破解世界性难题！我国科学家成功解析叶绿体基因转录机器构造，登上《细胞》封面

瞻观前沿

科学家们通过多年研究发现，叶绿体基因组编码RNA聚合酶(PEP)，控制叶绿体的发育过程以及成熟叶绿体的基因表达，在调控植物光合作用中发挥关键角色，然而，叶绿体基因转录机器的构造一直是科学界公认的世界性难题。2016年，张余在递交中国科学院分子植物科学卓越创新中心人员遴选申请书，向这个世界性难题发起挑战。

据《科技日报》报道，最近，中国科学院分子植物科学卓越创新中心的张余研究团队和华中农业大学的周菲研究团队取得了重大突破，成功解析了叶绿体基因转录机器的结构。他们的成果以封面文章的形式在线发表在国际顶级学术期刊《细胞》上。

张余研究团队和合作者，利用叶绿体转化技术，在烟草叶绿体基因转录机器上引入特征性的捕获标签，通过纯化烟草内源的叶绿体基因转录机器，利用单颗粒冷冻电镜技术，最终解开了PEP的真面目。这一突破让科学界为之震惊，也为植物叶绿体生物反应器的效率提升提供了着手点，助力重组疫苗、重组蛋白药物、和天然产物的生产。

张余称：当我们看到叶绿体PEP复合物结构时，为生命的神奇而惊叹，也深深感受到科学研究的快乐。

研究成果刊发的封面图。图片来源：中国科学院分子植物科学卓越创新中心

技术价值观察

从产业链整体环节来看，不同于其他行业，基因编辑行业上游通常不是企业，而是科研机构、高等院校等研究团队，这些研究团队将专利授权给中游的生物科技公司，同时，生物科技公司通过对科研团队投资以共享专利。中游的生物科技公司可分为两大类，一类是基因编辑产品供应商，一类是基因编辑技术服务商，产品供应商指试剂盒、病毒载体及核酸序列合成等供应商，技术服务商通常提供相关的技术平台。下游终端客户主要包括CRO公司、制药公司、生物技术公司、科研机构四大类。通常，生物科技公司为这些下游公司提供产品和技术，相应的，下游公司会对生物科技公司进行投资或与其合作以共享产品。

宏观市场观察

全球基因编辑技术重要性凸显

从基因编辑行业技术的重要性方面来看，根据Statista，全球健康领域技术类型中，CRISPR/Cas9基因编辑技术重要性占比达到了12.0%，占比相对较大，表明基因编辑尤其是CRISPR/Cas9基因编辑技术在健康领域中的地位较高，未来具有较大的发展潜力。

基因编辑发展历程

基因编辑行业历经数十年的发展，已经取得了一定的进步。1973年，第一个基因工程生物诞生，这是一个添加了一个基因后可以抵抗抗生素的细菌。1996年，孟山都公司推出了第一批基因修饰农作物，这些农作物以其优良的属性，快速占领了农产品市场。2012年，加州大学和Broad的科研人员发现，一种细菌免疫系统可以作为基因编辑工具，在生物体的基因组中任何地方对DNA进行特定的改变，这就是CRISP/Cas9诞生的基础，2015年，Kevin Esvelt等人刊发了一篇论文，展示了如何利用CRISPR进行基因修饰，从而永久改变或根除他们。到2023年，CRISPR公司以及Vertex公司完成了向FDA提交了其产品exa-cel上市核准申请，该产品有望在2023年上市。对比国内来看，2012年以前，国内基因编辑行业发展较为缓慢，相关科研成果数量较少，知道2014年开始取得了较大的进展。现阶段我国基因编辑行业发展的特点主要是科研成果数量较多，但产业化应用相对空白，主要是政策监管较为严格所致。

基因编辑科研发展方向

从我国基因编辑行业相关科研项目的主题词来看，CRISPR技术是当前我国基因编辑领域中最热门的技术，通过统计主要主题词频，可以看出，CRISPR出现次数较多，同时，基因编辑另外两项技术ZFN、TALEN未出现在主要主题的统计列表中，表明其作为主题词出现的次数低于70次。

注：基因编辑相关包括主题词基因编辑、基因编辑技术、基因组编辑、基因组编辑技术;CRISPR相关包括CRISPR/Cas9、CRISPR、CRISPR-Cas9、CRISPR/Cas。

中国基因编辑技术赛道热力图

根据产业热力图显示，目前基因编辑关键技术强相关的城市集群主要集中在华北、华中和粤港澳大湾区，尤其是河南省成为重点发展区域。这些城市群已投入大量政策、资金、环境和人才资源用于基因编辑研发，成为潜在的基因编辑技术发展中心。根据热力图的分布华北地区有极大的可能性成为基因编辑技术的先导区域。重点关注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等地的相关企业，以及这些地方对基因编辑产业发展的投资环境和潜力市场。

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标签： 基因 编辑 叶绿体 随笔