瞻觀前沿

科學(xué)家們通過多年研究發(fā)現(xiàn)，葉綠體基因組編碼RNA聚合酶(PEP)，控制葉綠體的發(fā)育過程以及成熟葉綠體的基因表達，在調(diào)控植物光合作用中發(fā)揮關(guān)鍵角色，然而，葉綠體基因轉(zhuǎn)錄機器的構(gòu)造一直是科學(xué)界公認的世界性難題。2016年，張余在遞交中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心人員遴選申請書，向這個世界性難題發(fā)起挑戰(zhàn)。

據(jù)《科技日報》報道，最近，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心的張余研究團隊和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的周菲研究團隊取得了重大突破，成功解析了葉綠體基因轉(zhuǎn)錄機器的結(jié)構(gòu)。他們的成果以封面文章的形式在線發(fā)表在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《細胞》上。

張余研究團隊和合作者，利用葉綠體轉(zhuǎn)化技術(shù)，在煙草葉綠體基因轉(zhuǎn)錄機器上引入特征性的捕獲標簽，通過純化煙草內(nèi)源的葉綠體基因轉(zhuǎn)錄機器，利用單顆粒冷凍電鏡技術(shù)，最終解開了PEP的真面目。這一突破讓科學(xué)界為之震驚，也為植物葉綠體生物反應(yīng)器的效率提升提供了著手點，助力重組疫苗、重組蛋白藥物、和天然產(chǎn)物的生產(chǎn)。

張余稱：當我們看到葉綠體PEP復(fù)合物結(jié)構(gòu)時，為生命的神奇而驚嘆，也深深感受到科學(xué)研究的快樂。

研究成果刊發(fā)的封面圖。圖片來源：中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心

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

全球基因編輯技術(shù)重要性凸顯

從基因編輯行業(yè)技術(shù)的重要性方面來看，根據(jù)Statista，全球健康領(lǐng)域技術(shù)類型中，CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)重要性占比達到了12.0%，占比相對較大，表明基因編輯尤其是CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)在健康領(lǐng)域中的地位較高，未來具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

基因編輯發(fā)展歷程

基因編輯行業(yè)歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，已經(jīng)取得了一定的進步。1973年，第一個基因工程生物誕生，這是一個添加了一個基因后可以抵抗抗生素的細菌。1996年，孟山都公司推出了第一批基因修飾農(nóng)作物，這些農(nóng)作物以其優(yōu)良的屬性，快速占領(lǐng)了農(nóng)產(chǎn)品市場。2012年，加州大學(xué)和Broad的科研人員發(fā)現(xiàn)，一種細菌免疫系統(tǒng)可以作為基因編輯工具，在生物體的基因組中任何地方對DNA進行特定的改變，這就是CRISP/Cas9誕生的基礎(chǔ)，2015年，Kevin Esvelt等人刊發(fā)了一篇論文，展示了如何利用CRISPR進行基因修飾，從而永久改變或根除他們。到2023年，CRISPR公司以及Vertex公司完成了向FDA提交了其產(chǎn)品exa-cel上市核準申請，該產(chǎn)品有望在2023年上市。對比國內(nèi)來看，2012年以前，國內(nèi)基因編輯行業(yè)發(fā)展較為緩慢，相關(guān)科研成果數(shù)量較少，知道2014年開始取得了較大的進展?，F(xiàn)階段我國基因編輯行業(yè)發(fā)展的特點主要是科研成果數(shù)量較多，但產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用相對空白，主要是政策監(jiān)管較為嚴格所致。

基因編輯科研發(fā)展方向

從我國基因編輯行業(yè)相關(guān)科研項目的主題詞來看，CRISPR技術(shù)是當前我國基因編輯領(lǐng)域中最熱門的技術(shù)，通過統(tǒng)計主要主題詞頻，可以看出，CRISPR出現(xiàn)次數(shù)較多，同時，基因編輯另外兩項技術(shù)ZFN、TALEN未出現(xiàn)在主要主題的統(tǒng)計列表中，表明其作為主題詞出現(xiàn)的次數(shù)低于70次。

注：基因編輯相關(guān)包括主題詞基因編輯、基因編輯技術(shù)、基因組編輯、基因組編輯技術(shù);CRISPR相關(guān)包括CRISPR/Cas9、CRISPR、CRISPR-Cas9、CRISPR/Cas。

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北、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(dǎo)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： 基因 編輯 葉綠體 隨筆