它说|中合基因在中国酶促DNA合成领域的先行突破
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专注于新兴科技的资源赋能与服务机构DeepTech，在《2023年生物医药技术趋势展望》中就酶促DNA合成技术，对天津中合基因科技有限公司（中合基因）所采用的酶促DNA合成技术的重大突破进行解读。
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DeepTech在《2023年生物医药技术趋势展望》中对“何为酶促DNA合成以及酶促DNA合成相较于传统化学合成法的优势及突破”进行概述。
From.DeepTech
什么是“酶促DNA合成”
酶促DNA合成是指在不依赖于DNA模板的情况下，通过酶促反应实现DNA分子的从头合成。这个技术的核心便是实现酶促反应的末端脱氧核苷酸转移酶(Terminaldeoxynucleotidyl Transferase,TdT)。
TdT是一种不依赖于DNA模板的单链DNA合成酶，整个催化过程中不需要经过变性、复性和延伸反应，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，从而合成寡核糖核苷酸链。TdT具有无模板依赖的快速聚合活性，能够实现长链DNA合成。
另外，TdT对底物的选择性较低，dNTP、核糖核苷三磷酸(rNTP)以及修饰的核苷三磷酸类似物均可以作为的TdT底物。
酶促DNA合成技术
推动DNA合成技术再次升级
相较于化学合成法需要4-5个反应步骤，酶促DNA合成技术只需要2-3个反应步骤，反应步骤的减少，及酶的高特异性支持长片段DNA的合成，可以提高DNA合成的准确率，缩短DNA合成时间。
从化学合成法合成的DNA片段长度200-300nt，或能提升至合成长达8000nt的DNA序列，并将长片段DNA合成的成本降低2-3个数量级。且酶促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。
与化学合成法相比，酶促DNA合成技术在DNA合成长度、准确率、成本及环保等方面具有巨大的潜力，因而被认为将引领新一轮的DNA合成技术革命。
From. TdT两步循环合成DNA
(来源：ACS Cataliysis)
DeepTech在文中特别提到，中国团队在实现酶促DNA合成中获得重大突破，而中合基因则为这一中国团队中产业化的先行者。
中合基因的联合创始人兼 CEO逯晓云，于2014 年加入中科院天津工业生物技术所江会锋研究团队，并于 2022 年联合创办中合基因，受让研究所重大研究成果——“酶促DNA合成技术”知识产权。
中科院天津工业生物技术所团队通过生物信息学的技术，筛选到高效催化活性的鸟类TdT；通过理性设计和高通量筛选策略，对筛选到的鸟类TdT进行改造，重塑 ZaTdT 催化活性腔，获得新的TdT突变体，即ZaTdT-R335L-K337G，该突变体的催化效率比哺乳动物TdT催化效率高3个数量级，大幅提升了对氧氨基修饰核苷酸(3'-ONH2-dNTPs)的特异性识别和催化合成能力。利用ZaTdT-R335L-K337G通过两步循环步骤实现DNA的合成，平均准确率可以达到98.7%，媲美商业化的DNA化学合成法。
From. （来源：ACS Catalysis）
接下来，团队将瞄准长片段DNA合成，通过优化合成系统，使得酶在每个催化合成步骤都保持高活性，合成500-1000nt长度甚至更长的DNA片段，并将准确率维持在99.5%-99.8%，从而解决长片段DNA合成的难题，提高DNA合成的效率和准确度。
中合基因承接“酶促DNA合成技术”知识产权后，通过公司化运营，整合生物、芯片、装备等多学科交叉力量，实现原始创新技术到产业落地应用飞跃。通过研制Oligo DNA生物合成仪和Kb级基因合成仪，开发合成成本低、合成周期短、所有生物实验室均可使用的一体化装备，致力于凭借底层技术的颠覆式突破，推动合成生物学产业的进步与发展。
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本文部分内容引自：
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