当一支基因编辑“顶流”科学家团队，关心种子、粮食和蔬菜 | 高榕未来

Original 高榕创投高榕创投 2024年10月08日 15:53

有益心血管健康的高油酸大豆，抗白粉病高产小麦，风味和甜度更好的番茄，抗虫耐除草剂的玉米...

国际著名基因编辑科学家高彩霞和她的团队，正日复一日忙碌在实验室、植物工厂和种植基地，研发全球领先的新型精准基因编辑技术，并将其应用于农业生物育种领域，创制可以造福种植者和消费者的农作物与果蔬。

高彩霞是中国科学院研究员，被誉为中国农业基因编辑领域的“名片”，2013年就创制了全球第一株CRISPR-Cas9植物，多年来持续推进农作物基因编辑体系的建立和技术创新。

2021年，她与Kevin Zhao博士发起设立以基因编辑技术为驱动的生物技术公司齐禾生科。Kevin Zhao毕业于哈佛大学，师从全球基因编辑领域权威，碱基编辑、引导编辑发明人刘如谦（David Liu）。

这样一支基因编辑领域的“顶流”科研团队，在过去2年取得了丰硕的成果——

自主研发的大片段精准插入技术入选Nature 2024年度最值得关注的七大技术之一，这是Nature自2018年首次评选以来第一项来自中国科学家的技术成果入选；
AI辅助开发新型碱基编辑工具入选2023年度最佳Cell研究论文之一；
公司基因编辑的高油酸大豆已获得中国农业农村部基因编辑安全证书和美国农业部监管豁免，公司抗白粉病高产小麦也已获得基因编辑安全证书，这两个品种亦进入商业化进程。

高榕创投2023年参与齐禾生科超亿元Pre-A轮融资。近期，高榕举办医疗CEO闭门会暨医疗赛道Demo Day，邀请齐禾生科联合创始人、CEO张蓓博士围绕基因编辑为农业生物育种带来的无限可能展开分享。张蓓博士曾担任孟山都生物技术中国总经理、先正达生物科技（中国）有限公司总裁。

以下是张蓓的分享（经编辑）：

我们常常说一句话，“民为国基，谷为民命”。粮食安全事关国运民生，也是应对百年大变局的底气。我们之所以将公司命名为齐禾生科，其中“齐”源自中国古代第一部农业百科全书《齐民要术》，“禾”代表粮食作物。我们希望利用最前沿的生物技术，提升中国种业和农业的竞争力。

现阶段，中国农业在国际层面上的竞争力仍存在差距。例如粮食生产方面，存在核心主粮作物单产低、高端经济作物种源稀缺、产业链进口依赖度高等问题。例如国内大豆亩产比国外低超过40%，成本高30%-40%，这也导致我国约80%的大豆都来自进口。

农业的“芯片”是种业，种业命脉牵动国计民生，中国种业需要在生物技术革命的牵引下完成产业升级。实际上，以转基因为代表的生物技术，曾经为国际种业带来了巨大跃升。对比1995年和2021年，中美玉米、大豆单产的差距越来越大。

为什么同样的土地，我们需要的粮食进口量越来越大？为什么别人千山万水运输到中国，产品品质更好、价格更便宜？背后反映的是农业生产力亟需提升。

转基因之后，新一代基因编辑技术开启了育种的新时代，也带来了换道超车的机会。基因编辑产品开发时间和成本远低于转基因，有望大幅提升育种效率。以小麦为例，我们知道小麦为6倍体，传统抗白粉病育种需要在6组基因敲除6次，想优化所有拷贝需要漫长的时间传代。也因此国外传统育种10年未取得成果，而齐禾利用基因编辑技术一代内实现突破。

近年来，随着基因编辑技术的不断成熟，新一代基因编辑技术的底层工具成为大国竞争战略高点，全球发达国家对基因编辑技术的态度日趋包容。例如美国已豁免监管多个基因编辑作物；截至2024年5月，中国已获批5张基因编辑作物安全证书（齐禾取得其中2张）。

今天，全球范围内种业龙头也在积极拥抱基因编辑技术，例如拜耳、科迪华、先正达等，都在推动基因编辑项目，创制新的产品。

此外，也有一些创新的生物育种公司正快速打入市场。如Inari产品研发方向聚焦大豆、玉米等主粮，已豁免5项；已豁免25项的Pairwise研发方向集中于蔬菜水果，如黑莓、树莓、樱桃等；Tropic Biosciences则重点创制橡胶、咖啡等高性能热带农产品。

