文章总结： DARPA的GO项目探索用光信号在活细胞内直接合成遗传物质，以实现无质量信息转移。该技术旨在突破传统核酸合成的限制，在医疗、农业和国防领域有颠覆性应用潜力，但其技术可行性与伦理风险仍是重大挑战。 综合评分： 86 文章分类： 供应链安全,威胁情报,安全建设,政策法规

DARPA“GO”项目：生成性光遗传学与生物编程的未来范式

原创

mayfly

独眼情报

2025年12月15日 15:34 湖北

美国国防高级研究计划局（DARPA）于2025年启动的“生成性光遗传学”（GO: Generative Optogenetics）项目，代表了合成生物学领域最具雄心和颠覆性的探索之一。该项目隶属于DARPA的生物技术办公室（BTO），由Matthew Pava博士领导，其核心目标是克服传统核酸合成的瓶颈，利用光信号直接在活细胞内指导DNA和RNA的从头合成 ，实现“无质量遗传信息转移”。

技术背景：克服合成生物学的瓶颈

DNA和RNA是支撑现代生物技术、药物制造和先进材料的核心。然而，当前的化学合成（如磷酰胺法）或酶促方法存在固有缺陷：

| 现有技术缺陷 | 描述 | GO项目的突破方向 | | — | — | — | | 规模限制 | 难以大规模、高效地生产长序列或复杂结构。 | 提升合成规模、速度和精度。 | | 复杂度不足 | 难以精确控制多分支或修饰核酸序列。 | 实现细胞内对序列和结构的光控精确合成。 | | 环境影响 | 涉及有害化学品，生产过程不可持续。 | 将活细胞转化为“生物工厂”，实现可持续、远程合成。 |

GO项目借鉴了传统光遗传学（利用光控制神经元等细胞活性）的原理，并将其应用扩展到分子合成层面。该项目的设想是开发一套光控分子系统，类似于在生物系统中使用“光刻”技术 ，用光束作为“笔”，直接在细胞内“写入”遗传信息，从而避免了外部物理传输DNA分子的需求。

核心技术与战略目标

GO项目的最终愿景是创建一个高效、可持续的、具有战略意义的生物制造平台，开启“生物编程”新时代。

1. 核心技术原理

GO项目旨在开发一种新型的“分子机器”：

• 光控分子系统： 利用光敏蛋白和酶工程技术，使核酸的合成步骤（如核苷酸的连接）能够被特定波长、强度和图案的光信号所驱动和调控。
• 细胞内合成： 合成过程直接在活细胞环境中进行，利用细胞的分子机制和能量，可能实现更高的合成保真度和更快的周转速度。

2. “无质量遗传信息转移”

这是GO项目的关键概念。它意味着未来只需要通过光信号（电磁波）将遗传“信息”传送到细胞内部，而无需物理上运输或存储DNA/RNA“物质”。这极大地增强了供应链的韧性和去中心化能力，对国家安全具有战略意义。

潜在应用与深远影响

GO项目被定义为一项“高风险、高回报”的投资，一旦成功，其对国家安全和全球福祉的影响将是颠覆性的：

| 应用领域 | 影响与价值 | 战略意义 | | — | — | — | | 医学与健康 | 现场合成 治疗性RNA（如mRNA疫苗）或基因疗法载体；实现快速、个性化医疗或战场快速响应。 | 增强快速医疗响应能力，降低对全球药品供应链的依赖。 | | 农业领域 | 快速修改 作物基因，提升耐旱、抗病能力，支持可持续农业。 | 确保粮食安全，应对气候变化挑战。 | | 先进制造 | 生产新型生物聚合物和生物基材料；实现去中心化、按需的生物产品制造。 | 增强供应链韧性，推动先进材料科技发展。 | | 国家安全 | 避免对少数外部DNA合成服务的依赖；潜在用于生物防御或远程生物操作。 | 获得“光传遗传信息”的战略优势，确保在合成生物学领域的领先地位。 |

项目现状、挑战与展望

1. 当前进展

GO程序目前处于启动招募阶段：

• 2025年12月9日发布了特别通知（DARPA-SN-26-19）。
• 计划于2026年1月7日举办“提案者研讨会”，旨在促进学术界和工业界团队的组建和提案优化。

2. 技术风险与挑战

GO项目面临巨大的技术难度：

• 跨学科融合： 需突破光物理、酶工程、合成生物学和细胞工程的深层障碍。
• 安全性与伦理： 这种远程、精确的遗传物质控制能力具有潜在的双重用途风险，需要严格的伦理审查和负责任创新框架。
• 可行性证明： 当前光遗传学主要用于控制已有的细胞功能，实现从头合成核酸是全新的挑战。

3. 战略展望

GO程序体现了DARPA从被动防御转向主动塑造未来生物景观的雄心。如果该项目能够突破技术壁垒，它将不仅仅是一项技术成就，更将成为生物时代的新范式——从依赖于化学合成或病毒载体传输，转向利用光信号进行直接、精确的“光写”基因组。未来，这一技术可能彻底改变我们设计、制造和控制生物系统的方式。

参考：https://www.darpa.mil/research/programs/go

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