มีความท้าทายใหญ่สองประการ ประการแรกคือเรายังไม่มีหลักการออกแบบสำหรับชีววิทยาในวงกว้าง และนั่นหมายความว่าความซับซ้อนยังคงสามารถขัดขวางแผนการออกแบบที่ดีที่สุดของเราได้ คอลลินส์อธิบาย อย่างที่สอง เรายังมีคลังชิ้นส่วนทางชีววิทยาสำหรับโรคโลหิตจางที่ค่อนข้างดี – จนถึงจำนวนไม่กี่โหลที่ถูกนำกลับมาใช้ใหม่และนำมาใช้ใหม่ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา เราจำเป็นต้องขยายชุดเครื่องมือนี้อย่างมากผ่านการสังเคราะห์และการทำเหมืองชีวภาพ เพื่อช่วยขับเคลื่อนความก้าวหน้าในอนาคต นักวิทยาศาสตร์ ชีววิทยาสังเคราะห์เริ่มใช้ประโยชน์จากแนวทางการเรียนรู้ของเครื่องซึ่งสามารถใช้เพื่อช่วยในการออกแบบ เช่น โดยการสร้างส่วนประกอบใหม่หรือแนะนำการทดลองที่ดีที่สุด ไบโอเซนเซอร์ในลำไส้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการศึกษามากมายที่เผยให้เห็นว่าจุลินทรีย์หลายล้านล้านตัวที่อาศัยอยู่ในและในร่างกายของเรามีบทบาทสำคัญในการรักษาสุขภาพที่ดี สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้วิธีการจัดลำดับรุ่นต่อไปเพื่อให้ภาพรวมของชนิดและความอุดมสมบูรณ์ของสายพันธุ์ในชุมชนจุลินทรีย์เหล่านี้  โดยดึงความสัมพันธ์ระหว่างสถานะสุขภาพและโรค