Sintetična genomika je področje biokemije, ki se osredotoča na ustvarjanje genoma – popolno sestavo genetskih ali dednih informacij organizma, ki so potrebne, da ta organizem vzdržuje življenje. Genom organizma je sestavljen iz molekul deoksiribonukleinske kisline (DNK), ki tvorijo kodo. Deli te kode, imenovani geni, nadzorujejo ustvarjanje in interakcije beljakovin v celicah organizma, kar telesu omogoča delovanje. V sintetični genomiki znanstveniki manipulirajo in poustvarjajo genome za raziskovalne namene ali za praktično uporabo v medicini in proizvodnji biogoriv.
DNK je sestavljena iz ponavljajočih se strukturnih enot, imenovanih nukleotidi, ki tvorijo bazne pare in ustvarjajo vzorce, ki sestavljajo genetsko kodo. Nukleotidi in zaporedja DNK so izdelani umetno za različne biokemične aplikacije, vendar je sintetična genomika bolj vpleten proces. Za ustvarjanje funkcionalnega sintetičnega genoma je treba naravni genom poznati v celoti in ga natančno replicirati ali spremeniti tako, da to ne vpliva na ključne funkcije.
Leta 2010 je raziskovalna skupina s sedežem na Inštitutu J. Craig Venter v Rockvilleu v Marylandu ustvarila prvi sintetični bakterijski genom. Bakterija Mycoplasma mycoides ima genom, sestavljen iz milijona baznih parov. Skupini je uspelo replicirati naravni genom bakterije z uporabo sintetično proizvedenih nukleotidov in uvesti sintetični genom v celico druge bakterije, pri čemer je DNK te bakterije nadomestila s sintetično DNK Mycoplasma mycoides. Z novim genomom je celica začela delovati kot normalna celica Mycoplasma mycoides, pri čemer so bile vse njene funkcije nedotaknjene.
Zapleti pri sintezi genoma lahko nastanejo zaradi zapletenosti vključenih sistemov. Na primer, če en bazni par ni na mestu ali manjka, celica morda sploh ne bo delovala. Podobno morajo biti pravilni biokemični procesi, s katerimi celica bere in izvaja informacije v DNK, ter kemične interakcije celičnega okolja z DNK.
Tehnologijo sintetične genomike je mogoče prilagoditi industrijskim in komercialnim aplikacijam, kot je proizvodnja biogoriva. Od leta 2011 nekatera podjetja raziskujejo možnost ustvarjanja sintetičnih alg, ki so učinkovitejše od naravnih alg pri lovljenju in predelavi ogljikovega dioksida v uporabne snovi. Številni raziskovalci verjamejo, da lahko inženiring alg na ta način naredi proizvodnjo biogoriva stroškovno učinkovitejšo in komercialno izvedljivo.
Drugi projekti na področju sintetične genomike vključujejo sintetizacijo le dela genoma, da se spremeni organizem za uporabo v industrijski ali znanstveni zmogljivosti. Primer je modifikacija rastlinskih genomov, da bi bili pridelki bolj odporni na sušo ali škodljivce. V medicini lahko mikrobe genetsko spremenimo, da delujejo kot zdravilo za določene bolezni ali pomagajo pri genski terapiji.