基因合成是以化學合成鹼基對的方式合成預設的基因序列，包含不存在於自然中的序列。相較於傳統獲得基因序列的方式，需要經由分生選殖(molecular cloning)和聚合酶連鎖反應 (polymerase chain reaction, PCR) 從現有的 DNA 模板中擴增，基因合成不再侷限於傳統技術，可以從無到有合成出重組的基因序列。

一般基因合成是使用亞磷醯胺合成法 (phosphoramidite chemistry)，目前較新的合成技術則與微流體 (microfluidics) 或微陣列 (microarray) 結合，使高通量基因合成更加快速。因為受限於化學反應的效率，能合成的基因片段無法太長。長片段序列無法一次完成合成，需要透過基因片段組裝而成，以下有幾種方法：

1. Polymerase chain assembly (PCA)

又稱為無模板 (template) 的PCR，相鄰的單鏈寡核苷酸兩端有一部分是重疊的互補序列，

互補序列反覆與彼此連接並延長，最後利用頭尾的寡核苷酸進行 PCR 反應擴增全長產物。

2. Ligase Chain Reaction (LCR)

與 PCA 方法相似，使用聚合酶擴增序列長度，再使用連接酶將擴增的序列片段連接起來。

基因合成可應用於製造難以選殖的基因或大型基因，還可以透過優化密碼子提高目標蛋白質表現量，可用於生物研究、藥物開發、解決環保、糧食供應等問題。

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