Sintetička genomika je područje biokemije koje se usredotočuje na stvaranje genoma – kompletnog skupa genetskih ili nasljednih informacija organizma potrebnih tom organizmu za održavanje života. Genom organizma sastoji se od molekula deoksiribonukleinske kiseline (DNA) koje tvore kod. Dijelovi ovog koda, koji se nazivaju geni, kontroliraju stvaranje i interakcije proteina u stanicama organizma, dopuštajući organizmu da funkcionira. U sintetskoj genomici, znanstvenici manipuliraju i rekreiraju genome u istraživačke svrhe ili za praktičnu primjenu u medicini i proizvodnji biogoriva.
DNK se sastoji od ponavljajućih strukturnih jedinica zvanih nukleotidi, koji tvore parove baza i stvaraju obrasce koji čine genetski kod. Nukleotidi i DNA sekvence umjetno se proizvode za razne biokemijske primjene, ali sintetička genomika je složeniji proces. Kako bi se stvorio funkcionalni sintetski genom, prirodni genom mora biti poznat u cijelosti i ili točno repliciran ili modificiran na takav način da nema utjecaja na ključne funkcije.
Godine 2010. istraživački tim sa sjedištem na Institutu J. Craig Venter u Rockvilleu u Marylandu stvorio je prvi sintetski bakterijski genom. Bakterija, Mycoplasma mycoides, ima genom koji se sastoji od milijun parova baza. Tim je uspio replicirati prirodni genom bakterije koristeći sintetski proizvedene nukleotide i uvesti sintetski genom u stanicu druge bakterije, zamjenjujući DNK te bakterije sintetskom DNK Mycoplasma mycoides. S novim genomom na mjestu, stanica je počela funkcionirati kao normalna stanica Mycoplasma mycoides, sa svim netaknutim funkcijama.
Komplikacije u sintezi genoma mogu lako nastati zbog složenosti uključenih sustava. Na primjer, ako jedan par baza nije na svom mjestu ili nedostaje, ćelija možda uopće neće funkcionirati. Slično, biokemijski procesi kojima stanica čita i implementira informacije u DNK, te kemijske interakcije stanične okoline s DNK, moraju biti točni.
Tehnologija sintetičke genomike može se prilagoditi industrijskim i komercijalnim primjenama, kao što je proizvodnja biogoriva. Od 2011. godine neke tvrtke istražuju mogućnost stvaranja sintetičkih algi koje su učinkovitije od prirodnih algi u hvatanju i preradi ugljičnog dioksida u korisne tvari. Mnogi istraživači vjeruju da inženjering algi na ovaj način može učiniti proizvodnju biogoriva isplativijom i komercijalno isplativom.
Drugi projekti u sintetskoj genomici uključuju sintetizaciju samo dijela genoma kako bi se modificirao organizam za korištenje u industrijskom ili znanstvenom kapacitetu. Primjer je modifikacija biljnih genoma kako bi usjevi bili otporniji na sušu ili štetnike. U medicini se mikrobi mogu genetski mijenjati kako bi djelovali kao lijek za određene bolesti ili kao pomoć u genskoj terapiji.