Syntetisk genomik är ett biokemiområde som fokuserar på skapandet av genomet – den fullständiga sammansättningen av en organisms genetiska, eller ärftliga, information som är nödvändig för att organismen ska kunna upprätthålla liv. Genomet av en organism består av deoxiribonukleinsyra (DNA) molekyler som bildar en kod. Delar av denna kod, som kallas gener, styr skapandet och interaktionen av proteiner i organismens celler, vilket gör att organismen kan fungera. Inom syntetisk genomik manipulerar og återskapar forskare genom för forskningsändamål eller för praktiska tillämpningar inom medicin och biobränsletillverkning.
DNA består av repeterande strukturella enheter som kallas nukleotider, som bildar baspar och skapar de mönster som utgör den genetiska koden. Nukleotider och DNA-sekvenser tillverkas artificiellt för en mängd olika biokemiska tillämpningar, men syntetisk genomik är en mer involverad process. För att skapa ett funktionellt syntetiskt genom måste det naturliga genomet vara känt i sin helhet och antingen replikeras exakt eller modifieras på ett sådant sätt att inga avgörande funktioner påverkas.
År 2010 skapade ett forskarlag baserat vid J. Craig Venter Institute i Rockville, Maryland, det första syntetiska bakteriegenomet. Bakterien, Mycoplasma mycoides, har ett genom som består av en miljon baspar. Teamet kunde replikera bakteriens naturliga genom med hjälp av syntetiskt producerade nukleotider och introducera det syntetiska genomet i en annan bakteries cell, och ersätta den bakteriens DNA med det syntetiska Mycoplasma mycoides DNA. Med det nya genomet på plats började cellen fungera som en normal Mycoplasma mycoides-cell, med alla dess funktioner intakta.
Komplikationer vid syntetisering av ett genom kan lätt uppstå på grund av komplexiteten hos de inblandade systemen. Till exempel, om ett baspar är malplacerat eller saknas, kanske cellen inte fungerar alls. På liknande sätt måste de biokemiska processer genom vilka cellen läser och implementerar informationen i DNA:t och cellmiljöns kemiska interaktioner med DNA:t vara korrekta.
Syntetisk genomikteknik kan anpassas till industriella och kommersiella tillämpningar, såsom produktion av biobränsle. Från och med 2011 undersöker vissa företag möjligheten att skapa syntetiska alger som är effektivare än naturligt förekommande alger när det gäller att fånga och bearbeta koldioxid till användbara ämnen. Många forskare tror att konstruktion av alger på detta sätt kan göra produktionen av biobränsle mer kostnadseffektiv och kommersiellt gångbar.
Andra projekt inom syntetisk genomik involverar syntetisering av endast en del av ett genom för att modifiera en organism för användning i industriell eller vetenskaplig kapacitet. Ett exempel är modifiering av växtgenom för att göra grödor mer motståndskraftiga mot torka eller skadedjur. Inom medicin kan mikrober förändras genetiskt för att fungera som botemedel mot vissa sjukdomar eller hjälpa till vid genterapi.