基因编辑新型底盘工具Cas12i和Cas12j的发掘

利用Cas12i和Cas12j在水稻、玉米、大豆、拟南芥和猪等农业生物中验证了基因编辑的靶向剪切活性，达到产业应用的基本要求，为我国基因编辑产业化安全提供了重要保障。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

基因编辑技术的核心是底盘核酸酶（Cas9、Cas12a、Cas12b），核酸酶的原始核心专利被美国等少数国家所垄断。这些底盘核酸酶的多个核心专利已经在包括中国在内的许多国家获得授权。因此，我国农业生物基因编辑技术在产业化方面有受制于人的风险，必须研发出具有我国自主知识产权的核酸酶，打破国际专利垄断。中国农业大学国家玉米改良中心积极开展具有自主知识产权的新型底盘核酸酶发掘。2017年以来，研发团队从微生物宏基因组中发掘了一系列核酸酶，申报了14项国家发明专利。其中，Cas12i（专利号ZL201980014560.3）和Cas12j（专利号ZL 201980014005.0）两个基因编辑核酸酶已于2021年获得中国及中国香港地区的发明专利授权，并向美国、日本、欧盟等14个国家或地区提交专利申请。已经利用Cas12i和Cas12j在水稻、玉米、大豆、拟南芥和猪等农业生物中验证了基因编辑的靶向剪切活性，达到产业应用的基本要求，为我国基因编辑产业化安全提供了重要保障。目前，两个专利已经以排他性的方式许可给山东舜丰生物科技有限公司。

当前，团队已经在水稻、玉米、大豆、拟南芥和猪等农业生物中验证了 Cas12i和Cas12j核酸酶编辑活性，并有望在更多的动植物基因编辑中广泛应用。 Cas12i和Cas12j基因编辑活性尽管与Cas9和Cas12a相比效率偏低，在水稻、玉米、猪等主要农业生物中具有编辑活性，完全能够满足基因编辑技术产业化的需求，且不受国际专利的约束。

基因编辑技术是颠覆性技术，将从根本上改变传统育种模式，进而对全球种业产生革命性影响。利用该技术，可以显著提升农业生物育种效率。此外，该技术也在工业、医疗等多个领域发挥着重要的作用，市场潜力巨大。根据麦姆斯咨询 2019 年1 月份发布的报告显示，生物技术、农业技术和诊断领域的 CRISPR 市场规模将在 2023年达到 50亿美元。Kalorama Information 数据显示，2016 年，基因编辑工具、试剂、服务、模型和其他相关供应市场规模已经达到 6.08 亿美元，与 2014年相比，市场规模增加2倍以上。依势发展，2025 年基因编辑及其相关市场规模有望突破50亿美元。

当前国际主流的基因编辑核心工具Cas9和Cas12a于2012年被研发出来，全球的研发机构对这两个核酸酶进行了全面系统的优化和提升，目前在编辑效率和衍生技术的开发方面走在国际前列，但是其原始核心专利被美国等少数国家所垄断。最新研发出的Cas12i和Cas12j基因编辑活性尽管与Cas9和Cas12a相比效率偏低，在水稻、玉米、猪等主要农业生物中具有编辑活性，完全能够满足基因编辑技术产业化的基本需求，且不受国际专利的约束。Cas12i和Cas12j的成功研发为我国基因编辑技术产业发展提供了重要底盘技术保障，在一定程度上打破了美国等少数国家的国际专利垄断，对保障我国粮食安全具有重要意义。

ZL201980014560.3 和ZL201980014005.0