Das weltweit erste künstliche Virus wurde Ende 2003 von einem Forscherteam um Craig Venter synthetisiert, der auch für die erste Sequenzierung des menschlichen Genoms verantwortlich war. Das Virus war ein Phi-X174-Bakteriophage (Bakterienfresser), dessen Genom 5,000 Basenpaare oder Nukleotide aufweist. Im Vergleich dazu hat das menschliche Genom etwa 3 Milliarden Basenpaare.
Das Poliovirus mit 7,500 Basenpaaren wurde ebenfalls von Grund auf neu synthetisiert. Die Synthese des Phi-X174-Virus war eine schnelle Aufgabe – mit moderner Technologie dauerte es nur zwei Wochen. Die Synthese anderer Virii hat Monate gedauert.
Der Prozess beginnt mit der Synthese von Oligonukleotiden, bei denen es sich um kleine Nukleotidlängen (DNA oder RNA) mit jeweils etwa zwanzig oder weniger Basenpaaren handelt. Da Biologen bereits seit Jahren Oligonukleotide synthetisieren, gibt es DNA-Synthesemaschinen, die diese automatisiert herstellen können. Das Design der Oligonukleotide für das Phi-X174-Virus dauerte nur etwa acht Stunden, gefolgt von einem viertägigen Syntheseprozess.
Der nächste Schritt ist die Reinigung der Oligonukleotide durch Gelelektrophorese. Die gereinigten Oligos werden dann mit speziellen Chemikalien markiert und nacheinander in einem Prozess namens PCA (Polymerase-Cycling-Assembly) zusammengesetzt. Nach 35 bis 70 Zyklen wurde ein vollständiges Chromosom aus den künstlichen Oligos synthetisiert. Mittels PCR (Polymerase-Kettenreaktion) werden dann viele Kopien des ursprünglichen Chromosoms erstellt, von denen die besten durch einen weiteren Gelreinigungszyklus ausgewählt werden. Diese Nukleotidketten werden dann aus ihren linearen chromosomalen Formen zirkularisiert und werden infektiös.
Die infektiösen Chromosomen (virii) werden dann zum Verzehr auf eine Agarplatte mit Bakterien übertragen. Innerhalb eines Tages lassen sich bereits verräterische Überreste viraler Aktivität und Selbstreplikation finden, die zeigen, dass die Synthese erfolgreich war.
Die Synthese künstlicher Viren wurde für Anwendungen wie die Reduzierung der Umweltverschmutzung und fortschrittliche Filterung diskutiert. Spezialisierte Mikroben können geschaffen werden, um fast alles zu konsumieren. Auf der anderen Seite besteht immer das Risiko, dass eine böswillige Partei diese Technologie verwendet, um einen Virus zu erzeugen, der für hohe Virulenz oder tödliche Wirkung gegen menschliche Wirte entwickelt wurde.