合成生物学は、新たな生物学的部品やシステムを設計・構築する学問です。DNAをプログラミング言語、細胞をプログラム可能な構造体として扱います。既存のものを研究するのではなく、存在しないものを創造するのです。この分野は、分子生物学、工学、コンピュータ科学、化学を融合させたものであり、野心的で、議論を呼ぶこともあり、急速に発展しています。

この研究には複数のアプローチが用いられています。バイオブリックと呼ばれる標準化されたDNA部品を組み立てて遺伝子回路を構築できます。遺伝子合成によって、遺伝子やゲノムをゼロから構築することが可能です。代謝工学は、細胞代謝を新たな化合物の生成へと転換させます。ゲノム編集と合成によって、最小限のゲノム、あるいは再設計されたゲノムを持つ生物を作り出すことができます。その目的は、予測可能性と制御性を実現することです。

合成生物学は有用なものを生み出してきた。遺伝子操作された酵母は抗マラリア薬の前駆体であるアルテミシニン酸を生産する。遺伝子操作された細菌はバイオ燃料やバイオプラスチックを生産する。遺伝子操作された細胞は環境汚染物質を検知し、蛍光信号でそれを知らせる。合成遺伝子回路は、遺伝子制御の研究や、免疫細胞のプログラミングといった医療分野で利用されている。

この分野には懸念も存在する。遺伝子操作された生物が逃げ出して生態系を破壊する可能性がある。合成病原体が兵器として利用される可能性もある。生命の工学と創造の境界線は曖昧だ。規制はまだ追いついていない。合成生物学は強力な技術であり、その影響は、どのように管理されるかにかかっている。