家蚕基因组研究获新突破！我国科研团队破译家蚕W染色体完整基因组序列【附基因编辑技术赛道观察图谱】

ze10个月前 (07-02)资讯442

放眼前沿

近日，西南大学资源昆虫高效育种与利用国家重点实验室戴方银教授在国际知名学术期刊《科学进展》上发表了题为《蛾类和蝴蝶类雌性W染色体的多重独立起源》的研究论文。本研究获得了家蚕W染色体的全基因组序列，首次破译了家蚕“少女”的染色体序列密码，揭示了鳞翅目W染色体起源和进化的新机制。该研究成果在基因组和进化生物学领域具有重要的理论意义，为家蚕分子育种带来了新的前景。

研究团队负责人、西南大学资源昆虫高效育种与利用国家重点实验室主任戴方银表示，W染色体的基因组序列是雌蚕所特有的，也是家蚕基因组序列研究中的最后一个难题。该研究成果使家蚕真正拥有了包括雌蚕和雄蚕在内的完整基因组序列。研究团队利用第二代短读码长度、第三代长读码长度和Hi-C测序技术进行组装，获得了雌蚕的染色体级基因组，并开发了识别富含重复序列的W染色体的工具，获得了长度约10.1Mb的家蚕W染色体序列。

论文第一作者、西南大学资源昆虫高效育种与利用国家重点实验室副教授韩解释说，研究发现家蚕的W染色体含有137个拷贝的雌性性别决定因子Fem和76个蛋白质编码基因，其中11个基因为W染色体所特有。这些信息对于分析家蚕性别决定机制和基于W染色体的分子育种具有重要价值。

本研究不仅涉及家蚕，还通过比较21种鳞翅目昆虫和3种毛翅类昆虫的基因组，揭示了鳞翅目昆虫的W染色体是通过多种机制独立产生的，并提出了鳞翅目昆虫W染色体起源和进化的新机制，即由单个Z染色体转化而来，即祖先染色体ZO/ZZ中的雄性含有一对ZZ性染色体，在进化过程中其中一条Z染色体获得了雌性性别决定因子，导致了这一点。这一研究结果为昆虫遗传进化研究领域提供了重要的理论支持。

(图片来源:图片网)

观察技术价值

从产业链的整体环节来看，与其他行业不同，基因编辑行业的上游通常不是企业，而是科研机构、高校等研究团队。这些研究团队将专利授权给中游的生物技术公司。同时，生物技术公司通过投资科研团队共享专利。中游的生物技术公司可以分为两类，一类是基因编辑产品供应商，一类是基因编辑技术服务商。产品供应商是指试剂盒、病毒载体、核酸序列合成等供应商，技术服务商通常提供相关技术平台。下游终端客户主要包括CRO公司、制药公司、生物技术公司和科研机构。通常情况下，生物技术公司为这些下游公司提供产品和技术，相应的，下游公司会投资或与生物技术公司合作，共享产品。

宏观市场观察

基因编辑技术概述

到2023年，主要的基因编辑技术可以分为三种，分别是ZFN技术、塔伦技术和CRISPR/Cas9技术。其中ZFN技术是比较早的技术，从发现开始就被垄断了很长时间。从打靶精度来看，的精度通常在30%左右(《基因编辑技术发展前景、伦理与监管探讨》，赵，韩，2016)。ZFN的识别结构域依赖于前后的序列，使得ZFN的设计和筛选效率不高。此外，ZFN的选择和设计还存在很大的技术难度，ZFN脱靶卵裂会导致细胞毒性，所以ZFN暂时没有大的突破，商业化潜力低于其他技术手段。与ZFN技术相比，塔伦技术提高了其特异性。TALE蛋白与DNA碱基一一对应，碱基的识别仅由两个氨基酸残基决定，这比的设计要简单得多。ZFN。但在实际构建过程中，TALE分子的模块组装和筛选过程比较复杂，需要大量的测序工作，因此商业化潜力不高。CRISPR/Cas9系统是一种天然存在于原核生物中的RNA干扰系统。CRISPR/Cas9系统介导的基因组编辑过程准确性高，细胞毒性也降低。但这项技术也有一些缺点，即如果目标序列周围没有PAM(前中间区序列邻近基序)，CAS9蛋白就无法切割任何序列，这意味着这项技术只有在目标序列周围有特定标记的情况下才能实现。另外，这种技术的脱靶概率大于前两种技术。

第三代基因编辑技术:CRISPR-Cas技术。

CRISPR-Cas技术是基于原核生物(细菌和古细菌)的一种免疫系统发展起来的，它被称为簇状规则间隔短回文-mic重复序列-CRISPR相关蛋白(规则簇状短回文重复序列和相关蛋白)，简称CRISPR-Cas系统。由于该技术具有合成简单、周期短、操作灵活、效率高等优点，目前备受关注。

众多科研基金助力基因编辑行业发展。

总的来说，国内很多科研经费都和基因编辑有关。其中，国家自然科学基金对基因编辑行业的支持力度最大。据中国知网统计，截至2023年9月，国家自然科学基金涉及基因编辑的项目有1469个，项目数量远高于其他科研基金。

中国基因编辑技术赛道热力图

根据前瞻产业热图，基因编辑关键技术关联性强的城市群主要集中在华中和粤港澳大湾区，尤其是河南。这些城市群在基因编辑研发方面投入了大量的政策、资金、环境和人力资源，成为潜在的基因编辑技术开发中心。根据热图的分布，华北地区很可能成为基因编辑技术的领先地区。重点介绍了河南省周口市沈丘县、江西省宜春市万载县、广东省深圳市南山区的相关企业及其发展基因编辑产业的投资环境和潜在市场。