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踏浪而来,KeyGene的CRO农业实践之路

作者:知耕TechCube

KeyGene于1989年在荷兰生命与食品科学重镇瓦赫宁根市成立,现定位为一家致力于植物创新的农业生物技术公司,擅于通过新育种技术来改良作物性状。KeyGene的核心技术开发贯穿于植物育种的各个环节,开发了基因解析、特征发现、数字表型、精准育种、细胞和组织设计以及基因组育种六大作物创新技术平台,各平台均支持合作伙伴在植物育种和研究方面的个性化需求。

在KeyGene的植物创新当中,通过基因组编辑等方式在功能验证的基因中诱导突变的精准育种是KeyGene关注的重点之一。到目前,KeyGene已在薯类作物、谷类作物、药用作物以及园艺作物等植物中开发产品管线。其中具有代表性的是于2018年2月启动的专注于菊苣作为膳食纤维和药用萜的多用途作物研究,以及2019年对具有抗病性状辣椒进行的研究。

不含苦味的菊苣

踏浪而来,KeyGene的CRO农业实践之路

菊苣植物中含有丰富的膳食纤维和具有潜在药用价值的化合物,菊苣的根茎部分是天然甜味剂菊粉的来源,可作为面包和奶制品等食品的制作原料,其中所含膳食纤维有助于维持健康的肠道功能。但通常,菊粉的生产通常必须经由额外的加工过程对根茎中的苦味化合物进行分离。而借助CRISPR-Cas9等新育种技术,通过关闭四种导致苦味物质的基因,KeyGene培育出一种直接不含苦味化合物的菊苣品种,这将使加工流程更简化、价格更便宜,进而更具可持续性,且能够被更广泛应用的菊粉生产成为可能。改良的菊苣品种由KeyGene与瓦赫宁根大学研究所的研究人员共同研发,目前正处于后期研发阶段。

除此之外,KeyGene还致力于对菊苣中具有潜在药用价值的苦味化合物—萜烯进行开发,据了解,菊苣中的萜烯化合物不仅可以保护植物免受真菌和细菌的侵害,而且还可被提取用作抗炎剂或抗癌药物,用途十分广泛。

抗病毒辣椒

踏浪而来,KeyGene的CRO农业实践之路

来源:KeyGene商业计划书

已知抗性植物的一个特征是它们能够通过识别病毒来保护自己免受病毒侵害。然而,病毒的遗传物质很容易发生变化,这可能意味着植物随着病毒的不断迭代,抗性植物可能会失去对病毒的抵抗力。解决这个问题的传统方法包括,例如与作物的野生近缘物种进行育种来引入新的抗性,但这种育种方式需要耗时极长。

KeyGene利用单碱基对突变改良作物的双元病毒抗性,为种植双元病毒敏感作物提供了更具有可持续性的解决方案。通过与四家领先的蔬菜育种公司 Rijk Zwaan、Enza、Limagrain Vegetable Seeds 和 Takii 合作,KeyGene 的研发团队选择了一种与抗性非常相似但又完全不同的育种策略:培育对病毒不敏感的作物。这些不敏感的植物不需要保护自己:因为植物不再产生病毒感染所需的特定蛋白质,病毒无法接近它们。

据了解,对双元病毒具有抗性的植物品种是极少的,KeyGene是第一个成功培育出对双元病毒不敏感甜椒植物的研发团队。他们通过研究甜椒植物病毒感染所需的基因变化来实现这一目标。这使他们发现了由于DTP基因的微小变化从而使得作物不再易感染双元病毒。

除了围绕基因编辑技术对植物性状的创新,还能够看到的是, KeyGene在基因组测序和组装、表型分析技术等更多底层技术开发与创新方面的领先,例如在其Genome Insights平台中,KeyGene开发了最佳的高分子植物DNA分离方案,部署了强大的DNA长读长测序技术,以实现基于序列的高通量育种;Trait Discovery平台使开发团队能够在更短时间内对负责性状和表型表达的基因和标记进行鉴定和功能验证;其Digital Phenotype平台开发和应用人工智能和其他算法,能够获得基于高通量成像和图像分析的最佳表型描述。

此外 ,值得关注的是,KeyGene作为一家以创新技术平台为基础的公司,主要通过核心技术IP授权,以及合同研发Contract Research Organization(CRO)的方式来实现商业化,其中核心技术IP授权是KeyGene最主要的收入来源,因此其对于知识产权的开发与保护极其重视。自2005年开始KenGene每年获得10-15个专利,仅2015年就获得80项专利。

截至目前,KeyGene已为70项发明申请了超过500项专利。其中的顶级专利(top tier patents)是建立和维持该公司商业模式的核心。因此,该公司几乎所有的产品(技术、方法、性状材料)都会在申请保护后再授权,使用方主要来自欧洲、美国、中国和日本。例如,其开发的基因分型技术Sequence-Based Genotyping(SBG)在医学和农业研究和诊断中均具有广泛的应用,范围从对与植物和动物有价值性状相关的单核苷酸多态性 (SNP) 标记进行评估,到检测与人类疾病相关的特定突变,该技术目前不仅被授权给Bayer、Limagrain等种业巨头,也正在被LGC等公司采用来提供技术服务。此外,需要提及的是,在授权选择上,KeyGene对于IP保护不严谨的国家会更加慎重考量。

整体看来,以多种规模基因组测序和组装技术、超高分子量 DNA 分离技术、基于序列的基因分型技术等技术为基础的六大作物创新平台为基础,支持植物育种研究的创新是KeyGene公司的重要支柱。现阶段而言,公司更多以其独有先进技术的IP授权为核心,目前,KeyGene已通过许可的方式向全球30多个机构主体,涵盖农业企业、许可服务提供商以及学术研究院校等,提供对其独有技术和特征组件的访问权限。在未来,KeyGene预计将继续发挥独有先进技术的竞争优势,深化其技术IP授权与合同研发的商业化模式。

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