那么，在这样一场技术变革浪潮中，齐禾生科如何依靠自主研发和深度挖掘，充分发挥基因编辑技术的最大潜力？

按照基因编辑工具的发展脉络梳理，齐禾生科目前拥有全球最完整而且自主可控的基因编辑工具，始终站在全球范围内该领域创新的前沿。

第一代基因编辑工具主要利用核酸酶实现基因敲除。齐禾生科已挖掘了超过30个全新的CRISPR-Cas系统。

进入第二代碱基编辑时代，齐禾生科挖掘和开发了20余个全新的碱基编辑器，包括解决了大豆无法实现碱基编辑的世界级难题。团队发表在Cell期刊上的文章“Discovery of new deaminase functions by structure-based protein clustering”，入选“Best of Cell 2023”。研究利用AI辅助的大规模蛋白结构预测技术，挖掘了大量新型脱氨酶，并基于此开发了一系列具有不同功能特性的碱基编辑系统，在动植物中实现了更高效、更精准、更安全的基因编辑。

围绕第三代引导编辑，齐禾生科通过蛋白工程模块设计，将针对植物优化的编辑效率提高超30倍。

2023年，齐禾生科全球首次在植物上实现精准、定向的大片段基因插入工具开发，并展现了在未来生物育种中的巨大应用潜力，搭建了全球领先的大片段基因编辑护城河。

要知道，以往所有转基因产品都是随机的；有了大片段精准插入技术，可以随时替换已有商业化转基因事件中的任意基因和元件。就像给一辆车换轮胎一样，把旧轮胎换下来，再换上性能更好的新胎。有了这项新技术的加持，创制1个稳定、高效、安全的转基因性状所需时间有望从3-4年降低至1年，并减少100~1000倍的筛选规模。

大片段精准插入技术在超级性状赛道也有广泛应用机会。以前传统育种模式想要创制一个多重抗病的主栽品种，每个品种都要从头开始培育；有了大片段精准定点技术，可以把不同性状用基因编辑组装在一个超级抗病点位，然后插入主栽品种之中。由于是同源转基因，因此拥有安全、审批简单等优势，更重要的是颠覆了现有育种流程及速度。我们与中国最厉害的育种专家交流，他们认为这一技术完全改写了育种的速度和创新的流程。

除了完整的基因编辑工具，为了更快更好地将种子和产品推向市场，齐禾生科建立了生物育种全链条支撑平台SEEDIT™，涵盖性状设计平台、基因编辑平台，以及遗传转化平台、表型鉴定平台以及最后的法规注册中心。

性状设计平台

齐禾主要针对两种性状，一类从种植者角度出发，看如何帮助他们获得拥有抗病、抗虫、耐除草剂、高产的种植性状；另外是从消费者需求出发的品质性状，如风味改良、货架期提高等。

遗传转化平台

实际上，遗传转化存在很多难点，例如小麦等作物由于基因组庞大而复杂，导致遗传转化效率低。齐禾生科目前建立40余种植物的编辑递送体系，包括国际上公认难转化的主要作物基因编辑递送体系，如甜菜、8倍体栽培草莓、向日葵等。

表型鉴定平台

齐禾生科天津植物工厂总建筑面积超1600㎡，构建了完整栽培体系和标准化扩繁流程。目前拥有40多个种属植物的栽培经验，可实现不同作物一年3-4代目标基因型材料繁殖和早期功效验证。

此外，齐禾生科还在全国多个适宜生态区打造了大田繁种测试基地，完成小麦、大豆、玉米以及水稻的田间功效和等效测试。

在领先的全流程技术平台基础上，齐禾生科的生物育种和商业化进程也不断加速。

其中，获得中国农业农村部基因编辑安全证书和美国农业部监管豁免（我国首个在美国获得监管豁免的基因编辑产品）的高油酸大豆P16，是齐禾生科通过基因编辑方法，对大豆内源脂肪酸脱氢酶基因进行编辑，最终获得了纯合且无外源插入序列的品种。该产品油酸含量显著提升至80%以上，和橄榄油的水平一致。

公司抗白粉病高产小麦也已获得基因编辑安全证书，这是我国第一个口粮基因编辑安全证书。白粉病是小麦三大病害之首，重病田减产可达40%。经过多年研发，齐禾成功利用基因编辑技术直接在小麦主栽品种中创制了兼具感病基因突变和产量基因表达的小麦品种。

齐禾生科还在推进品质性状改良水稻和耐除草剂水稻管线的研发，目前已申请安全证书；亦在推进玉米抗病超级复合性状、新一代抗虫耐除草剂转基因品种的研发。

齐禾生科将一方面聚焦大田作物，开发具有差异化的、高价值性状的种子，将最前沿的技术直接装到产品中、推向市场；另一方面，围绕经济类作物，将重点与高端蔬果伙伴合作，打造高价值的消费型蔬菜和水果。

放眼未来，基因编辑和生物技术除了应用于农业生物育种领域，还有非常广阔的空间，如合成生物学、生物医药等。我们也期待新一代基因编辑技术在更多领域发挥作用，创造未来无限可能。