本书对合成基因组学的核心内容进行了系统性介绍，既涉及相关的原理和技术，亦包括里程碑式科学事件和前沿应用展望。具体而言，本书序为国内外该研究领域的知名学者George Church教授和杨焕明院士对该领域的概述和展望；第1章围绕合成基因组所涉及的四大类设计原则（区分、重构、精简与赋能）进行深入介绍；第2章深入阐述如何从头人工合成基因组，以及该过程涉及的关键技术；第3章全面分享在病毒、原核生物及真核生物基因组人工合成方面取得的重大科研成果；第4章展望领域未来的应用场景并探讨发展带来的伦理安全问题。 本书可供合成生物学的基因组学技术与应用领域的高年级本科生、研究生和科研人员参考使用，对于合成生物学产业的从业人士也有参考意义。

第1章 基因组合成生物学设计及设计原则
1.1 概述
1.1.1 基因组合成生物学设计的基本概念与重要性
1.1.2 基因组合成生物学的设计原则
1.2 区分性基因组设计
1.2.1 区分性基因组设计的定义
1.2.2 区分性基因组设计的必要性
1.2.3 区分性基因组设计的分类
1.3 重构性基因组设计
1.3.1 一般性重构设计
1.3.2 解耦化设计
1.3.3 区块化设计
1.4 精简性基因组设计
1.4.1 非编码元件的精简
1.4.2 密码子表的精简压缩
1.4.3 最小基因组
1.5 赋能性基因组设计
1.5.1 染色体重排系统(SCRaMbLE系统)
1.5.2 基因组密码子拓展技术
1.5.3 非天然核酸编码赋能
1.6 基因组合成生物学设计工具
1.6.1 基因组序列设计工具
1.6.2 基因组片段切分设计工具
1.7 小结与展望
第2章 DNA从头合成与构建技术
2.1 DNA合成技术
2.1.1 DNA化学合成
2.1.2 DNA生物合成
2.1.3 特殊引物与引物纯化技术
2.1.4 小结与展望
2.2 DNA 组装技术
2.2.1 胞外组装技术
2.2.2 胞内组装技术
2.2.3 自动化组装技术
2.2.4 小结与展望
2.3 合成片段的转移
2.3.1 常见的转移技术
2.3.2 合成片段的转移策略
2.3.3 小结与展望
2.4 合成片段的修复
2.4.1 缺陷定位
2.4.2 缺陷修复
2.4.3 小结与展望
2.5 基于多位点基因组编辑的构建技术
2.5.1 基因组编辑技术简介
2.5.2 基于Cas蛋白-碱基编辑器的多位点基因编辑技术
2.5.3 多元自动化基因组工程技术
2.5.4 小结与展望
第3章 人工合成基因组
3.1 病毒基因组合成
3.1.1 概述
3.1.2 病毒合成及相关技术的发展
3.1.3 病毒合成在生命科学研究中的应用
3.1.4 小结与展望
3.2 原核生物的基因组合成
3.2.1 概述
3.2.2 支原体基因组合成
3.2.3 大肠杆菌基因组合成
3.2.4 其他原核生物基因组合成
3.2.5 小结与展望
3.3 真核生物基因组合成
3.3.1 概述
3.3.2 人工合成酿酒酵母基因组计划(Sc2.0)
3.3.3 人工合成酿酒酵母染色体进展
3.3.4 人工单条融合染色体与人工外源染色体酵母
3.3.5 小结与展望
第4章 基因组合成生物学的应用与展望
4.1 绿色生物制造与菌株工业性能优化
4.1.1 SCRaMbLE技术的应用
4.1.2 SCRaMbLE的重排结果及影响因素分析
4.1.3 SCRaMbLE技术存在的问题与优化策略
4.1.4 小结与展望
4.2 基于遗传密码子拓展技术的蛋白质功能创新
4.2.1 遗传密码子拓展技术基本原理
4.2.2 基于遗传密码子拓展技术的蛋白质功能创新应用进展
4.2.3 小结与展望
4.3 生物安全防控
4.3.1 评估生物安全防控方法有效性的要求
4.3.2 传统生物安全防控
4.3.3 基于非天然氨基酸的生物安全防控
4.3.4 基于基因组重编程菌株的生物安全防控
4.3.5 小结与展望
4.4 基因组“写”计划(GP-write)
4.4.1 GP-write简介
4.4.2 GP-write规划
4.4.3 GP-write现有成果
4.5 合成生物安全与伦理
4.5.1 生物安全/安保
4.5.2 生物伦理
4.5.3 生物安全与伦理监管措施
4.5.4 小结与展望
4.6 总结
参考文献