的下游应用，如转染、抗体制备、疫苗和基因治疗研究等。                                                                                                                                            

文库合成

泓迅科技成功交付了数百个高质量、定制库化、精准合成的文库，文库的类型涵盖引物池、基因突变文库、基因编辑文库、抗体文库等。以业界颇具竞争力的交付速度提供各种规模和复杂度的文库，保障下游的文库筛选和基因功能研究顺利开展。

蛋白表达

泓迅科技立足于完备的合成生物学平台，借助于业内领先的NG™ Codon密码子优化技术和数十年蛋白表达纯化经验，为遍布全球的科学家提供毫克至克级高纯度蛋白定制服务。我们专注高质量的蛋白生产，可以有效地节约您的经济成本和时间成本。

RNA体外转录

泓迅科技可根据客户的需求定制化合成不同长度、不同规格的RNA产品，可提供针对sgRNA、lncRNA、mRNA等不同类型的RNA的从模板合成到体外转录的全套服务。

泓迅科技一直牢记“Gens for Life”的使命，在追随大时代发展的过程中，坚守创新的理念，突破自我，打造更好、更快、更高效的交付能力，让更多的客户使用、喜欢使用、坚持使用泓迅科技的产品。

参考资料

[1]Gene synthesis market. Vantage Market Research.

[2]Gene synthesis market – growth, trends, COVID-19 impact, and forecasts (2022-2027). Mordor intelligence.

[3]“十四五”生物经济发展规划

[4]王培霞，马渊，吴毅. 大DNA体内组装技术进展. 生物加工过程. 1672-3678. 2019. 01. 003.