DNA的合成、组装及转移技术
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CRISPR/Cas9介导的染色体清除
CRISPR/Cas9 是基于细菌 II 型 CRISPR/Cas 免疫防御系统开发的基因编辑技术，由于其操作简单，并能高效介导精确的基因敲除、敲入等而被广泛用于各物种的基因编辑研究。鉴于上述方法的复杂和低效性，Zuo 等尝试将 CRISPR/Cas9 技术用于染色体的靶向清除。CRISPR/Cas9 系统包括两个核心部件，本身无靶向性的 Cas9 核酸内切酶以及引导 Cas9 进行靶向切割的引导 RNA（single guided RNA，sgRNA），Cas9 和 sgRNA 结合，以复合物的形式在特定位置切断双链 DNA。他们发现通过多个位点的 CRISPR/Cas9 靶向切割，细胞系、胚胎和体内组织的性染色体，以及肿瘤细胞等的常染色体能被选择性清除。这个方法可为特定染色体缺失动物模型的构建，以及相关人类遗传病的治疗提供新的策略[49]，也是合成基因组学中内源染色体靶向清除的潜在技术手段。
当前，全基因组合成已经在病毒及细菌上获得成功，首个全人工合成的真核生物——Sc2.0 也已经接近完成，对于更高等生物的全基因组合成也已经提上日程。然而，由于基因组极其庞大，要实现这些基因组的合成将依赖于上述各项技术的突破以及新技术的出现。
获得自然界不存在的基因组，DNA 合成是目前唯一的手段；对于庞大基因组的合成需要更高效率、更高精度的 DNA 合成技术，同时需要进一步降低合成成本。与化学法相比，DNA 的酶促合成有着诸多优势，但是距离商业化应用尚需时日。在大基因组的设计与合成中，如果可以直接使用自然界存在的 DNA 片段，可以节省 DNA 合成的成本，但同样需要相应的技术支撑。常规长度的 DNA 片段可以通过 PCR 或者酶切等方式获取，但对于超大片段，这些策略难以胜任。CRISPR/Cas9 技术的出现使得直接从天然基因组中特异切割获取大片段 DNA 成为可能。例如，我国清华大学朱听和中国科学院微生物研究所娄春波等就联合开发了基于 CRISPR/Cas9 和 Gibson 组装的克隆策略，可获得长达 150 kb 的DNA 片段。
在合成基因组拼装方面，酵母由于本身具备很强的 DNA 重组能力，是合成基因组学的重要分子操作工具，而对于未来超大基因组的合成，酵母能否胜任需要我们探讨验证。此外，合成基因组的分离提取，转移技术都会随着目的基因组的增大而面临效率减低，甚至不适用等问题，新型技术亟待开发。野生型基因组的清除是获得完整基因组合成生物体必经步骤，CRISPR/Cas9 技术有望胜任超大内源基因组的清除，但对于内源基因组不同的位点，其切割效率可能不一致，可能需要优化筛选；另外，技术本身存在的脱靶效应可能会作用于植入的合成基因组，这些问题都需要在基因组设计阶段予以考虑。
当前，我国在合成生物学领域已经取得一定的成就，尤其在 Sc2.0 计划上，我国科学家作出了重大贡献。作为新兴交叉学科，除了基本技术体系，合成生物学的发展还面临其他众多技术难题，这也是我们产出原创性成果、培养交叉型人才的机遇。（作者：卢俊南，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所合成基因组学研究中心深圳市合成基因组学重点实验室；罗周卿，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所合成基因组学研究中心深圳市合成基因组学重点实验室；姜双英，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所合成基因组学研究中心深圳市合成基因组学重点实验室；沈玥，华大基因（深圳）；吴毅，天津大学化学工程与技术学院教育部系统生物工程重点实验室；杨焕明，华大基因（深圳）；元英进，天津大学化学工程与技术学院教育部系统生物工程重点实验室；戴俊彪，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所合成基因组学研究中心深圳市合成基因组学重点实验室。《中国科学院院刊》供稿）