在合成生物学这一新兴领域，美国麻省理工学院（MIT）媒体实验室的Joseph Jacobson教授是一位杰出的倡导者和实践者。作为分子机器研究组的负责人，Jacobson致力于开发快速合成DNA分子的技术，并于2009年创立了Gen9公司，旨在为科学家提供更具成本效益的工具和资源，推动合成生物学的创新。
Gen9总部位于马萨诸塞州剑桥市，开发了一种在硅芯片上合成DNA的方法，大幅降低了成本并加快了基因的制造与检测。自2013年商业化以来，该平台已被全球数十个科研团队和商业公司采用。
合成生物学通过组合DNA链来合成基因，这些新基因可插入微生物（如酵母和细菌）中，改变细胞的代谢途径，使其执行新功能，例如测试新型抗体、检测环境化学物质或生产生物燃料。然而，传统基因合成方法耗时且昂贵，基于化学的过程每个碱基对成本约20美分，且每次只能合成一条DNA链。对于包含10万个碱基对的基因，时间和金钱成本极高。
Jacobson指出，Gen9的芯片DNA技术将成本降至每个碱基对约2美分，并能并行测试和编辑数十万个碱基，而非传统方法的一次一个。这意味着原本需要多年的新途径可以更快地测试和开发，应用于先进疗法、更有效的酶（用于洗涤剂、食品加工）和生物燃料等领域。他说：“如果你能在芯片上并行构建数千条途径并同时测试，就能更快获得有效的代谢途径。”
Jacobson和Gen9已获得多项荣誉。2014年11月，Jacobson因共同发明电子墨水（用于亚马逊Kindle）入选全国发明家名人堂。
基因合成的规模化
21世纪初，一系列关键研究推动了基因合成的规模化，最终促成了Gen9的创立。Jacobson与学生Chris Emig和Brian Chow开发了具有数千个“点”的芯片，每个点包含约1亿拷贝的一段DNA序列。随后，Jacobson与另一名学生David Kong创建了一套程序，利用特定酶作为催化剂，在微流控设备内将小DNA片段组装成更大链，这是首次实现DNA的微流控组装。
尽管过程新颖，但成本效益仍不理想。平均产率为99%，意味着构建大链时约1%的碱基对不匹配。对于100个碱基对的基因尚可，但对于1万或10万个碱基对的基因则问题严重。2004年左右，Jacobson与博士后Peter Carr等人找到方法，利用自然纠错蛋白Mut-S识别DNA双螺旋中的错配，显著提高产量。该蛋白能检测并提取芯片合成中的错配碱基，将错误率从每100个碱基对1个降至每1万个碱基对1个，相关成果发表于《Nucleic Acids Research》。
基于这些创新，Jacobson与哈佛医学院教授George Church（也致力于芯片DNA合成）和斯坦福大学合成生物学领军人物Drew Endy共同创立了Gen9。公司为合成生物学家创建了BioFab平台及其他工具。客户通过在线门户提交基因序列，Gen9在芯片上设计并合成，然后交付。最近，门户更新了拖放功能和基因序列编辑存储选项。Jacobson说：“这使得用户能够合成以前难以实现的广泛文库。”
激发大创意
许多已发表研究使用了Gen9的工具。例如，为治疗药物设计蛋白质时，研究人员需合成蛋白质的1000万或1亿个版本，每个可能包含5万个DNA片段，以筛选最佳版本。Gen9让研究人员同时检测芯片上的数千个序列，而非传统的一次一个，从而更快找到正确蛋白质。Jacobson说：“如果你只有一次机会，很难命中目标；但如果有成千上万次机会，成功概率就大得多。”
目前，全球所有合成生物学方法每年仅生产约3亿个碱基对。Gen9用约10个芯片即可合成相同数量。原则上，用于制造Gen9芯片的平台（与安捷伦合作）能生产足够芯片，覆盖约2000亿个碱基对，相当于GenBank的容量。据MarketsandMarkets 2014年11月报告，合成短链DNA市场预计2020年底达约19亿美元。Jacobson表示，Gen9正努力将成本降至每碱基对1美分以下。此外，公司每年举办G-Prize竞赛，为具有创造性合成生物学想法的研究人员提供约10万美元奖金，旨在消除成本障碍，促进创新。他说：“人们有很多想法，但因成本无法尝试。这鼓励人们想出更大、更棒的创意。”