瞻觀前沿

近日，西南大學資源昆蟲高效養(yǎng)殖與利用全國重點實驗室代方銀教授團隊在國際著名學術(shù)期刊《科學進展》在線發(fā)表了一篇題為蛾類和蝶類昆蟲雌性W染色體的多重獨立起源的研究論文。該研究取得了家蠶W染色體完整基因組序列，首次破譯了蠶姑娘的染色體序列密碼，并揭示了鱗翅目昆蟲W染色體起源與進化的新機制。該研究成果在基因組與進化生物學領(lǐng)域具有重要理論意義，為家蠶分子育種帶來新前景。

研究團隊負責人、西南大學資源昆蟲高效養(yǎng)殖與利用全國重點實驗室主任代方銀介紹說，W染色體的基因組序列是雌性家蠶特有的，也是家蠶基因組全序列研究的最后一個難題。該研究成果使家蠶真正意義上擁有了包括雌蠶和雄蠶的完整基因組序列。研究團隊應(yīng)用了二代短讀長、三代長讀長和Hi-C測序技術(shù)組裝，獲得了家蠶雌性個體的染色體級別基因組，并開發(fā)了鑒定富含重復序列W染色體的工具，獲得了長度約10.1Mb的家蠶W染色體序列。

論文第一作者、西南大學資源昆蟲高效養(yǎng)殖與利用全國重點實驗室副教授韓民錦解釋道，研究發(fā)現(xiàn)家蠶W染色體包含137個雌性性別決定因子Fem拷貝和76個蛋白編碼基因，其中11個基因?qū)儆赪染色體特有。這些信息對解析家蠶性別決定機制以及基于W染色體的分子育種具有重要價值。

此次研究不僅涉及家蠶，還通過比較21個鱗翅目昆蟲和3個毛翅目昆蟲基因組，揭示了鱗翅目昆蟲W染色體通過多種機制獨立產(chǎn)生，并提出了一種新的鱗翅目昆蟲W染色體起源進化機制——由單個Z染色體轉(zhuǎn)換而來，即祖先性染色體ZO/ZZ中的雄性包含一對ZZ性染色體，在進化過程中其中一條Z染色體獲得了雌性性別決定因子，進而導致該Z染色體轉(zhuǎn)變成W染色體。這一研究成果為昆蟲遺傳和進化研究領(lǐng)域提供了重要的理論支持。

(圖片來源：攝圖網(wǎng))

技術(shù)價值觀察

從產(chǎn)業(yè)鏈整體環(huán)節(jié)來看，不同于其他行業(yè)，基因編輯行業(yè)上游通常不是企業(yè)，而是科研機構(gòu)、高等院校等研究團隊，這些研究團隊將專利授權(quán)給中游的生物科技公司，同時，生物科技公司通過對科研團隊投資以共享專利。中游的生物科技公司可分為兩大類，一類是基因編輯產(chǎn)品供應(yīng)商，一類是基因編輯技術(shù)服務(wù)商，產(chǎn)品供應(yīng)商指試劑盒、病毒載體及核酸序列合成等供應(yīng)商，技術(shù)服務(wù)商通常提供相關(guān)的技術(shù)平臺。下游終端客戶主要包括CRO公司、制藥公司、生物技術(shù)公司、科研機構(gòu)四大類。通常，生物科技公司為這些下游公司提供產(chǎn)品和技術(shù)，相應(yīng)的，下游公司會對生物科技公司進行投資或與其合作以共享產(chǎn)品。

宏觀市場觀察

基因編輯技術(shù)概述

截至2023年，主要的基因編輯技術(shù)可分為三種，分別為ZFN技術(shù)、TALEN技術(shù)、CRISPR/Cas9技術(shù)，其中，ZFN技術(shù)是相對較為早期的技術(shù)，這項技術(shù)自發(fā)現(xiàn)以來，長期處于被壟斷的情況。從打靶準確率來看，ZFN準確率通常在30%左右(《基因編輯技術(shù)的發(fā)展前景及倫理與監(jiān)管問題探討》，趙欽軍，韓忠朝，2016)，ZFN的識別結(jié)構(gòu)域中存在前后序列的依賴效應(yīng)，使得ZFN設(shè)計和篩選效率并不高。此外，由于ZFN的篩選和設(shè)計方面還存在較大的技術(shù)困難，且ZFN的脫靶切割會導致細胞毒性，因此ZFN暫無較大突破，其商業(yè)化潛力相比其他技術(shù)手段來講較低。TALEN技術(shù)相比ZFN技術(shù)來講，特異性有所提升，TALE蛋白與DNA堿基是一一對應(yīng)的，并且對堿基的識別只由兩個氨基酸殘基決定，這相對于.ZFN的設(shè)計要簡單得多。但是在實際構(gòu)建的過程中，TALE分子的模塊組裝和篩選過程較為復雜，需要大量的測序工作，因此商業(yè)化潛力也并不高。CRISPR/Cas9系統(tǒng)是一個天然存在于原核生物的RNA干擾系統(tǒng)，其介導的基因組編輯過程精確度較高，同時細胞毒性也有所降低，但是該技術(shù)也存在一定不足，即如果目標序列周圍不存在PAM(前間區(qū)序列臨近基序)，則Cas9蛋白不能對任意序列進行切割，意思為，只有當目標序列周圍存在特定的標記物時，該技術(shù)才能得以實現(xiàn)。此外，該技術(shù)脫靶概率相比于前兩項技術(shù)而言更大。

第三代基因編輯技術(shù)：CRISPR-Cas技術(shù)

CRISPR-Cas技術(shù)是基于原核生物(細菌和古生菌)一種免疫系統(tǒng)而開發(fā)的，稱之為Clustered regularly interspaced short palindro- mic repeats-CRISPR-associated proteins(規(guī)律成簇間隔短回文重復及其相關(guān)蛋白)，簡稱CRISPR-Cas系統(tǒng)。由于該技術(shù)合成簡單、周期短、操作靈活、效率高等優(yōu)點，目前備受人們關(guān)注。

多只科研基金助力基因編輯行業(yè)發(fā)展

總體來看，我國多只科研基金均涉及基因編輯相關(guān)項目，其中，對基因編輯行業(yè)提供最多支持的為國家自然科學基金，根據(jù)中國知網(wǎng)，截至2023年9月，我國國家自然科學基金中，共有1469個涉及基因編輯的項目，項目數(shù)量遠遠高出其他科研基金。

中國基因編輯技術(shù)賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，目前基因編輯關(guān)鍵技術(shù)強相關(guān)的城市集群主要集中在華中和粵港澳大灣區(qū)，尤其是河南省成為重點發(fā)展區(qū)域。這些城市群已投入大量政策、資金、環(huán)境和人才資源用于基因編輯研發(fā)，成為潛在的基因編輯技術(shù)發(fā)展中心。根據(jù)熱力圖的分布華北地區(qū)有極大的可能性成為基因編輯技術(shù)的先導區(qū)域。重點關(guān)注河南省周口市沈丘縣、江西省宜春市萬載縣、廣東省深圳市南山區(qū)等地的相關(guān)企業(yè)，以及這些地方對基因編輯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的投資環(huán)境和潛力市場。

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標簽： 染色體 技術(shù) 家蠶 隨筆