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技术 · 合成生物学与使能技术 / 铸造与设计

DNA合成与基因铸造厂

合成生物学的商业基因合成服务与生物铸造厂层——通过亚磷酰胺化学与新兴酶法合成，将数字DNA设计转化为交付的基因、克隆与菌株构建，并由病原体序列生物安全筛查管控。

成熟度 5/9 风险: 低 科研工具与研发服务 US · EU · CN 论坛与政策：2 核实于 2026-07-23 · 6 来源 (0 独立来源)

1 · 带来什么

DNA合成与基因铸造厂是合成生物学的"写入与构建"服务层：研究者在计算机 上设计序列，服务提供商化学合成基因、克隆并寄回，或通过设计-构建-测试- 学习（DBTL）铸造厂循环构建整个菌株。既有化学方法为亚磷酰胺合成——逐 碱基添加但每条寡核苷酸上限约200至300个核苷酸；随后基因经酶法组装成 约3000碱基对以内的片段（IDT gBlocks）乃至更长。成本已从2000年代初约 1美元/碱基降至如今的几美分/碱基，而Twist Bioscience的硅基平台在单晶 圆上并行合成数千个基因。下一代前沿是酶法合成——末端脱氧核苷酸转移酶 （TdT）在水相中添加天然碱基，无需强酸，有望获得更长、更纯的寡核苷酸， 这是DNA Script SYNTAX打印机的基础。由于如今任何人都能订购危险病原体 的DNA，国际基因合成联盟（IGSC）对全球约80%的商业基因合成进行受管制 病原体序列筛查。

DNA合成与基因铸造厂的关键方向：

  1. 亚磷酰胺基因合成（Phosphoramidite Gene Synthesis）： 既有的寡 核苷酸→基因→克隆服务链（IDT、Twist、GenScript、Eurofins、BGI）， 数天内交付数千碱基对的基因。
  2. 酶法DNA合成（Enzymatic DNA Synthesis）： 无模板聚合酶（如TdT） 在水中添加天然核苷酸——DNA Script SYNTAX打印机背后的下一代化学， 无需酸解脱保护即可获得更长寡核苷酸。
  3. 生物铸造厂DBTL（Biofoundry DBTL）： 自动化设计-构建-测试-学习 循环，将合成基因转化为组装构建体与工程菌株（Asimov CAD、Synthace 自动化、Ginkgo Bioworks铸造厂）。
  4. 序列筛查生物安全（Sequence Screening）： IGSC与HHS对齐的客户与 序列筛查协议，拦截与受管制病原体序列匹配的订单。

行业价值链#

[数字DNA设计] ──> [寡核苷酸合成] ──> [基因组装与克隆] ──> [序列验证]
                                             │
                                  (IGSC病原体筛查)
                                             │
                                             ▼
[菌株构建] <─── [DBTL铸造厂] <─────┘

价值链层级#

层级描述关键输入/输出
数字DNA设计密码子优化与构建体设计输入： 序列、CAD。输出： 设计文件。
寡核苷酸合成亚磷酰胺或酶法逐碱基合成输入： 亚磷酰胺/TdT、合成仪。输出： 寡核苷酸（~200-300 nt）。
基因组装与克隆寡核苷酸组装为基因并克隆入载体输入： 寡核苷酸、载体、酶。输出： 克隆基因。
序列验证NGS/Sanger确认合成基因输入： 克隆基因、测序仪。输出： 验证构建体。
DBTL铸造厂自动化构建-测试-学习工程菌株输入： 验证构建体、自动化。输出： 工程菌株。
履约与筛查订单筛查、QC与交付客户输入： 订单、筛查数据库。输出： 交付的基因/菌株。

该行业的跨领域技术：

  • 亚磷酰胺化学（Phosphoramidite Chemistry）： 在自动化固相合成仪上运行的加碱基四步循环（脱三苯甲基、偶联、加帽、氧化）。
  • 硅并行寡核苷酸合成（Silicon-Parallelised Synthesis）： Twist的半导体式微孔阵列，每片晶圆写入数千寡核苷酸。
  • 铸造厂自动化与CAD（Foundry CAD）： 液体处理机器人、云端LIMS与设计软件（Asimov、TeselaGen、Synthace）无人值守运行DBTL循环。

