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踏浪而來,KeyGene的CRO農業實踐之路

作者:知耕TechCube

KeyGene于1989年在荷蘭生命與食品科學重鎮瓦赫甯根市成立,現定位為一家緻力于植物創新的農業生物技術公司,擅于通過新育種技術來改良作物性狀。KeyGene的核心技術開發貫穿于植物育種的各個環節,開發了基因解析、特征發現、數字表型、精準育種、細胞群組織設計以及基因組育種六大作物創新技術平台,各平台均支援合作夥伴在植物育種和研究方面的個性化需求。

在KeyGene的植物創新當中,通過基因組編輯等方式在功能驗證的基因中誘導突變的精準育種是KeyGene關注的重點之一。到目前,KeyGene已在薯類作物、谷類作物、藥用作物以及園藝作物等植物中開發産品管線。其中具有代表性的是于2018年2月啟動的專注于菊苣作為膳食纖維和藥用萜的多用途作物研究,以及2019年對具有抗病性狀辣椒進行的研究。

不含苦味的菊苣

踏浪而來,KeyGene的CRO農業實踐之路

菊苣植物中含有豐富的膳食纖維和具有潛在藥用價值的化合物,菊苣的根莖部分是天然甜味劑菊粉的來源,可作為面包和奶制品等食品的制作原料,其中所含膳食纖維有助于維持健康的腸道功能。但通常,菊粉的生産通常必須經由額外的加工過程對根莖中的苦味化合物進行分離。而借助CRISPR-Cas9等新育種技術,通過關閉四種導緻苦味物質的基因,KeyGene培育出一種直接不含苦味化合物的菊苣品種,這将使加工流程更簡化、價格更便宜,進而更具可持續性,且能夠被更廣泛應用的菊粉生産成為可能。改良的菊苣品種由KeyGene與瓦赫甯根大學研究所的研究人員共同研發,目前正處于後期研發階段。

除此之外,KeyGene還緻力于對菊苣中具有潛在藥用價值的苦味化合物—萜烯進行開發,據了解,菊苣中的萜烯化合物不僅可以保護植物免受真菌和細菌的侵害,而且還可被提取用作抗炎劑或抗癌藥物,用途十分廣泛。

抗病毒辣椒

踏浪而來,KeyGene的CRO農業實踐之路

來源:KeyGene商業計劃書

已知抗性植物的一個特征是它們能夠通過識别病毒來保護自己免受病毒侵害。然而,病毒的遺傳物質很容易發生變化,這可能意味着植物随着病毒的不斷疊代,抗性植物可能會失去對病毒的抵抗力。解決這個問題的傳統方法包括,例如與作物的野生近緣物種進行育種來引入新的抗性,但這種育種方式需要耗時極長。

KeyGene利用單堿基對突變改良作物的雙元病毒抗性,為種植雙元病毒敏感作物提供了更具有可持續性的解決方案。通過與四家領先的蔬菜育種公司 Rijk Zwaan、Enza、Limagrain Vegetable Seeds 和 Takii 合作,KeyGene 的研發團隊選擇了一種與抗性非常相似但又完全不同的育種政策:培育對病毒不敏感的作物。這些不敏感的植物不需要保護自己:因為植物不再産生病毒感染所需的特定蛋白質,病毒無法接近它們。

據了解,對雙元病毒具有抗性的植物品種是極少的,KeyGene是第一個成功培育出對雙元病毒不敏感甜椒植物的研發團隊。他們通過研究甜椒植物病毒感染所需的基因變化來實作這一目标。這使他們發現了由于DTP基因的微小變化進而使得作物不再易感染雙元病毒。

除了圍繞基因編輯技術對植物性狀的創新,還能夠看到的是, KeyGene在基因組測序群組裝、表型分析技術等更多底層技術開發與創新方面的領先,例如在其Genome Insights平台中,KeyGene開發了最佳的高分子植物DNA分離方案,部署了強大的DNA長讀長測序技術,以實作基于序列的高通量育種;Trait Discovery平台使開發團隊能夠在更短時間内對負責性狀和表型表達的基因和标記進行鑒定和功能驗證;其Digital Phenotype平台開發和應用人工智能和其他算法,能夠獲得基于高通量成像和圖像分析的最佳表型描述。

此外 ,值得關注的是,KeyGene作為一家以創新技術平台為基礎的公司,主要通過核心技術IP授權,以及合同研發Contract Research Organization(CRO)的方式來實作商業化,其中核心技術IP授權是KeyGene最主要的收入來源,是以其對于知識産權的開發與保護極其重視。自2005年開始KenGene每年獲得10-15個專利,僅2015年就獲得80項專利。

截至目前,KeyGene已為70項發明申請了超過500項專利。其中的頂級專利(top tier patents)是建立和維持該公司商業模式的核心。是以,該公司幾乎所有的産品(技術、方法、性狀材料)都會在申請保護後再授權,使用方主要來自歐洲、美國、中國和日本。例如,其開發的基因分型技術Sequence-Based Genotyping(SBG)在醫學和農業研究和診斷中均具有廣泛的應用,範圍從對與植物和動物有價值性狀相關的單核苷酸多态性 (SNP) 标記進行評估,到檢測與人類疾病相關的特定突變,該技術目前不僅被授權給Bayer、Limagrain等種業巨頭,也正在被LGC等公司采用來提供技術服務。此外,需要提及的是,在授權選擇上,KeyGene對于IP保護不嚴謹的國家會更加慎重考量。

整體看來,以多種規模基因組測序群組裝技術、超高分子量 DNA 分離技術、基于序列的基因分型技術等技術為基礎的六大作物創新平台為基礎,支援植物育種研究的創新是KeyGene公司的重要支柱。現階段而言,公司更多以其獨有先進技術的IP授權為核心,目前,KeyGene已認證許可的方式向全球30多個機構主體,涵蓋農業企業、許可服務提供商以及學術研究院校等,提供對其獨有技術和特征元件的通路權限。在未來,KeyGene預計将繼續發揮獨有先進技術的競争優勢,深化其技術IP授權與合同研發的商業化模式。

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