近期，加工所申請的一項發明專利“CRISPR/LpCas9基因編輯系統及其應用（ZL202010531552.0）”獲得授權。這是研究所自主知識產權的一把“基因剪刀”，該“基因剪刀”來源于副干酪乳桿菌基因組的編碼蛋白，研發團隊同時開發了基于該蛋白的基因編輯系統，可實現對生物基因組的快速、精準編輯，具有廣闊的科研應用與商業價值。   　　“基因剪刀”是指能夠在特定位點精準切割核酸分子的一類核酸內切酶，能夠對基因產生類似剪刀切割的效果，被形象稱為“基因剪刀”。基因編輯領域的專利技術在近10年呈高速增長態勢，美國在該領域全球領跑，專利量居于全球第一。目前在基因編輯領域應用最為廣泛的“基因剪刀”是來源于釀膿鏈球菌（Streptococcus pyogenes）的SpyCas9蛋白，其專利權為美國博德研究所與加州大學共同持有。   　　SpyCas9蛋白已被成功用于哺乳動物細胞、植物、酵母等多個物種的基因編輯，但研究發現該蛋白應用于部分乳酸菌會對宿主細胞產生毒性，導致宿主細胞生長緩慢甚至凋亡。為了開發一種乳酸菌普適性更強的基因編輯工具，克服SpyCas9蛋白的缺陷，加工所乳品加工團隊開展了對新“基因剪刀”的挖掘、篩選和“打磨”，最終在一株副干酪乳桿菌基因組上找到一個具有切割雙鏈DNA能力的LpCas9蛋白，并解析了該蛋白所識別的有效PAM序列，成功打開了該蛋白剪輯基因的“密碼鎖”。相比SpyCas9蛋白，LpCas9存在兩個明顯優勢和一個不足。第一個優勢是具有極低的剪輯“脫靶率”，而“脫靶”可能會導致基因突變，引起疾病或缺陷發生；第二個優勢就是該蛋白源于乳酸菌，在乳酸菌中普適性更強。不足之處是編輯效率略低于SpyCas9，研究團隊利用人胚胎腎細胞HEK293T評估了二者的優劣，結果表明LpCas9編輯效率為55.8%，低于同條件下SpyCas9的78.5%。   　　基于此，加工所乳品加工團隊未來將重點開展以下三方面工作。一是優化改造現有的LpCas9蛋白，重點“打磨”提高其基因編輯效率，開發適應不同應用場景需要的專用“基因剪刀”。二是依托現有的乳酸菌優勢資源，繼續挖掘和“鑄造”新型的“基因剪刀”，豐富現有的基因編輯“工具箱”，滿足未來多種基因編輯的應用需求。三是圍繞減少“基因剪刀”蛋白過度表達帶來的負面效應，開展基因編輯精準控制相關研究。   　　基因編輯技術在作物育種、人類疾病治療和微生物遺傳改良等方面已經展示出巨大的應用潛力，相關專利蘊含的商業價值愈發被重視，專利的布局和競爭也日益白熱化。CRISPR/Cas9系統是目前全球最先進的基因編輯方案，致力于開發其商業應用的生物技術公司在使用相關發明專利之前，首先需要獲得知識產權持有者的許可。雖然科學家可以將這些技術用于基礎研究目的，無需支付專利費，但如果想要轉讓基于該技術研發的相關成果，則需要獲得相關許可。近年來，我國在基因編輯領域獲得了飛速發展，授權專利數量緊隨美國排名全球第二，但是核心“基因剪刀”相關專利仍然比較匱乏。本專利是目前我國為數不多具有完全自主知識產權的“基因剪刀”之一，其成功獲得授權可為乳酸菌及相關微生物合成生物學基礎研究提供一個可行方案。   　　該研究獲得國家自然科學基金、中國農科院科技創新工程等項目的資助。部分研究結果發表在《微生物學前沿（Frontiers in Microbiology）》上。