技術，近年來成為生命科學領域的一個重大突破。這類技術能夠精準地對目標基因進行定點修飾，實現(xiàn)對特定基因片段或少數(shù)幾個堿基的插入、刪除或替換。與傳統(tǒng)的轉基因技術相比，基因編輯技術在不引入外源基因的情況下，能夠高效、低成本地編輯多種基因，特別是對內源基因進行精確修改，從而改變基因的分子功能，并在生物體中實現(xiàn)特定性狀。

　　基因編輯技術的發(fā)展歷程中，先后經(jīng)歷鋅指核酸酶（ZFN）、類轉錄激活因子效應核酸酶（TALEN）等技術階段，但最為廣泛應用和研究的仍是CRISPR技術。自 2012 年誕生以來，CRISPR基因編輯技術迅速發(fā)展，成為 21 世紀生命科學領域最受關注的突破之一，并于 2020 年獲得諾貝爾化學獎，進一步鞏固其在科學界的重要地位。此外，CRISPR技術也被《自然》雜志評選為近十年最具影響力的科學事件之一，每年都有大量相關研究論文發(fā)表，持續(xù)吸引全球的關注。

　　科研進展基因組編輯工具CRISPR自問世僅 12 年，便在植物和動物農業(yè)領域得到廣泛應用。其用途涵蓋多個方面，包括減少食品浪費、幫助作物和牲畜適應氣候變化、培育天然抗雜草的植物、提升作物收獲效率，以及在食品、生物燃料和造紙等領域的應用。同時，研究人員每年都在不斷優(yōu)化CRISPR工具，以適應更多物種和更廣泛的用途。

　　基因編輯技術的持續(xù)發(fā)展與創(chuàng)新當前，基因編輯技術正處于持續(xù)優(yōu)化和突破的階段，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

　　1. 研發(fā)新一代基因編輯技術傳統(tǒng)CRISPR技術依賴 DNA 雙鏈斷裂，而近年來，科學家們開發(fā)出多種不依賴 DNA 雙鏈斷裂的新型基因編輯工具，如堿基編輯（Base Editing, BE）和先導編輯（Prime Editing,PE）。這些技術在精準度上取得顯著進展，但仍存在編輯范圍有限、編輯效率低、易用性不足等挑戰(zhàn)。為解決這些問題，哈佛大學開發(fā)點擊編輯（Click Editing, CE）技術，使基因編輯更加精準且具備多功能性。

　　2. 優(yōu)化和拓展 CRISPR 核酸酶家族研究人員不斷改進和優(yōu)化 Cas 核酸酶，以提高基因編輯的效率和特異性。例如，CRISPR-Cas12b、CRISPR-Cas12n、CRISPR-Cas12f1、CRISPR-Cas14a、CRISPR-CasF和CRISPR-CasΦ等新型系統(tǒng)，使基因編輯更加靈活。其中，CRISPR-CasΦ系統(tǒng)的體積僅為CRISPR-Cas9的一半，能夠識別更廣泛的 DNA 靶點。此外，科學家首次在真核生物中發(fā)現(xiàn)RNA 引導的 DNA 核酸酶Fanzor，其結構更緊湊，且更易于遞送至細胞和組織內，相較于傳統(tǒng)的CRISPR-Cas系統(tǒng)具有更大的應用潛力。

　　3. 設計和優(yōu)化基因編輯遞送載體高效、安全地將CRISPR組件遞送至目標細胞，是實現(xiàn)精準基因編輯的關鍵。目前，常見的遞送方法包括農桿菌介導遞送、原生質體遞送和基因槍法，每種方法各具優(yōu)劣：

　　農桿菌遞送適用于多種植物，但注入的 DNA 可能隨機插入植物基因組，從而導致CRISPR工具長期保留，提高脫靶風險。此外，由于CRISPR工具的 DNA來自細菌，受體植物會被歸類為轉基因植物。

