利用Cas12i和Cas12j在水稻、玉米、大豆、擬南芥和豬等農業生物中驗證了基因編輯的靶向剪切活性,達到產業應用的基本要求,為我國基因編輯產業化安全提供了重要保障。
一、項目分類
關鍵核心技術突破
二、成果簡介
基因編輯技術的核心是底盤核酸酶(Cas9、Cas12a、Cas12b),核酸酶的原始核心專利被美國等少數國家所壟斷。這些底盤核酸酶的多個核心專利已經在包括中國在內的許多國家獲得授權。因此,我國農業生物基因編輯技術在產業化方面有受制于人的風險,必須研發出具有我國自主知識產權的核酸酶,打破國際專利壟斷。中國農業大學國家玉米改良中心積極開展具有自主知識產權的新型底盤核酸酶發掘。2017年以來,研發團隊從微生物宏基因組中發掘了一系列核酸酶,申報了14項國家發明專利。其中,Cas12i(專利號ZL201980014560.3)和Cas12j(專利號ZL 201980014005.0)兩個基因編輯核酸酶已于2021年獲得中國及中國香港地區的發明專利授權,并向美國、日本、歐盟等14個國家或地區提交專利申請。已經利用Cas12i和Cas12j在水稻、玉米、大豆、擬南芥和豬等農業生物中驗證了基因編輯的靶向剪切活性,達到產業應用的基本要求,為我國基因編輯產業化安全提供了重要保障。目前,兩個專利已經以排他性的方式許可給山東舜豐生物科技有限公司。
當前,團隊已經在水稻、玉米、大豆、擬南芥和豬等農業生物中驗證了 Cas12i和Cas12j核酸酶編輯活性,并有望在更多的動植物基因編輯中廣泛應用。 Cas12i和Cas12j基因編輯活性盡管與Cas9和Cas12a相比效率偏低,在水稻、玉米、豬等主要農業生物中具有編輯活性,完全能夠滿足基因編輯技術產業化的需求,且不受國際專利的約束。
基因編輯技術是顛覆性技術,將從根本上改變傳統育種模式,進而對全球種業產生革命性影響。利用該技術,可以顯著提升農業生物育種效率。此外,該技術也在工業、醫療等多個領域發揮著重要的作用,市場潛力巨大。根據麥姆斯咨詢 2019 年1 月份發布的報告顯示,生物技術、農業技術和診斷領域的 CRISPR 市場規模將在 2023年達到 50億美元。Kalorama Information 數據顯示,2016 年,基因編輯工具、試劑、服務、模型和其他相關供應市場規模已經達到 6.08 億美元,與 2014年相比,市場規模增加2倍以上。依勢發展,2025 年基因編輯及其相關市場規模有望突破50億美元。
當前國際主流的基因編輯核心工具Cas9和Cas12a于2012年被研發出來,全球的研發機構對這兩個核酸酶進行了全面系統的優化和提升,目前在編輯效率和衍生技術的開發方面走在國際前列,但是其原始核心專利被美國等少數國家所壟斷。最新研發出的Cas12i和Cas12j基因編輯活性盡管與Cas9和Cas12a相比效率偏低,在水稻、玉米、豬等主要農業生物中具有編輯活性,完全能夠滿足基因編輯技術產業化的基本需求,且不受國際專利的約束。Cas12i和Cas12j的成功研發為我國基因編輯技術產業發展提供了重要底盤技術保障,在一定程度上打破了美國等少數國家的國際專利壟斷,對保障我國糧食安全具有重要意義。
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