Biologia sintetică se referă la ingineria biomachinelor vii create de om din componente standardizate care pot îndeplini funcții predefinite într-un mod (auto)controlat. Se urmăresc diferite strategii de cercetare și eforturi interdisciplinare pentru a implementa principiile ingineriei în biologie. Strategia „de sus în jos” exploatează diversitatea incredibilă a componentelor naturale existente în natură pentru a construi compoziții sintetice de rețele genetice, metabolice sau de semnalizare cu proprietăți previzibile și controlabile. Această abordare axată în principal pe aplicații are ca rezultat fabrici vii care produc medicamente, biocombustibili, biomateriale și substanțe chimice fine și are ca rezultat pilule vii care se bazează pe celule proiectate cu capacitatea de a detecta și trata în mod autonom stări de boală in vivo. În schimb, strategia „de jos în sus” urmărește să fie independentă de sistemele vii existente, proiectând sisteme biologice de la zero și sintetizând entități biologice artificiale care nu se găsesc în natură. Această abordare bazată mai mult pe cunoaștere investighează reconstrucția unor sisteme biologice minime care sunt capabile să realizeze fenomene biologice de bază, cum ar fi autoorganizarea, autoreplicarea și autosusținerea. Mai mult, sinteza unităților biologice artificiale, cum ar fi nucleotidele sau aminoacizii sintetici, și implementarea lor în polimeri în interiorul celulelor vii stabilesc în prezent limitele dintre sistemele biologice naturale și cele artificiale. În special, proiectarea, sinteza și transferul in vitro de genomuri complete în celule gazdă indică viitorul biologiei sintetice: crearea de celule de design cu proprietăți dezirabile adaptate pentru biomedicină și biotehnologie.
.