王克剑团队与李家洋团队合作建立基因组编辑外源成份检测平台

来源：BioArt植物

中国农业科学院/中国水稻研究所王克剑团队和中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋团队合作，联合国内多家单位，在Science China Life Sciences 2021年第1期发表了题为“FED: a web tool for Foreign Element Detection of genome-edited organism”的研究论文。该研究报道了一种对外源成份进行精确分析的工具FED（Foreign Element Detector，外源成份探测器，http://www.hi-tom.net/FED），有望为全球基因组编辑生物的应用和安全监管提供重要工具平台。

专家点评

万建民 院士

（中国农业科学院）

生物技术是推动现代农业产业发展的核心动力，是提升国家农业竞争力的战略利器。基因组编辑作为新兴的革命性技术，有望颠覆传统农作物育种模式，具有巨大的发展潜力和经济价值。美国、日本和巴西等多个国家已陆续出台多项政策，将不引入外源成份的基因组编辑作物等同于常规育种作物进行管理，简化基因编辑作物的审批流程，并积极推进基因编辑产业的全球化布局。为应对未来几年全球基因编辑产品即将呈现的“井喷”态势，急需建立一套科学严格的基因编辑产品检测标准。FED基因编辑产品外源成份检测分析平台，从全基因组水平对常见外源成份进行大数据分析，且该平台内置的外源成份数据库可以根据全球最新研究进展进行实时更新，有力保障了基因编辑产品不受外源成份的污染。该检测分析平台实现了基因编辑外源成份检测从传统实验鉴定到大数据智能分析的迭代升级，具有高精度、高通量和适用范围广等优点，为基因编辑产品产业化提供安全保障，为基因编辑产品监管政策提供科学依据。

曹晓风 院士

（中国科学院遗传与发育生物学研究所）

基因组编辑技术为动植物遗传改良提供了革命性的遗传操作工具，有望带来新一轮的农业科技革命，世界各国在这一研究与应用领域展开了激烈角逐。目前，美国、日本、巴西等国家为加速基因编辑产品商业化，先后出台了基因编辑产品的管理规范，其中有无外源成份是基因组编辑产品是否需要接受政府监管的主要依据。FED基因编辑外源成份检测分析平台，从全基因组水平对动植物基因组编辑产品的外源成份进行鉴定分析，犹如给基因组编辑产品的监管配上最先进的“人脸识别”技术，通过基因组大数据分析使外源成份无处遁形。该检测分析平台具有超高通量、准确率高、兼容性强等诸多优点，还可不断延展，接纳来自全球的更新数据，是一款基于互联网思维打造的检测方法，有望颠覆传统的外源成份监管手段，为全球基因组编辑生物的应用提供了重要的安全监管工具技术平台，为全球基因组编辑监管体系建设赋能，加速推动基因组编辑产品的安全有序上市。

论文解读

基因组编辑技术为动植物遗传改良提供了革命性的遗传操作工具。但在基因组编辑过程中，通常需要将外源载体导入生物体细胞内，在基因组编辑完成后，再筛选出不含外源成份的个体。目前，美国、日本、加拿大、澳大利亚、巴西、阿根廷等多个国家已先后出台基因组编辑产品安全管理政策，其中确保没有外源成份是各国基因组编辑产品大规模商业化生产和市场准入的重要前提。

目前，外源成份检测主要采用PCR等分子检测手段。但是，基于PCR的检测方法需要已知外源片段序列才能设计扩增引物，一次只能对少数几个完整的外源成份进行检测。而在外源片段序列未知或在体内出现变异等情况下，基于PCR的方法将无法对其进行有效检测，导致漏检。另外，基于PCR的检测方法易受实验条件的影响，导致假阳性或假阴性情况的发生。因此急需要发展一种高效灵敏的外源成份检测方法，保障基因编辑产品的安全。

FED不同于传统的PCR检测，FED对全基因组重测序数据进行分析，可在外源成份信息未知的情况下，一次性完成对46695种不同外源成份序列的检测，且内置数据库保持更新，同时FED还可以精确鉴定出外源成份的片段长度及在基因组上的插入位置。目前，FED已经内置了24种植物（水稻、小麦、玉米、大豆、油菜、西红柿等）和13种动物（猪、牛、羊、鸡、鸭等）的参考基因组信息，有望为全球基因组编辑生物的应用和安全监管提供重要工具平台。

图：FED对含有外源成份的基因编辑水稻、小麦及无角牛的检测示例

中国农业科学院中国水稻研究所刘庆博士为该论文的第一作者，王克剑研究员和遗传发育所李家洋团队的余泓副研究员为共同通讯作者。遗传发育所田志喜研究员、许操研究员，中国农科院作科所谢传晓研究员，山东省农科院李根英研究员等分别为本研究提供了含有外源成份的基因组编辑西红柿、大豆、玉米和小麦等材料。