在 COVID-19 疫情初期，中國科學家將病毒的基因序列（其生產藍圖）上傳到基因資料庫。瑞士的一個研究小組隨後合成了整個基因組，並從中生產出病毒——實際上是將病毒“瞬間轉移”到他們的實驗室進行研究，而無需等待實物樣本。這種速度是全基因組列印如何推動醫學和其他領域發展的一個例子。
全基因組合成是蓬勃發展的合成生物學領域的延伸。研究人員使用軟體設計基因序列，然後生產這些序列並將其引入微生物，從而對微生物進行重程式設計以執行所需的工作——例如製造新藥。到目前為止，基因組主要進行輕微編輯。但是合成技術和軟體的改進使得列印更大範圍的遺傳物質和更廣泛地改變基因組成為可能。
病毒基因組非常微小，是首先被生產出來的，最早可追溯到 2002 年，當時合成了脊髓灰質炎病毒的約 7,500 個核苷酸或密碼字母。與冠狀病毒一樣，這些合成的病毒基因組幫助研究人員深入瞭解相關病毒如何傳播和致病。一些病毒基因組正在被設計用於疫苗和免疫療法的生產。
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編寫包含數百萬個核苷酸的基因組（如細菌和酵母中的基因組）也已變得可行。2019 年，一個團隊列印了一個版本的大腸桿菌基因組，該基因組為可以迫使細菌按照科學家意願行事的程式碼留出了空間。另一個團隊已經生產出啤酒酵母基因組的初始版本，該基因組由近 1100 萬個密碼字母組成。這種規模的基因組設計和合成將使微生物能夠充當工廠，不僅生產藥物，而且生產任何數量的物質。可以對它們進行工程改造，以利用非食物生物質甚至廢氣（如二氧化碳）可持續地生產化學品、燃料和新型建築材料。
許多科學家希望能夠編寫更大的基因組，例如植物、動物和人類的基因組。實現這一目標需要在設計軟體（最有可能結合人工智慧）以及更快、更便宜的合成和組裝至少數百萬個核苷酸長的 DNA 序列的方法上投入更多資金。有了足夠的資金，在本十年末之前，編寫十億核苷酸規模的基因組可能成為現實。研究人員心中有很多應用，包括設計抗病原體的植物和一種超安全的**人類**細胞系——例如，對病毒感染、癌症和輻射免疫——這可能是基於細胞的療法或生物製造的基礎。編寫我們自己基因組的能力將不可避免地出現，使醫生能夠治癒許多甚至所有遺傳疾病。
當然，全基因組工程可能會被濫用，主要擔心的是武器化的病原體或其產生毒素的成分。科學家和工程師將需要設計一個全面的生物安全過濾器：一套能夠即時檢測和監測新威脅傳播的現有和新型技術。研究人員將需要發明可以快速擴充套件的測試策略。至關重要的是，世界各國政府必須比現在加強合作。
基因組編寫計劃（Genome Project-write）是一個成立於 2016 年的聯盟，旨在促進這張安全網的建立。該專案包括來自十幾個國家的數百名科學家、工程師和倫理學家，他們開發技術、分享最佳實踐、開展試點專案，並探索倫理、法律和社會影響。