新型生物砖块标准化组装技术（iBrick）的开发

The BioBick assembly standard dramatically simplifies the build process of genetic circuits, biological modules, etc. Standardized biological devices from iGEM competition provide a rich source of BioBrick materials. With the development of synthetic biology, more and more complex genetic circuits and large biological modules are required, which brings great challenge for the standardization technology for the assembly of BioBricks. Usually, it takes several months to build a complex genetic circuit with the traditional BioBrick standards, thus limiting the research pregress of synthetic biology. Moreover, huge ammount of work is required for the assembly of complex circuits or large modules as the short restriciton sites must be removed from the bricks first. Lead by these questions, we here employ a pair of homing endonucleases and take advantage of MASTER Ligation to develop a next generation BioBrick standard,iBrick. The new standard is to assemble multiple, large bricks in one step. Besides, iBrick is also compatible with the present BioBrick standards and can be used for seamless assembly using the existing bricks.

生物元件标准化组装技术（BioBrick）的提出极大地简化了合成生物学中遗传回路和生物模块等的构建流程；同时，以国际竞赛（iGEM）形成发展起来的标准化的生物元件库也提供了丰富的生物砖块素材。然而目前通用的生物砖块组装技术采用两片段分层逐级组装，这使得整个组装的时间周期长，工作量大，大大限制了复杂遗传回路和大型生物模块的构建和调试速度。基于这些发展瓶颈，我们拟利用MASTER Ligation组装技术，以一对归巢内切酶为接口，尝试开发新一代生物砖块组装标准。该标准能够实现多片段同步组装，并实现对天然序列长片段的直接组装；此外，该标准还能兼容目前的生物砖块库，实现生物砖块间的无缝组装。因此，该标准的实现一方面可以实现多个大片段DNA序列的快速组装（有痕或者无痕）；另一方面也能实现与国际上已有的生物元件标准化组装技术兼容，并有望在此基础上逐步发展成通用的国际标准，从而促进合成生物学研究的发展。

生物元件标准化组装技术的提出极大地简化了合成生物学中遗传回路的构建流程，而以国际竞赛形成发展起来的标准化的生物元件库也为遗传回路的构建提供了丰富的生物砖块素材。随着合成生物学的深入发展，人们越来越多地探索和研究更复杂的遗传回路。这些变化对生物砖块标准化组装技术提出了更高的要求，而目前生物砖块组装技术采用的是两片段分层逐级组装，这使得构建复杂遗传回路的时间周期长达数月，限制了复杂遗传回路的构建和调试。基于这种状况，我们利用MASTER Ligation组装技术，以一对归巢内切酶为接口，尝试开发新一代的生物砖块组装标准。这个组装标准能够实现多片段同步组装，能够实现无需突变的天然序列的长片段的组装，能够兼容目前的生物砖块库，能够实现生物砖块之间的无缝组装。在本项目的资助下，我们针对目前方法和标准的局限性，筛选了新型归位限制性内切酶，I-SceI和PI-PspI，利用他们同尾的特点，重点开发了iBrick等DNA拼接标准，可以实现大片段、长片段以及复杂DNA片段的高效拼接。该标准自发明以来，受到了科研人员的广泛关注。