Synteettinen genomiikka on biokemian ala, joka keskittyy genomin luomiseen – organismin geneettisen tai perinnöllisen tiedon täydelliseen kokoamiseen, joka on välttämätön kyseisen organismin ylläpitämiseksi elämässä. Organismin genomi koostuu deoksiribonukleiinihappomolekyyleistä (DNA), jotka muodostavat koodin. Tämän koodin osat, joita kutsutaan geeneiksi, ohjaavat proteiinien muodostumista ja vuorovaikutusta organismin soluissa, jolloin organismi voi toimia. Synteettisessä genomiikassa tutkijat manipuloivat ja luovat genomeja tutkimustarkoituksiin tai käytännön sovelluksiin lääketieteessä ja biopolttoaineiden valmistuksessa.
DNA koostuu toistuvista rakenneyksiköistä, joita kutsutaan nukleotideiksi, jotka muodostavat emäsparit ja luovat malleja, jotka muodostavat geneettisen koodin. Nukleotideja ja DNA -sekvenssejä valmistetaan keinotekoisesti erilaisiin biokemiallisiin sovelluksiin, mutta synteettinen genomiikka on enemmän prosessi. Toimivan synteettisen genomin luomiseksi luonnollinen genomi on tunnettava kokonaisuudessaan ja se on kopioitava tarkasti tai sitä on muutettava siten, että se ei vaikuta ratkaiseviin toimintoihin.
Vuonna 2010 J. Craig Venter -instituutissa Rockvillessä Marylandissa sijaitseva tutkimusryhmä loi ensimmäisen synteettisen bakteerin genomin. Bakteerilla, Mycoplasma mycoides, on genomi, joka koostuu miljoonasta emäsparista. Ryhmä pystyi toistamaan bakteerin luonnollisen genomin käyttämällä synteettisesti tuotettuja nukleotideja ja tuomaan synteettisen genomin eri bakteerin soluun korvaamalla tämän bakteerin DNA synteettisellä Mycoplasma mycoides DNA: lla. Kun uusi genomi oli paikallaan, solu alkoi toimia normaalina Mycoplasma mycoides -soluna ja kaikki sen toiminnot ennallaan.
Komplikaatioita genomin syntetisoinnissa voi helposti syntyä kyseisten järjestelmien monimutkaisuuden vuoksi. Jos esimerkiksi yksi emäspari on paikoillaan tai puuttuu, solu ei ehkä toimi ollenkaan. Samoin biokemiallisten prosessien, joilla solu lukee ja toteuttaa DNA: ssa olevia tietoja, sekä soluympäristön ja DNA: n välisen vuorovaikutuksen on oltava oikein.
Synteettinen genomitekniikka voidaan mukauttaa teollisiin ja kaupallisiin sovelluksiin, kuten biopolttoaineen tuotantoon. Jotkut yritykset tutkivat vuodesta 2011 lähtien mahdollisuutta luoda synteettisiä leviä, jotka ovat tehokkaampia kuin luonnossa esiintyvät levät hiilidioksidin sieppaamisessa ja käsittelyssä käyttökelpoisiksi aineiksi. Monet tutkijat uskovat, että levien suunnittelu tällä tavalla voi tehdä biopolttoaineen tuotannosta kustannustehokkaampaa ja kaupallisesti kannattavaa.
Muita synteettisen genomiikan hankkeita ovat vain osan genomin syntetisointi organismin muokkaamiseksi käytettäväksi teollisessa tai tieteellisessä ominaisuudessa. Esimerkki on kasvien genomien muuttaminen, jotta viljelykasveista saadaan kestävämpiä kuivuudelle tai tuholaisille. Lääketieteessä mikrobeja voidaan muuttaa geneettisesti toimimaan lääkkeinä tiettyihin sairauksiin tai auttamaan geeniterapiassa.