　　原生質體遞送是實驗室研究基因組變化的有效手段，但目前仍難以從原生質體成功再生完整植株，因此在實際育種中的應用受到限制?；驑尫ㄟm用于多種植物，但如果用于遞送 DNA，可能導致植物細胞隨機插入大量拷貝的CRISPR工具DNA，降低編輯效率并增加后續(xù)移除難度。

　　4. 人工智能賦能基因編輯技術隨著計算機技術的快速發(fā)展，人工智能（AI）在基因編輯工具的優(yōu)化方面發(fā)揮關鍵作用。盡管在植物研究中，AI 的應用成果尚不明顯，但在動物細胞研究中已有顯著突破。例如，博德研究所利用快速局部敏感哈希聚類算法（FLSHclust）發(fā)現(xiàn) 188種新型CRISPR系統(tǒng)，并對其中 4 種進行深入研究，結果顯示其可用于哺乳動物細胞編輯，且脫靶效應低于傳統(tǒng)CRISPRCas9系統(tǒng)。此外，Profluent公司推出OpenCRISPR ?計劃，發(fā)布全球首個由人工智能生成的開源基因編輯工具——OpenCRISPR-1，并成功實現(xiàn)人類基因組的精準編輯。

　　基因編輯技術正處于快速演進階段，從工具優(yōu)化到遞送系統(tǒng)改進，再到人工智能的深度融合，都在推動這一領域不斷邁向更高精準度、更強安全性和更廣泛適用性的方向。隨著研究的持續(xù)深入，基因編輯技術將在農業(yè)、醫(yī)藥、生物工程等領域釋放更大的潛力，為人類社會帶來深遠影響。

　　商業(yè)進展基因編輯技術下涵蓋多種不同的技術類型，且不同類型的衍生產品在應用上各有不同。目前，國際上較為普遍的做法是將基因編輯產品分為SDN-1、SDN-2和SDN-3三類，這一分類依據(jù)主要是技術特性。

　　SDN-1類基因編輯不涉及修復模板，也不引入任何外源基因，主要通過點突變、少量堿基的插入或缺失實現(xiàn)基因修飾；SDN-2類則通過同源重組修復，導致基因中一個到幾個堿基的突變；而SDN-3類則引入較長的外源基因片段，對生物體的改動相較前兩類更大。

　　其中，SDN-1類基因編輯技術，主要用于目標位點的少量堿基插入或缺失，是基因編輯技術早期應用中最常見的形式。通過雙鏈斷裂（DSB）和同源末端修復機制，SDN-1類技術可導致基因功能的喪失。雖然該技術的編輯效果和類型尚未完全確定，但已在多個功能基因的研究中取得應用，如香味品質相關基因BADH2（Betaine aldehyde dehydrogenase）、耐除草劑基因ALS（Acetolactate synthase）、開花時間基因FAF（FANTASTICFOUR）等。

　　與傳統(tǒng)的轉基因技術相比，基因編輯技術無需引入外源基因即可有效改善動植物的性狀，且涉及的倫理問題較少，這使得其在農業(yè)領域具有廣闊的應用前景。隨著基因編輯技術的發(fā)展，許多傳統(tǒng)的農業(yè)生物企業(yè)已經(jīng)開始涉足基因編輯育種研究，同時也涌現(xiàn)出一些專注于基因編輯技術的生物育種公司。

　　全球農業(yè)基因編輯育種公司概況目前，全球大多數(shù)農業(yè)基因編輯育種公司專注于作物領域，旨在通過基因編輯提升作物的生產性能和抗逆性。以下表格（圖1）列出國際上具有代表性的 10 家基因編輯商業(yè)化企業(yè)。在這些企業(yè)中，拜耳在收購孟山都后迅速整合原有產業(yè)，迅速占據(jù)基因編輯育種市場的主導地位。目前，唯一能夠與其抗衡的公司是科迪華，該公司通過整合杜邦與陶氏的相關業(yè)務，逐步加強在該領域的競爭力。

