近日，中国农业科学院生物技术研究所微生物蛋白设计与智造创新团队、作物代谢调控与营养强化创新团队联合北京畜牧兽医研究所微生物与酶工程科技创新团队，成功开发了一款高通量挖掘与智能设计模型CasMiner，为水稻、玉米乃至动物细胞的精准改造提供了新的“基因剪刀”。相关成果发表在《国家科学评论（National Science Review）》上。

CRISPR-Cas系统是当前生命科学领域的核心基因编辑工具，其中最经典、应用最广泛的SpCas9（Streptococcus pyogenes，简称SpCas9）已成为基因编辑领域的“黄金标准”。然而，基于序列比对的传统挖掘与优化策略效率有限，严重制约了新型高效Cas9工具的拓展。

为突破瓶颈，团队开发了CasMiner模型，能够高效筛选潜在Cas9蛋白，预测准确率高达99.63%，借助CasMiner，团队从公共数据库高效筛选挖掘对虾漫游球菌来源的VpCas9，其在作物中的编辑效率与SpCas9相当。进一步进化分析获得三个结构更稳定、电荷特性更利于DNA结合的双点突变体，编辑效率明显优于其野生型，在水稻愈伤组织、稳定遗传水稻植株、玉米原生质体以及哺乳动物HEK293T细胞中均表现出更高效的编辑活性。本研究不仅有力推动了新型CRISPR工具的开发与应用，也充分验证了CasMiner平台在新型Cas蛋白挖掘与设计中的高效性与实用性，为后续基因编辑系统的智能挖掘与优化奠定了关键技术基础。

论文共同第一作者为中国农业科学院北京畜牧兽医研究所许国顺博士、博士研究生李昊宇和生物技术研究所李素贞博士；共同通讯作者为生物技术研究所陈茹梅研究员和关菲菲副研究员以及北京畜牧兽医研究所田健研究员。研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金、农业科技创新计划及基本科研业务费等多个项目的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwag090