技术｜DNA打印的发展

但这仅仅是一个开始。合成DNA支持疫苗和疗法的开发，以及数据存储、生物修复、清洁肉类生产和生物可再生石油替代品等大量的合成生物学应用。

直到最近，合成DNA只使用磷酰胺化学工艺，该工艺依赖于高度训练有素的化学家、严格的环境控制、有毒试剂并产生有害的有机废物。与这种技术相关的挑战创造了一个合成DNA生态系统，在这个系统中，实验室将他们的寡聚物从第三方供应商那里外购。

实际上，实验室的工作流程已经学会了适应交付时间表所设定的时限，这可能会限制生产力并减缓创新。

但一种被称为酶法DNA合成（EDS）的新技术正在开始撼动这一市场。像PCR、CRISPR和其他革命性的生物技术一样，EDS遵循自然界的模板，在这种情况下模仿细胞如何合成自己的遗传物质。因此，DNA书写过程依赖于酶和基于水的环境，使其成为一个更清洁、更环保、可持续的过程。

同样重要的是，EDS为易于使用、安全和自动化的台式DNA打印仪器创造了条件，该仪器有可能满足实验室的所有寡头需求，在内部按需打印所需的DNA，并具有高保真和保密性。

能够在内部打印DNA寡聚物，无论是当天还是隔夜，第二天就可以使用，这对学术实验室、检测试剂开发商、生物制药、诊断公司和许多其他公司来说将是一个巨大的优势。合成生物学通过不断迭代向前发展。研究人员设计寡头，将其打印出来，插入细胞、细菌或酵母中，然后测试结果。每个失败的周期都会让他们学到新的东西，并将其应用于下一次迭代。

这种设计-建造-测试-学习的循环需要稳定的优质定制DNA供应。然而，一旦实验室设计了新的寡聚物进行测试，并将这些设计提交给外部供应商，他们就必须等待这些寡聚物被打印、运输并最终交付给实验室。这个滞后时间造成了一个重要的研究瓶颈。实验室内基于EDS的寡聚物生产提供了不到一天的周转时间，消除了这个瓶颈。

在几乎任何实验室打印寡聚物的能力都会对研究工作流程产生巨大的涟漪效应。如果一个实验室能在24小时内编写自己的遗传物质，它就不再需要围绕定制寡聚物的交付来计划工作流程。这可以大大加快研究工具、诊断法、疫苗和治疗性抗体的迭代开发过程。

考虑一下台式DNA打印仅在一个领域带来的优势：诊断学开发。COVID已经告诉世界，这些努力可以是多么重要。CLIA实验室，如LabCorp，和公共卫生实验室，如CDC，都依靠合成DNA来快速开发和验证这些测试。加速这一过程意味着患者、医生和公共卫生官员在新出现的疫情中迅速获得关键信息。

同样，内部按需合成DNA将在药物开发、计算机、农业、化学和能源生产的关键时刻产生巨大的影响，推动创新和突破。

2021年6月，世界上第一台台式酶法DNA打印机发布。自那时起，其他行业参与者宣布他们正在将EDS纳入其DNA制造工作流程。

这种向酶法合成的广泛运动是一个令人难以置信的重要里程碑。因为EDS是一种更可持续、更快、更省时的技术，生命科学组织可以增加他们生产和使用的合成DNA数量，同时减少浪费。

可持续性将是DNA数据存储的一个重要组成部分，这将需要大量的合成基因材料。由于目前的资源密集型技术无法解决预期的数据存储需求增长，基于核酸的系统具有潜在的前景，可以在彻底减少物理足迹、电力和成本需求的情况下存储这些信息。最终的回报将是巨大的：大型、稳定的信息库，只需要很少的能源来维护。

EDS打印将加速合成生物学研究并扩大临床应用，包括RNA疫苗和个性化医疗。在不远的将来，临床医生将能够使用病人自身肿瘤的信息来创造个性化的癌症治疗。内部DNA打印将是这一过程的一个关键组成部分，确保病人在几天或几周内，而不是几个月内接受这些治疗。

EDS解决了几十年来合成生物学所面临的几个重大问题。而且，由于它是一种更环保的技术，它缓解了环境问题。此外，它的易用性使任何规模的实验室都能快速进行台式DNA打印，将工作流程的控制权交还给各个研究人员。

这反过来又加速了科学迭代、调查和创新。EDS实现了内部台式打印，为依赖合成DNA的研究人员提供了一条关键的前进道路，提供了下一代必然可持续的技术，以满足各种现有和新市场日益增长的需求。