　　2024 年，拜耳宣布將與外部合作伙伴共同推進兩項蔬菜基因組編輯計劃，作為其戰(zhàn)略性開放式創(chuàng)新的一部分。首先，拜耳與韓國生物技術公司G+FLAS達成協(xié)議，共同開發(fā)富含維生素D3 的基因編輯番茄品種。維生素 D 缺乏癥是全球普遍存在的問題，尤其在陽光有限的地區(qū)和冬季尤為嚴重。

　　此外，拜耳還與 Pairwise 公司合作，致力于開發(fā)基因編輯版的 Preceon 蔬菜品種，目標是吸引全球市場。通過基因編輯，拜耳不僅加速創(chuàng)新進程，也縮短產品的開發(fā)周期。值得注意的是，拜耳已經(jīng)與 Pairwise 簽訂獨家產品許可協(xié)議。Pairwise 是一家在食品和農業(yè)領域引領基因創(chuàng)新的公司，去年在北美推出首款基于CRISPR技術的食品——通過CRISPR編輯的綠葉蔬菜混合物，旨在改善風味。作為進一步的商業(yè)化步驟，雙方將共同推進該產品的開發(fā)與大規(guī)模銷售。

　　與其他公司不同，Pairwise的研發(fā)方向集中在經(jīng)濟價值較高的作物上，如芥菜、黑莓、樹莓和櫻桃等，而其他公司主要專注于主糧作物的基因編輯。除了與拜耳的合作，Pairwise還與科迪華建立良好的合作關系。

　　2024 年，全球農業(yè)技術領導者科迪華與Pairwise宣布達成合作，旨在加速為農民提供先進的基因編輯解決方案，幫助應對氣候變化等挑戰(zhàn)。這一合作的基礎是科迪華對Pairwise的 2500萬美元股權投資，屬于科迪華的Catalyst平臺，專注于推動農業(yè)創(chuàng)新。此投資旨在擴展基因編輯的應用范圍，特別是在主食和特色作物中。

　　此外，科迪華和Pairwise還成立合資企業(yè)，旨在加速和擴大先進基因編輯技術的應用，以應對氣候變化帶來的挑戰(zhàn)，提高農作物的產量。該合資公司將利用兩家公司的基因編輯能力，開發(fā)和評估多種作物的基因編輯特性，加速基因編輯產品的交付。借助科迪華在植物育種和遺傳學領域的長期優(yōu)勢，雙方合作開發(fā)的產品將能夠抵御極端天氣事件和氣候變化。

　　除了與 Pairwise 的合作外，科迪華還與Bejo、Sustainable Oils和Vilmorin & Cie等公司展開合作。然而，科迪華與Inari的關系卻存在爭議。2024 年 8 月，科迪華指控Inari對其從種子保管處獲得的玉米種子進行基因編輯，并尋求美國專利保護其改良性狀，侵犯科迪華在美國農業(yè)部的植物品種權和相關專利。科迪華稱，Inari購買的種子受材料轉讓協(xié)議的限制，而Inari卻將這些種子用于商業(yè)用途，并進行基因改造，導致雙方發(fā)生法律糾紛。

　　Inari是一家領先的種子技術公司，專注于利用人工智能和基因編輯工具箱推進種子技術創(chuàng)新。該公司最近完成 1.44 億美元的融資，旨在為長期增長奠定基礎。Inari的首批產品包括大豆、玉米和小麥等大面積作物，并在業(yè)內引起廣泛關注。該公司致力于設計更具可持續(xù)性的種子，為全球糧食安全和農業(yè)系統(tǒng)創(chuàng)新提供解決方案。

　　在基因編輯領域，先正達也采取開源合作模式。作為全球領先的農業(yè)科技公司之一，先正達通過其創(chuàng)新合作平臺Shoots by Syngenta，與全球學術界、研究機構和其他實體建立伙伴關系，推動農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。先正達還為學術機構和育種公司提供CRISPR技術授權，旨在加速作物創(chuàng)新和提高農業(yè)生產力。