2 · 替代什么 0 · 按行业匹配

暂无关联的已评级替代方案。

3 · 如何实施 6 步

  1. 1
    数字DNA设计
    将客户目标蛋白反翻译、为表达宿主进行密码子优化，并在CAD软件（Asimov、TeselaGen）中拆分为重叠寡核苷酸设计。
  2. 2
    寡核苷酸合成合成与转化
    约200至300个核苷酸的重叠寡核苷酸通过亚磷酰胺化学（或SYNTAX打印机上的酶法TdT）逐碱基合成，随后裂解与脱保护。
    谁能完成这一步 自动匹配
    Bota Bio 恩和生物 中国
    ✓ ISO 9001 600 tons 中试规模
    “Protein expression is limited by multiple bottlenecks, such as transcription efficiency, translation efficiency, metabolic constraints, protein folding, and hydrolysis.”
    China Everbright Environment Group 中国
    163,050 tonnes
    “Uniquely equipped with the credentials for the R&D, design, and production of both high-efficiency dust filtration materials and SCR denitration catalysts, as well as for the …”
  3. 3
    基因组装与克隆
    寡核苷酸池经聚合酶循环组装为完整基因，PCR扩增，通过无连接酶或限制性克隆插入所选载体。
  4. 4
    序列验证检测与分析
    克隆基因经Sanger或下一代测序与设计比对，任何合成错误在放行前予以校正。
    谁能完成这一步 自动匹配
    Esco Aster 新加坡
    ✓ ISO 9001 5,000 L 工业规模
    “Esco Aster (Singapore) is a cGMP contract research, development and manufacturing organization (CRDMO/CDMO) and bioinnovation venture accelerator that helps clients and …”
    Mahyco 印度
    ✓ ISO 9001
    “Mahyco’s Seed Testing Laboratory at Dawalwadi has had the status of an ISTA-accredited Laboratory since April 2005 and is authorized to issue Orange, Green and Blue ISTA …”
    TÜBİTAK Marmara Research Center 土耳其
    “More than 1,500 researchers work in 15 different research institutes of TÜBİTAK where contract research as well as targeted and nation-wide research is conducted.”
    Turion Labs 新加坡
    “Turion Labs is a Singapore-headquartered biotech innovation platform that provides shared laboratory infrastructure, contract research organization (CRO) services, and regulatory …”
  5. 5
    DBTL菌株构建菌株与细胞系
    在铸造厂中，验证构建体被转化入生产宿主，自动化筛选菌落，DBTL循环迭代表达与效价，直至菌株达标。
    谁能完成这一步 自动匹配
    Bota Bio 恩和生物 中国
    ✓ ISO 9001 600 tons 中试规模
    “By integrating end-to-end capabilities in AI, synthetic biology, and industrialization, Bota pioneers a new paradigm in biomanufacturing research and production.”
    Esco Aster 新加坡
    ✓ ISO 9001 5,000 L 工业规模
    “Platform and capabilities: end-to-end support from discovery to market approvals, with services spanning cell line creation, GMP/MO handling, CMC/PD/AD, MSAT …”
    Fermbox Bio 印度
    400 kilolitres 工业规模
    “Fermbox Bio is a Synthetic Biology Research and Manufacturing company developing and delivering sustainable Synbio products with improved scalability and speed.”
    Fermelanta 日本
    3,000 L 中试规模
    “is a Japan-based biomanufacturing/synthetic biology startup engineering fast-growing E.”
    CHITOSE 日本
    工业规模
    “STABLE CELL LINE DEVELOPMENT SERVICE”
    Tsingke Biotechnology 中国
    “Tsingke Biotech is a leader in synthetic biology, committed to building a world-class gene factory.”
  6. 6
    筛查与交付检测与分析
    履约前，订单按IGSC/HHS协议筛查受管制病原体序列，随后QC放行并以验证基因、克隆或工程菌株形式发运给客户。
    谁能完成这一步 自动匹配
    Esco Aster 新加坡
    ✓ ISO 9001 5,000 L 工业规模
    “Esco Aster (Singapore) is a cGMP contract research, development and manufacturing organization (CRDMO/CDMO) and bioinnovation venture accelerator that helps clients and …”
    Mahyco 印度
    ✓ ISO 9001
    “Mahyco’s Seed Testing Laboratory at Dawalwadi has had the status of an ISTA-accredited Laboratory since April 2005 and is authorized to issue Orange, Green and Blue ISTA …”
    TÜBİTAK Marmara Research Center 土耳其
    “More than 1,500 researchers work in 15 different research institutes of TÜBİTAK where contract research as well as targeted and nation-wide research is conducted.”
    Turion Labs 新加坡
    “Turion Labs is a Singapore-headquartered biotech innovation platform that provides shared laboratory infrastructure, contract research organization (CRO) services, and regulatory …”

