Sentetik genomik genomun yaratılmasına odaklanan bir biyokimya alanıdır - bir organizmanın genetik veya bu organizmanın yaşamı sürdürmesi için gerekli kalıtsal bilgilerin eksiksiz bir araya getirilmesi. Bir organizmanın genomu, bir kodu oluşturan deoksiribonükleik asit (DNA) moleküllerinden oluşur. Gen olarak adlandırılan bu kodun bazı bölümleri organizmanın hücrelerinde protein oluşumunu ve etkileşimlerini kontrol ederek organizmanın çalışmasını sağlar. Sentetik genomikte, bilim adamları araştırma amaçlı olarak veya ilaç ve biyoyakıt üretiminde pratik uygulamalar için genomları manipüle eder ve yeniden yaratırlar.
DNA, baz çiftleri oluşturan ve genetik kodu oluşturan kalıpları oluşturan nükleotitler adı verilen tekrar eden yapısal birimlerden oluşur. Nükleotidler ve DNA dizileri, çeşitli biyokimyasal uygulamalar için yapay olarak üretilir, ancak sentetik genomik daha ilgili bir işlemdir. İşlevsel bir sentetik genom oluşturmak için, doğal genomun tam olarak bilinmesi ve tam olarak çoğaltılması veya önemli fonksiyonların etkilenmeyeceği şekilde modifiye edilmesi gerekir.
2010 yılında, Maryland'deki Rockville'deki J. Craig Venter Enstitüsü'ndeki bir araştırma ekibi, ilk sentetik bakteri genomunu yarattı. Bakteri Mycoplasma mycoides, bir milyon baz çiftinden oluşan bir genoma sahiptir. Ekip, sentetik olarak üretilen nükleotitleri kullanarak bakterinin doğal genomunu kopyalayabildi ve sentetik genomu farklı bir bakteri hücresine soktu ve bu bakterinin DNA'sını sentetik Mycoplasma mycoides DNA'sı ile değiştirdi. Yeni genom yerindeyken, hücre bütün fonksiyonları bozulmadan normal bir Mycoplasma mycoides hücresi olarak çalışmaya başladı.
Bir genomun sentezlenmesindeki komplikasyonlar, ilgili sistemlerin karmaşıklığı nedeniyle kolayca ortaya çıkabilir. Örneğin, bir baz çifti yerinde değilse veya eksikse, hücre hiç çalışmayabilir. Benzer şekilde, hücrenin DNA'daki bilgiyi okuyup uyguladığı biyokimyasal işlemler ve hücre ortamının DNA ile kimyasal etkileşimleri de doğru olmalıdır.
Sentetik genom teknolojisi, biyoyakıt üretimi gibi endüstriyel ve ticari uygulamalara uyarlanabilir. 2011 itibariyle, bazı şirketler karbondioksitin kullanılabilir maddelere hapsolmasında ve işlenmesinde doğal olarak oluşan alglerden daha etkili olan sentetik alglerin yaratılma olasılığını araştırmaktadır. Birçok araştırmacı bu şekilde mühendislik alglerinin biyoyakıt üretimini daha uygun maliyetli ve ticari olarak uygulanabilir hale getirebileceğine inanıyor.
Sentetik genomikteki diğer projeler, bir organizmayı endüstriyel veya bilimsel kapasitede kullanmak için modifiye etmek için bir genomun sadece bir kısmının sentezlenmesini içerir. Bir örnek, bitkileri kuraklığa veya zararlılara karşı daha dirençli hale getirmek için bitki genomlarının modifikasyonudur. Tıpta, mikroplar, bazı hastalıklar için ilaç görevi görmek veya gen terapisine yardımcı olmak için genetik olarak değiştirilebilir.
