在分子生物學與合成生物學的研究中，如何從整個基因組的角度設計並創造全新的生命體，一直是這些研究者心中的終極目標。隨著基因定序與合成技術的快速進展，人類對於 DNA 序列的解讀與編輯能力已經大幅提升，但以往的編輯技術都是從已存在生物上的 DNA 序列進行部份修改，而真正能夠從無到有的設計，仍然存在巨大的挑戰。
DNA 基本上是藉由 4 種去氧核糖核苷酸分子串聯所組成，這些分子上的鹼基種類分別是腺嘌呤（adenine）、胸腺嘧啶（thymine）、胞嘧啶（cytosine）、鳥糞嘌呤（guanine），為了簡單明瞭，我們也常取它們的第一字母 A、T、C、G 作為序列表示。例如人類的β-肌動蛋白基因的編碼區有 1,128 個核苷酸，而其序列如下：