　　先正達的科學家們不斷優(yōu)化CRISPR-Cas技術，以提升其效率和效用。公司通過開放共享技術，支持全球范圍內的研究機構和企業(yè)，幫助推動作物改良和育種技術的快速發(fā)展。Shoots by Syngenta平臺自 2023 年成立以來，匯聚來自世界各地的創(chuàng)新力量，致力于解決糧食安全、氣候變化和生物多樣性等全球性挑戰(zhàn)。

　　在基因編輯技術的應用上，BASF也有所布局。除了在 2017 年獲得CRISPR-Cas9基因編輯技術的許可外，BASF還于 2020 年與英國生物技術公司Tropic Biosciences簽署合作協(xié)議，利用Tropic Biosciences的GEiGS技術開發(fā)戰(zhàn)略作物品種，旨在應對可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)。然而，目前BASF的相關舉措較為低調，尚未有更多公開動作。

　　Cibus是全球領先的植物基因編輯公司，致力于通過基因編輯技術開發(fā)可持續(xù)且高產的農作物，以應對全球糧食安全和環(huán)境保護的挑戰(zhàn)。該公司擁有專有的Cibus精準基因編輯技術平臺（CPGET），目前正研發(fā)一系列基因編輯作物，包括：高油菜籽芥酸含量油菜籽、富含多不飽和脂肪酸的大豆、耐除草劑和抗蟲害的玉米、以及耐旱耐熱的小麥等。這些創(chuàng)新成果有望提升作物的生產效率，同時減少農業(yè)生產對環(huán)境的負擔。

　　Benson Hill成立于 2012 年，總部位于美國圣路易斯。公司融合數(shù)據(jù)科學、生物學、基因組學、食品科學、人工智能、機器學習和云計算等多種前沿技術，打造全球領先的生物技術平臺——CropOS。通過這一平臺，Benson Hill能夠利用數(shù)億個基因序列，結合 AI 預測和基因編輯技術，大幅縮短作物育種周期，并加速人類對植物遺傳多樣性探索的進程。CropOS平臺結合CRISPR 3.0基因編輯、作物加速器（Crop Accelerator）等技術，形成一套完整的垂直育種體系，從大數(shù)據(jù)支持的育種庫，到精準的基因組合預測，再到高效的基因編輯和作物加速生長，極大地提高育種效率。

　　Yield10 Bioscience, Inc.是一家農業(yè)生物科學公司，致力于利用先進的遺傳學技術，開發(fā)以油籽Camelina sativa（即″Camelina″）為平臺的大規(guī)?？沙掷m(xù)種子產品。這些產品包括可再生柴油和航空生物燃料原料油、用于制藥和營養(yǎng)保健品的omega-3油（如EPA和DHA）、以及未來可能用于可生物降解塑料的PHA生物材料。Yield10的商業(yè)模式重點是通過與生物燃料行業(yè)合作或授權其先進的Camelina 基因技術，支持合作伙伴生產低碳原料油，以滿足日益增長的市場需求。同時，Yield10也專注于通過自有優(yōu)質Camelina種子品種，推動omega-3油在營養(yǎng)領域的應用。

　　全球農業(yè)基因編輯技術正處于快速發(fā)展和應用階段，多個領先公司通過戰(zhàn)略合作與技術創(chuàng)新，推動基因編輯技術在作物和動物育種中的廣泛應用。拜耳、科迪華、Pairwise和先正達等企業(yè)不斷拓展基因編輯技術的應用領域，不僅提升作物的產量和抗逆性，還致力于解決全球糧食安全和環(huán)境變化帶來的挑戰(zhàn)。與此同時，這些公司也積極通過合作與投資，加速基因編輯技術的商業(yè)化進程。盡管面臨一些法律和倫理挑戰(zhàn)，基因編輯技術在農業(yè)中的前景依然廣闊，將為全球農業(yè)可持續(xù)發(fā)展、食品安全和農業(yè)創(chuàng)新提供強有力的技術支持。在未來，隨著技術不斷進步和多方合作的深化，基因編輯有望成為推動全球農業(yè)革新的重要引擎。

