摘要：2025年9月29日，中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究团队，联合清华大学生命科学学院刘俊杰副教授、中国科学院动物研究所张勇研究员，在Cell 杂志发表了题为《Functional RNA splitting drove the evolutionar
世界农化网中文网报道： 2025年9月29日，中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究团队，联合清华大学生命科学学院刘俊杰副教授、中国科学院动物研究所张勇研究员，在Cell 杂志发表了题为《Functional RNA splitting drove the evolutionary emergence of type V CRISPR-Cas systems from transposons》的研究论文。该研究首次发现并命名了连接转座子与 CRISPR 系统之间的关键″缺失环节″，称为 TranC (Transposon-CRISPR intermediate)①。
研究揭示驱动 Type V CRISPR系统从TnpB转座酶演化而来的核心机制并非源自蛋白质结构的根本性变革，而是源于引导RNA的″功能性分裂″（图1）。这一发现破解了CRISPR-Cas12系统起源这一疑难分子″谜题″，首次以实验证据阐明了RNA层面的创新如何推动复杂分子机器的进化路径，为理解原核生物适应性免疫和转座子的内在关系提供了重要研究依据；在应用层面，该研究还首次揭示并表征了TranC这类全新RNA引导的紧凑型核酸酶系统(约 300～600 aa)，为新型自主知识产权的基因组编辑底盘工具的开发奠定了坚实基础。
图1 TranC系统的发现揭示了CRISPR起源的关键分子机制
同日，齐禾生科同步在预印本平台bioRxiv上发表题为《Directed evolution of a compact TranC11a system for efficient genome editing》的研究论文。该研究以上述TranC系统为工具底盘，成功开发了名为TranC11a的全新紧凑型基因组编辑工具 (仅574 aa，SpCas9为1368 aa)，实现了我国在底层基因组编辑工具领域的重大技术突破②。
在该研究中，齐禾生科研发团队利用蛋白定向进化系统与sgRNA 理性设计，成功获得了编辑活性大幅提升的 TranC11a 系统，该编辑工具在人类细胞中的编辑活性较原始版本提升超9倍。研究团队进一步在多个基因组内源位点系统评估了TranC11a的编辑活性，结果显示TranC11a在多个基因组位点上编辑效率与SpCas9相当，并显著优于enTnpB1c③与NovaIscB④（2 种近期报道的紧凑型编系统），凸显出其作为一种紧凑型编辑器强大的基因组编辑能力。最后，团队还在多个人类疾病相关基因及玉米性状改良位点中验证了TranC11a的广泛应用潜力。
图2 TranC11a 系统的开发与测试
本研究通讯作者、齐禾生科首席技术官赵天萌博士表示，″基因组编辑技术领域的竞争日趋激烈，底层工具的设计与开发是推动技术突破、构建核心竞争力的关键环节，具有至关重要的战略意义。齐禾生科与中国科学院遗传与发育生物学研究所合作研发的 TranC 系列工具，拥有完全自主知识产权，为基因组编辑领域提供了全新的底层技术路径。目前，TranC 及其迭代优化技术的海外专利布局已全面覆盖亚洲、欧洲、北美洲及拉丁美洲等关键市场区域，为技术的全球化应用奠定了专利基础。同时，该技术已通过专业机构的侵权风险深度核查，正式实现技术自由实施（Freedom To Operate, FTO），从法律层面为后续产业化落地扫清了核心障碍。″
作为基因组编辑领域的核心基础工具，TranC 的创新价值更体现在对传统专利壁垒的突破 —— 依托其底层技术，可衍生开发出多样化的基因组编辑工具。例如，结合齐禾生科此前与中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞团队联合开发、并发表于《Cell》杂志的单链 DNA 脱氨酶(Single-stranded DNA deaminase, Sdd)基础专利⑤，公司进一步开发出 TranC-BE 碱基编辑工具，成功打破了现有碱基编辑技术的专利限制，充分彰显了 TranC 工具在突破行业技术垄断、推动自主创新方面的核心作用。
TranC11a兼具紧凑结构、高效编辑能力与完整的自主知识产权，不仅为我国基因组编辑领域提供了关键底层工具，也为作物分子设计育种注入全新动力。同时，TranC11a 系统与齐禾生科SEEDIT™性状开发平台的协同，将深度赋能水稻、小麦、玉米等主粮作物及经济作物的高效生物育种改良，进一步助力应对病虫害、极端气候等对农业生产的威胁。目前，齐禾生科正基于TranC11a系统开展重要农作物性状改良研究，涵盖高产矮秆玉米、耐除草剂水稻和高产大豆等方向，欢迎对TranC11a 系统感兴趣的科研人员和业内同仁与齐禾生科联系，分享和获取相关载体资源。
参考文献：
Jin S. et al. Functional RNA splitting drove the evolutionary emergence of type V CRISPR-Cas systems from transposons. Cell https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.09.004.
2. Zhu Z. et al. Directed evolution of a compact TranC11a system for efficient genome editing. BioRxiv https://doi.org/10.1101/2025.09.28.678669.
3. Thornton, B.W. et al. Latent activity in TnpB revealed by mutational scanning. bioRxiv (2025).
4. Kannan, S. et al. Evolution-guided protein design of IscB for persistent epigenome editing in vivo. Nat Biotechnol (2025).
5. Huang, J. et al. Discovery of deaminase functions by structure-based protein clustering. Cell (2023). https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.05.041
来源：世界农化网
