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观察丨人人可及·绿智合成：基因合成本地化时代正在到来
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合成生物学被誉为继DNA双螺旋发现和基因组测序之后的“第三次生物科学革命”，DNA合成技术作为合成生物学最底层的使能技术，正从实验室走向产业化，成为生物制造、生物医药、农业改良等领域的核心驱动力。中合基因凭借其独创的酶促DNA生物合成技术，正在为国内基因合成实现自主可控、人人可及的目标贡献关键力量。 图片 一种全新的DNA书写方式 与传统DNA化学合成法不同，酶促DNA合成是一种在不依赖于DNA模板的情况下，通过酶促反应实现DNA分子从头合成的全新技术路线。这一技术的核心是实现酶促反应的末端脱氧核苷酸转移酶（Terminal deoxynucleotidyl Transferase, TdT），它是一种不依赖于DNA模板的单链DNA合成酶，能在恒温和金属离子辅助的条件下，催化脱氧核糖核苷三磷酸（dNTP）聚合到寡核苷酸的3'末端，从而合成寡核苷酸链。 图片 中合基因的酶促DNA合成技术承接自中国科学院天津工业生物技术研究所江会锋研究员团队。2017年，该团队立项开发基于酶催化的DNA生物合成技术，历经五年攻关，从零到一突破了酶促DNA合成的核心技术。团队通过生物信息学技术筛选到具有高效催化活性的鸟类TdT，再通过理性设计和高通量筛选策略，重塑TdT催化活性腔，获得新的TdT突变体ZaTdT-R335L-K337G，其催化效率比哺乳动物TdT催化效率高出三个数量级。基于该酶开发的两步循环酶促DNA生物合成技术，平均准确率达98.7%，单步反应在30分钟以内，当时已达到国际领先水平。 图片 2022年初，为将这一重大科研成果产业化，天津中合基因科技有限公司应运而生，专注于酶促DNA生物合成相关装备及试剂的研发与商业化，致力于成为酶促DNA生物合成技术的引领者和合成生物学底层核心装备的开创者。 酶促合成的颠覆性优势 酶促DNA合成相较于传统DNA化学合成法具备多方面的显著优势。 传统DNA化学合成法基于固相亚磷酰胺三酯法，需脱保护、偶联、盖帽、氧化四步完成一轮DNA合成。经过四十年的发展后，其合成长度和合成成本均已达到天花板，依然存在单步准确率较低、长片段DNA合成步骤繁琐、合成成本高以及环境污染等固有难题。相反，酶促反应只需要2个反应步骤，酶的高特异性支持长片段DNA的合成，显著提高了合成准确率并缩短了时间。更重要的是，酶促DNA合成反应在温和条件和水相中进行，整个催化合成过程绿色环保，不产生危险废物废液。 图片 中合基因的研发团队并没有止步于已有的技术成果。公司成立后，继续对TdT酶进行深度改造，将单步循环时间从最初的30分钟缩短至4分钟，2024年，中合基因携手中科院天津工生所团队开发出DeepEvo深度学习策略，利用深度学习模型模拟进化过程的选择压力，对高温耐受突变体进行生成与识别，能够高效产生具有高温耐受特性的酶突变体——在实验验证中，仅测试30个生成序列便成功获得了8个具有更高热稳定性的突变体，成功率超过26%。基于持续的技术迭代，中合基因目前已将酶促DNA合成的单步准确率提升至99.7%的国际领先水平。 图片 从应用端来看，酶促合成技术具备显著优势：单步反应时间4min，支持200 nt~500 nt定制化长度合成；设备采用桌面式设计，可自由部署于各类生物实验室，无需严苛的实验环境和工业级场地改造；同时，配套专用试剂盒在显著降低成本的同时提升了科研经费利用率。 核心装备与产业化进程 技术突破最终需要落到产品上。中合基因已成功开发并上市TIESyno®-96 DNA生物合成仪、TIESplice-32基因拼接仪以及DNA生物合成相关试剂耗材等产品，拥有超过40项核心知识产权，多项技术产品填补了国内空白。 图片 图片 该DNA生物合成仪可在不依赖DNA模板的情况下，通过水相生物酶促反应实现DNA分子的从头合成，能高效、精准且可控地合成单链DNA。设备与基因拼接仪配合使用，可形成基于生物法的Kb级基因合成能力，适合在常规实验室搭建Kb级生物法基因合成平台。 在产业化层面，中合基因已基于自主设备完成基因合成平台搭建，建成完备的自动化生产产线，对外开展TIESyno®-GENE生物法基因合成服务。该产线投入运行后能够实现百条基因同时合成，确保科技服务产品最快五日便能交付至用户手中。2026年5月，中合基因完成ISO 9001:2015质量管理体系认证范围扩展，正式将“DNA生物合成仪”纳入认证版块。 展望：让基因合成走向“人人可及” 从海外巨头率先起步与限制装备出口，到今日依托完全自主知识产权的酶促DNA生物合成技术实现国产化破局，中合基因的发展路径折射出中国在生命科学底层核心技术领域从“跟跑”到“并跑”甚至“领跑”的决心与实力。2025年11月，中合基因完成数千万元Pre-A+轮融资，累计获得超亿元融资。 当基因合成的核心技术和生产能力牢牢掌握在国人自己手中，合成成本的持续下探有望让这项曾经昂贵而遥不可及的技术真正走进每家实验室、每家医院，最终惠及普通人。中合基因所代表的，是中国企业在合成生物学底层技术上的不懈攻坚，更是“基因合成本地化”愿景中不可或缺的一环。        |
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