吸金1000万美元，英国初创开发「无TdT」酶技术的长DNA合成法，准确率可达90%

2023-08-28 14:50:55 来源：生辉

DNA 聚合酶在核酸的复制、修复以及重组过程中发挥重要作用，包括基因工程、克隆技术和生物芯片技术等都离不开 DNA 聚合酶。

在通常情况下，聚合酶使用 DNA（或 RNA）模板扩展引物，然而，有一种名为末端脱氧核苷酸转移酶（TdT）的 DNA 聚合酶，仅依靠单链 DNA 即可进行 DNA 合成。

(相关资料图)

末端脱氧核苷酸转移酶（TdT），属于 DNA 聚合酶 X 家族，其最初从小牛胸腺细胞裂解物中纯化而来，目前已经发现了包括 TdTL1、TdTL2、TdTS 在内的多个亚型，其均可以在没有模板的情况下在单链 DNA 的 3" 端添加单个核苷酸。

由于具有“从头创造基因组材料”的能力，TdT 成为当下科学界研究最广泛的 DNA 聚合酶之一。近年来，在 DNA 合成领域，包括DNA Script、Ansa Biotechnologies、Molecular Assemblies和Twist Bioscience在内的很多公司专注于开发设计其他不同的 TdT 版本以实现从头酶促 DNA 合成。

然而，有一家名为Camena Bioscience的公司“特立独行”，凭借其开发的“无 TdT”酶技术押注 DNA 合成市场。

▲图｜Camena Bioscience 联合创始人兼首席执行官 Steve Harvey（来源：公司官网）

“作为传统的基于亚磷酰胺的方法的替代技术，TdT 方法通常包含较为苛刻的化学物质组分，其实我们最初也是采用 TdT，但后来我们意识到这种酶的效果不佳。”Camena Bioscience联合创始人兼首席执行官Steve Harvey表示。

“实际上，我们发现 TdT 掺入了太多的核苷酸，或者根本没有掺入任何核苷酸，除此之外，与传统的化学合成相比，该酶对掺入天然核苷酸（而不是修饰的核苷酸）表现出‘强烈的偏好’，与传统的化学合成相比，这会导致‘更多的错误’。”他补充说。

最终，在放弃 TdT 方法后，Camena Bioscience开发了一项名为“gSynth™”的新技术。然而，Steve Harvey没有进一步披露gSynth™ 的更多技术细节，他只是将其描述为“一种发酵、水和酶促的 DNA 合成方法。”

“基于 gSynth™ 技术，我们可以生产多种合成基因，最长可达6.5kb，特别适合处理使用现有方法难以获得的复杂基因序列。”Steve Harvey说道。

（来源：公司官网）

Camena Bioscience成立于 2016 年，总部位于英国剑桥。据悉，今年 7 月初，该公司宣布完成了由 Mercia Ventures 领投的1000 万美元 A 轮融资，并表示资金将用于进一步扩大运营规模，并继续开发 gSynth™ 的 DNA 合成平台，以满足不断增长的 DNA 合成市场需求。

“自去年推出以来，gSynth™ 技术已经创造了数百万美元的收入，客户遍及欧洲和美国，此外，我们还计划继续扩大员工队伍。目前，员工数量已经从去年的 5 名全职员工增加到今年的大约 25 名。”Steve Harvey说道。

虽然Camena Bioscience声称其开发的 gSynth™ 技术比现有常规方法提高了 DNA 合成的质量和效率，但截至目前该公司几乎没有透露任何技术工艺细节。

据公司官网资料显示，基于 gSynth™ 技术合成长度超过 300bp 的 DNA 分子的准确率达 90%，而现有的基于亚磷酰胺的方法准确率仅为 30%。

▲图丨gSynth 技术与亚磷酰胺法合成 DNA 对比（来源：公司官网）

“我们对这项技术保密，可以透露的是，我们的这项技术采用了一种基本不含 TdT 的酶混合物。”Steve Harvey表示。

同时，他也没有透露 gSynth™ 技术的循环周期效率，但他指出，“我们的目标是将基因合成时间减少到现有供应商通常周转时间的三分之一。”

至于生产成本，Steve Harvey也没有介绍具体数字，而是表示，“我们没有受到每个 DNA 碱基价格的压力，我们对客户的承诺是，能够制造他们无法从其他地方获得的基因。因此，我们公司的目标客户是基因的‘大型消费者’，例如制药公司、合成生物公司，以及那些无法从现有公司购买难以生产基因而陷入困境的公司。”

据了解，虽然Camena Bioscience对其制造工艺保密，但该公司的一项名为“无模板酶核酸合成的组成和方法”的专利似乎表明，该公司的技术采用“DNA 构建模块”来酶促合成更长的 DNA 分子。然而，Steve Harvey拒绝就这项专利与公司基础技术的相关性，以及 gSynth™ 技术与市场上其他同类产品之间的差异发表评论。

▲图｜DNA Script 联合创始人兼首席执行官 Thomas Ybert（来源：公司官网）

“据我所知，Camena Bioscience正在开发一种基于组装的基因合成技术。”DNA Script联合创始人兼首席执行官Thomas Ybert指出。

在他看来，使用酶将“DNA 构建模块”组装在一起与基于 TdT 的酶促方法“有很大区别”，后者仅使用四个碱基来写入 DNA，而前者并没有解决与 DNA 片段初始供应相关的问题，DNA 片段仍然可以使用传统的化学方法合成。

据了解，DNA Script目前已经推出了一个基于 TdT 化学技术的商业化酶合成平台。“不可否认的是，野生型 TdT 在掺入修饰的核苷酸方面效率低下，而且往往有‘序列偏倚’，因此公司需要用蛋白质工程来“克服”这些障碍。”Thomas Ybert说道，“如果没有对 TdT 进行正确设计，那么它不起作用。”

“在这方面，我们目前已经在 TdT 中整合了 40 多种不同突变，基于此，使用我们的 TdT 方法合成 DNA 的错误率仅为 0.3%，与Integrated DNA Technologies的‘金标准’化学合成 DNA 相当。”他补充说。

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