4 · 谁来交付

匹配的供应商 (自动匹配)

GenScript ProBio / Genscript中国研究机构运营中
Tsingke Biotechnology中国生产商运营中
MGI (BGI Group)中国生产商运营中
Agricultural Research Council (ARC)南非研究机构运营中

服务与供货目录 1 · 付费服务

合同生产（CMO/CDMO/委托加工）

领先企业与机构（摘自简报）

公司 / 机构国家关键产品 / 平台技术特点2026年状态
Integrated DNA Technologies🇺🇸 美国gBlocks、xGen NGS探针亚磷酰胺，1987年成立Commercial
Twist Bioscience🇺🇸 美国硅并行基因合成、克隆基因晶圆级、数千基因Commercial
GenScript🇺🇸 美国基因合成、克隆、诱变全球服务+ProBio CDMOCommercial
DNA Script🇺🇸 美国SYNTAX酶法DNA打印机工程化TdT，2014年成立Commercial
Eurofins Genomics🇩🇪 德国基因合成、寡核苷酸、NGS（埃伯斯贝格）主要欧洲供应商Commercial
BGI🇨🇳 中国DNA寡核苷酸与基因合成服务高通量、基因组级规模Commercial

5 · 法规与市场准入

美国

美国拥有三大商业基因合成供应商以及领先的下一代酶法合成与铸造厂软件 公司。

基因合成领导者、酶法合成、铸造厂CAD#

  • Integrated DNA Technologies（IDT）： 1987年成立于爱荷华州科拉尔维尔，IDT是基因片段的原创创新者，供应gBlocks（至~3000 bp）、xGen NGS捕获探针及全套克隆与诱变服务。
  • Twist Bioscience： 其硅基平台在每片晶圆的数千微孔中并行合成基因，Twist于2026年扩展了克隆基因与NGS产品线。
  • GenScript： 全球基因合成与分子生物学服务提供商，除ProBio CDMO外，还提供基因合成、克隆与诱变。
  • DNA Script： 2014年成立，利用工程化TdT在其SYNTAX台式打印机上实现酶法DNA合成，将合成从集中工厂推向工作台。
欧盟

欧洲基因合成市场由Eurofins Genomics平台以及坚实的铸造厂与设计软件基础 引领。

Eurofins genomics、设计软件、分布式铸造厂#

  • Eurofins Genomics（德国埃伯斯贝格）： Eurofins的基因合成与寡核苷酸部门，是面向学术与工业客户的主要欧洲定制DNA、基因合成与下一代测序服务提供商。
  • 设计与自动化软件： 欧洲与美国的铸造厂软件（TeselaGen、Synthace）日益协调运行DBTL循环的分布式生物铸造厂。
  • 标准对接： 欧洲基因合成供应商参与IGSC筛查及与EMA相关的GMP流程（当合成基因进入药物开发时）。
中国

