Evonetix的DNA合成技术使合成生物学得到了改造

物理学家们与化学家、生物学家、电气工程师和计算机科学家并肩工作，坐落在切斯特福德研究园（Chesterford Research Park），也就是DNA测序发电站Solexa的诞生地。他们都致力于推进合成生物学的巅峰技术：DNA合成。

斯坦福大学的跨学科团队Evonetix该公司于2015年开业，正在一个台式平台上通过内置纠错功能自动化DNA合成。他们先进的关键元素合成化学和芯片上的系统，以精确地调节核苷酸的组装使用热控制。这使得DNA序列中的错误能够被检测到并在分子水平上被丢弃。要对这项技术进行深入的解释，阅读Synvwin彩票注册BioBeta撰稿人Dave Kirk的文章。凭借一种潜在的优越DNA合成方法，Evonetix目前正计划进军合成生物学市场。

台式DNA合成的设想

在去年年底获得A轮融资后，Evonetix迅速扩大了团队，以证明这项技术的可行性。现在，这个团队的目标是制造一台台式机器，它甚至可以按需合成最麻烦的序列。博士。马修·海耶斯作为公司的联合创始人和首席技术官，这是一个自然的发展过程;改进DNA合成的目标总是把它的力量放在致力于观察、探索和工程生物学的合成生物学家手中。

“我们认为[我们的技术]将允许我们制造一台合成机器，一个平台，以自动化的方式合成纠正错误的长链DNA，”Hayes说，他设想了一个用于现场DNA组装的台式系统。“我们渴望做的是提供一种能够自动合成整个基因的工具。如果我们能做到这一点，它将彻底改变人们目前研究合成生物学的方式。”

尽管有这一雄心勃勃的目标，Evonetix的团队还是充满信心，因为他们的合成平台取得了快速的进步。“这是一个大胆的愿景，但它与我们的基本技术是一致的，”海斯说。

“我们技术的核心是热控制。这项技术有三个方面。一个是新型的硅平台，允许我们在流动液体存在的情况下独立控制多个反应点的温度。第二个方面是对磷酰胺化学的修改，允许我们制备reac第三个方面是芯片组装方法，它允许我们制造更长的DNA片段，而不会积累困扰现代合成方法的错误，”Hayes说。

每一项进步都是作为更大目标的一部分而取得的；也就是说，在整个DNA合成过程中提供精细的热控制，同时大规模并行化该过程。

“当我们组装寡聚体时，我们不会将第一链组装到第二链，以此类推。我们有一个叫做二元组装的过程，我们在硅芯片上成对地组装链。然后我们使用热探测来去除‘坏’寡聚体。”Hayes说。“对我们来说，这是一个动态的过程。一旦我们有了杂化对，我们就提高接近熔融温度的局部温度，并利用错配解离率高于匹配解离率这一事实。”

这个过程是革命性的，因为杂交寡聚体对温度非常敏感。因此，“坏的”寡聚体可以在实际的DNA组装过程中被移除，而不仅仅是在DNA组装的最后。

海斯说：“[标准方法]有点像制造一辆汽车，随机挑选零件，把它们放在一起，然后站在后面说，‘我造了一辆好车吗？’。“问题是，如果你用大量零件制造汽车，零件箱中的错误率为1:200，那么你就不会制造出很多好汽车。我们试图做的是从零件箱中取出零件，在小组件中进行测试，然后扔掉那些会损坏好汽车的零件——或者用合成生物学的术语来说——我们用大量低聚物进行杂交试验s、 "

有了一种新方法，Evonetix正准备应对DNA合成中的一些最大挑战。但来到这里并不容易。

“每个人都有DNA合成完全序列自由的目标，这是一个非常大的目标，”Hayes承认。“我们的技术在某些方面应该能够实现更大的序列自由度……例如，通过控制寡核苷酸的杂交顺序，我们在G-C含量和重复方面的限制要少得多；这是困扰当前组装过程的主要因素。分子水平的热控制也意味着我们有更大的abi在合成过程中控制二级结构的能力。”

更大的控制带来了更大的潜力，但构建这个平台并不容易——它需要一种高度跨学科的工程方法。

重塑DNA合成需要一个跨学科的团队

开发一种能够纠正错误的DNA合成技术的特殊任务，只能通过接触化学和生物学以外的学科来实现。Evonetix很早就意识到了这一点，并在来自不同背景的团队领导的推动下继续前进。

“我的背景是电子工程，”海斯说。“我曾在全球产品开发和技术咨询公司剑桥咨询公司(Cambridge Consultants)负责芯片部门……16年的大部分时间都在那里。我研究过高效液相色谱法，聚合酶链反应，还有各种各样的东西。”

海斯意识到，他可以将自己独特的经验应用到DNA合成中，但要使这种转变成为可能，他还需要扩大范围。

跨学科的Evonetix团队，现在有近40名成员，在切斯特福德研究园。图片由Evonetix提供。

“剑桥咨询公司想要进入合成生物学领域，所以我看到了一个机会，将我多年来学到的所有这些不同的技术用于制造一个新的合成平台，”Hayes解释说。“[DNA合成]是一个巨大的技术挑战，但它是一个试图解决的巨大问题，因此非常有吸引力。我们非常幸运，因为剑桥咨询公司和受人尊敬的企业家Hermann Hauser，资助了我们的种子轮，以证明热控制原理和可控化学原理是可行的。我们用了18个月的时间证明了这一点。”

2018年12月,Evonetix宣布了他们的系列A这轮融资由硅谷投资者DCVC和总部位于伦敦的Draper Esprit牵头。这笔资金使团队能够在广泛的学科研究领域快速扩张，剑桥周围的地区非常适合这项任务。

海耶斯说:“对我们来说，最大的(招聘)卖点就是这是一个非常酷的项目。”“人们来到这里，看到生物学家和化学家与物理学家和电子工程师在同一台机器上工作……那种令人兴奋的环境是人们想要参与的东西。”

“我们现在有将近40人……我们有一个生物团队、一个合成化学团队、一个表面化学团队、一个物理团队、一个电气工程团队、一个软件团队和一个机械工程团队。所以，我们有所有必要的组件来完成这项工作……”Hayes说，世卫组织相信，该团队最终掌握着实现其雄心勃勃目标的关键。

Hayes和团队对Evonetix最近的一些里程碑感到兴奋；他们利用其新颖的化学原理在热控制下合成了低聚物，并构建了原型芯片，证明了微型化的可行性。

下一步将更加艰巨：将热控制合成的力量带给合成生物学界。

10