　　中國農業(yè)基因編輯的前景生物育種已成為國家重大戰(zhàn)略之一，國家在″十四五″規(guī)劃和2035年遠景目標綱要中明確提出，要有序推進生物育種產業(yè)化應用，并支持培育具有國際競爭力的種業(yè)龍頭企業(yè)。當前，國內農業(yè)基因編輯領域的企業(yè)較為活躍，尤其是在作物基因編輯方面。然而，涉及動物基因編輯育種的企業(yè)仍然較為稀少。以下是我國農業(yè)基因編輯相關企業(yè)的概況，顯示農作物基因編輯企業(yè)占主導地位，而動物基因編輯育種公司則較為稀缺。

　　舜豐生物是國內領先的植物基因編輯企業(yè)之一，打破國外在基因編輯核心技術上的壟斷，擁有自主研發(fā)的基因編輯工具CRISPR-Cas SF01和CRISPR-Cas SF02，推動植物基因編輯的產業(yè)化進程。2023 年 4 月，舜豐生物獲得我國首個植物基因編輯安全證書，并在 2024 年先后獲得兩張植物基因編輯安全證書。特別是在 2024 年 5 月，舜豐生物獲得我國首個主糧作物——矮稈玉米的基因編輯生物安全證書。

　　齊禾生科，成立于 2021 年，是全球領先的基因編輯生物技術企業(yè)。公司擁有自主可控的核心知識產權和全球競爭力的技術平臺，構建一個全鏈條的SEEDIT研發(fā)平臺。其研發(fā)的PrimeROOT等基因編輯工具，繞開現(xiàn)有專利限制，為新一代轉基因和基因編輯產品的開發(fā)提供強大的技術支撐。齊禾生科憑借其技術實力和創(chuàng)新成果，獲得包括 Cell 2023 年度最佳論文和 Nature 2024 年度最值得關注的七大技術之一的國際認可。

　　艾迪晶依托自主研發(fā)的精準育種平臺（HiGeMP ?），與科研團隊、育種家及種業(yè)企業(yè)廣泛合作，推動基因編輯技術的產業(yè)化應用。至今，艾迪晶已為超過 1000 個科研團隊和企業(yè)提供服務，并成功轉化 20 多種作物品種，包括玉米、大豆、水稻等主流農作物，打破傳統(tǒng)育種技術的局限。

　　彌生生物擁有全球領先的花生基因轉化平臺，通過基因編輯技術培育″超級花生″，這一新型花生品種將大幅提升產量和油料品質，推動花生產業(yè)的多元化發(fā)展。

　　百格基因憑借其CRISPR/Cas9技術，積累豐富的動植物基因編輯經(jīng)驗，成功為全球 200 多家研究所和課題組提供基因組編輯服務。其高效的基因編輯技術和與國內頂尖實驗室的合作，進一步推動基因編輯技術的應用。

　　這些企業(yè)的不斷創(chuàng)新和突破，展示我國在基因編輯領域的強大技術實力和發(fā)展?jié)摿?。隨著相關技術的不斷成熟，生物育種將在提高農作物產量、改善質量以及推動農業(yè)現(xiàn)代化方面發(fā)揮越來越重要的作用。

　　基因組編輯技術，尤其是CRISPR的突破性進展，正在重塑生命科學的邊界，為農業(yè)、醫(yī)藥和生物工程領域帶來前所未有的機遇。從精準修飾內源基因到培育抗逆高產作物，從優(yōu)化遞送系統(tǒng)到人工智能賦能工具創(chuàng)新，這一技術的持續(xù)演進彰顯其高效性與多功能性。全球范圍內，拜耳、科迪華、先正達等企業(yè)通過戰(zhàn)略合作與技術創(chuàng)新，加速基因編輯的商業(yè)化進程，而中國企業(yè)的崛起——如舜豐生物、齊禾生科等——更展現(xiàn)我國在打破技術壟斷、推動產業(yè)化應用中的強大潛力。

　　隨著技術的不斷成熟與應用場景的拓展，基因編輯必將成為應對糧食安全、氣候變化與可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)的核心工具，為人類社會的繁榮與地球生態(tài)的平衡書寫嶄新篇章。

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