中国的基因合成产能以华大基因为核心，配合不断增长的国产供应商集群， 服务于国内研究市场与国际客户。

国产合成产能、生物安全法、规模#

  • BGI（华大基因）： 全球基因组学与基因合成机构，除测序主导外还提供DNA寡核苷酸与基因合成服务，产能按国内外高通量研究需求规模化。
  • 生物安全合规： 中国《生物安全法》（2021）要求基因合成订单进行客户与序列筛查，使国产供应商与IGSC框架对齐。
  • 国产集群： 一层专业化寡核苷酸与基因合成企业服务于中国高校与生物技术，在常规基因上日益具备价格竞争力。

6 · 资金：招标与资助

资助以数字创新提高缺水缺养分环境下农业的韧性
European Commission · 欧盟
2027年9月23日
342 天
资助开发用于生物制品发现和/或生产的无细胞蛋白合成平台
European Commission · 欧盟
2027年4月13日
179 天
资助预防和减轻合成生物学被滥用于生物恐怖主义
European Commission · 欧盟
2026年11月5日
20 天
资助从“同一健康”视角研究生态系统和野生物种健康：面对现有和新出现的压力因素，预测其对人类健康的影响
European Commission · 欧盟
2027年9月22日
341 天
资助以多样化作物和价值链创新提高农民收益和韧性
European Commission · 欧盟
2027年9月23日
342 天

公共研发项目 1

名称中包含该技术的公共资助研究项目（美国NSF；欧盟、英国等资助方经OpenAIRE）。按标题匹配，未经人工审核；金额为资助方币种。 全部项目 →

2026SBIR Phase II: Commercializing Architect-directed DNA Synthesis
NSF · 2549904
1,250,000 USD

7 · 技术栈与创新

基因合成与铸造厂技术栈依托三代化学加上云协同自动化，每一代都扩大了对 可写入DNA的获取。

  1. 亚磷酰胺固相合成（Phosphoramidite Synthesis）：
    • 四步循环（脱三苯甲基、偶联、加帽、氧化）在控制孔玻璃载体上每隔几分钟添加一个碱基，每条寡核苷酸上限约200至300个核苷酸。
    • 约3000碱基对以内的基因随后由重叠寡核苷酸酶法组装（IDT gBlocks）并克隆入载体。
  2. 硅并行合成（Silicon-Parallelised Synthesis）：
    • Twist以硅微孔阵列取代柱式合成，每片晶圆写入数千寡核苷酸，降低单基因成本。
    • 并行寡核苷酸池被组装、扩增并验证为克隆基因。
  3. 酶法TdT合成（Enzymatic TdT Synthesis）：
    • 工程化末端脱氧核苷酸转移酶（TdT）在水性缓冲液中添加天然核苷酸，无需酸解脱保护，有望获得更长更纯的寡核苷酸。
    • DNA Script的SYNTAX打印机将酶法合成带到工作台，实现基因合成的去中心化。

出现在哪里 2 个来源

出现在 2 个不同来源中，涉及 2 个地区，2024–2025年。

  • 政策文件 2

地区: China · Lithuania

每年不同来源数
  1. 2021: 0
  2. 2022: 0
  3. 2023: 0
  4. 2024: 1
  5. 2025: 1
  6. 2026: 0
  7. 2027: 0

匹配的主题 2

DNA合成 Gene Synthesis

论坛议程、政策文件和报告中的主题先自动匹配到技术，再经人工复核；统计的是不同来源而非提及次数，不构成排名。 数据来源与方法 → · 热门但尚未收录 →

来源 6 · 0 独立来源 · 6 生产商网站

生产商自有网站 6

  1. Integrated dna technologies 生产商 核实于 2026-02-23 · 未保存链接
  2. Twist bioscience 生产商 核实于 2026-05-21 · 未保存链接
  3. Genscript 生产商 核实于 2024-07-27 · 未保存链接
  4. Dna script 生产商 核实于 2026-03-25 · 未保存链接
  5. Eurofins 生产商 核实于 2025-03-11 · 未保存链接
  6. Bgi 生产商 核实于 2026-07-24 · 未保存链接