韩国首尔延世大学的研究人员发表了一项研究成果，概述了一种3D打印微柱阵列基底如何能够将高通量DNA合成与柱式方法相关的大产量相结合。

这种方法意义重大，因为它可能解决寡核苷酸制造中长期存在的限制。寡核苷酸治疗市场预计在未来五年将经历显著增长，并正受到生物技术和制药公司的极大关注和投资。然而，直到现在，寡核苷酸制造一直受限于两种相互竞争的生产方法之间的二元选择。

"大多数合成DNA要么在平面基底上制备，可并行生产许多序列但产量微小；要么在基于柱的系统中制备，产量较大但通量较低，"密歇根理工大学化学教授Shiyue Fang表示。"对于平面阵列平台，其局限性包括每种DNA序列的微小产量、大多数应用需要DNA扩增以及高错误率。对于基于柱的方法，其局限性包括通量有限、需要大量试剂和溶剂以及高成本。"

这正是发表在《科学报告》上的这项研究产生重大影响的地方。第一作者Haeun Kim及其同事使用3D打印制造出微米级柱体，能够容纳可控孔度玻璃珠，这是可扩展寡核苷酸合成中的标准固体载体。

"本研究使用3D打印来制造DNA合成基底，该基底具有高通量以及容纳用于DNA合成的CPG的能力，"未参与该论文但对其发现发表了评论的Shiyue Fang表示。"当使用CPG时，DNA是在三维空间而非二维表面上合成的，这意味着合成的DNA量显著更大。在3D打印的DNA合成基底上，许多可以容纳CPG的微小柱体像阵列一样排列。因此，该基底可以兼具传统微阵列的高通量优势以及传统柱式方法的大DNA量和更高准确性的优势。"

通过使用微柱阵列，研究团队观察到，与平面阵列相比，寡核苷酸合成产量增加了三到六个数量级。他们还成功合成了一个15-mer寡核苷酸——处于治疗性反义寡核苷酸典型的15-21核苷酸范围内。令人印象深刻的是，该基底在不到三小时内制成，成本仅为传统方法的一小部分，并且应用可能性多种多样。

"研究人员可以使用3D打印技术打印不同版本的基底以满足其需求，"Shiyue Fang评论道。"如果这种新版本的合成被证明具有优势，例如比2D阵列更高的通量、更大的DNA产量、更长的DNA合成以及可接受的错误率，它可能会对大型DNA文库制备和合成生物学领域产生重大影响。在这种基底上合成的DNA将有益于合成生物学、基因文库构建、DNA编码文库生成和蛋白质工程等领域的项目。"