Synthetische biologie betreft de engineering van door de mens gemaakte levende biomachines uit gestandaardiseerde componenten die vooraf gedefinieerde functies op een (zelf)gecontroleerde manier kunnen uitvoeren. Verschillende onderzoeksstrategieën en interdisciplinaire inspanningen worden nagestreefd om engineeringprincipes toe te passen op de biologie. De “top-down”-strategie maakt gebruik van de ongelooflijke diversiteit van bestaande, natuurlijke onderdelen van de natuur om synthetische samenstellingen van genetische, metabolische of signaalnetwerken met voorspelbare en controleerbare eigenschappen te construeren. Deze hoofdzakelijk toepassingsgerichte aanpak resulteert in levende fabrieken die geneesmiddelen, biobrandstoffen, biomaterialen en fijnchemicaliën produceren, en resulteert in levende pillen die gebaseerd zijn op gemanipuleerde cellen met het vermogen om autonoom ziektetoestanden in vivo op te sporen en te behandelen. De “bottom-up”-strategie daarentegen streeft ernaar onafhankelijk te zijn van bestaande levende systemen door biologische systemen vanaf nul te ontwerpen en kunstmatige biologische entiteiten te synthetiseren die niet in de natuur voorkomen. Deze meer kennisgedreven benadering onderzoekt de reconstructie van minimale biologische systemen die in staat zijn tot het uitvoeren van biologische basisverschijnselen, zoals zelforganisatie, zelfreplicatie en zelf-duurzaamheid. Bovendien bepalen de syntheses van kunstmatige biologische eenheden, zoals synthetische nucleotiden of aminozuren, en de omzetting daarvan in polymeren binnen levende cellen momenteel de grenzen tussen natuurlijke en kunstmatige biologische systemen. Met name het in vitro ontwerpen, synthetiseren en overbrengen van volledige genomen in gastcellen wijst op de toekomst van de synthetische biologie: het creëren van designercellen met op maat gesneden gewenste eigenschappen voor de biogeneeskunde en de biotechnologie.