DNA双螺旋结构的发现以及DNA测序的最新进展为基因组的合成提供了动力。2 – 4合成生物学家不再满足于仅仅复制自然基因组，而是雄心勃勃地想要创建新版本的基因组。5 – 19计算机辅助模拟允许重新设计具有特定功能的基因组，并且遵循基因组设计的最基本原则，即保持细胞活力7,11,12,20，可以引入自定义遗传特征以增加基因组的灵活性。例如，可以实现重新编码、引入重组位点和水印序列9以及删除重复序列和不稳定元素。 12,20 新设计的基因组序列被分层划分为寡核苷酸 7,9,21，然后在体内和体外组装成“短” 22,23 “中” 24 – 26 和“长” 13,20 DNA 片段。最后，将化学合成的 DNA 移植到细菌或酵母细胞中，取代天然遗传物质。11,27