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基因編輯新型底盤工具Cas12i和Cas12j的發掘
利用Cas12i和Cas12j在水稻、玉米、大豆、擬南芥和豬等農業生物中驗證了基因編輯的靶向剪切活性，達到產業應用的基本要求，為我國基因編輯產業化安全提供了重要保障。
一、項目分類
關鍵核心技術突破
二、成果簡介
基因編輯技術的核心是底盤核酸酶（Cas9、Cas12a、Cas12b），核酸酶的原始核心專利被美國等少數國家所壟斷。這些底盤核酸酶的多個核心專利已經在包括中國在內的許多國家獲得授權。因此，我國農業生物基因編輯技術在產業化方面有受制于人的風險，必須研發出具有我國自主知識產權的核酸酶，打破國際專利壟斷。中國農業大學國家玉米改良中心積極開展具有自主知識產權的新型底盤核酸酶發掘。2017年以來，研發團隊從微生物宏基因組中發掘了一系列核酸酶，申報了14項國家發明專利。其中，Cas12i（專利號ZL201980014560.3）和Cas12j（專利號ZL 201980014005.0）兩個基因編輯核酸酶已于2021年獲得中國及中國香港地區的發明專利授權，并向美國、日本、歐盟等14個國家或地區提交專利申請。已經利用Cas12i和Cas12j在水稻、玉米、大豆、擬南芥和豬等農業生物中驗證了基因編輯的靶向剪切活性，達到產業應用的基本要求，為我國基因編輯產業化安全提供了重要保障。目前，兩個專利已經以排他性的方式許可給山東舜豐生物科技有限公司。
中國農業大學
2022-08-15
鍵合型抗微生物高分子材料
人類文明的高度發展，既帶來了生活的便利與舒適，同時也增添了病菌傳播的機會。近年 來世界上大規模傳染性疾病的時有發生，例如，1996年日本發生的O-157大腸桿菌感染事件， 2000年日本、韓國、蒙古等國家發生的口蹄疫事件，2003年我國流行的SARS事件，至今在許 多國家相繼爆發的禽流感及致人死亡事件，以及霍亂、肺炎、瘧疾、結核病和肝炎等，都給世 界帶來了震驚和恐慌，也給人類生命財產造成了重大的損失，促進了人類對健康生存環境的追 求。自上世紀80年代以來，各種各樣的抗微生物材料發展十分迅速。抗微生物制品在保護人類 健康、減少疾病、改善生活環境等方面可以起到綠色屏障的作用。據CBS調查，52％的美國民 眾購買日用品時，會注意產品是否抗菌、防霉、防臭的功能。 然而無論是以歐美為代表采用有機抗菌劑，還是以日本為代表采用無機銀離子或納米級 二氧化鈦直接混入樹脂基體制備聚合物制品的抗微生物技術都存在不足。理論而言，作為一種 抗微生物材料不僅應該同時對絕大多數微生物有效，而且不應該是溶出性的，否則所制成的飲 水管道、食品包裝膜、飲水機等都會因人體攝入而造成毒害，不耐洗滌、抗微生物效果持久性 差。另一方面，大多數有機抗生素的作用機理在于影響微生物的新陳代謝，進而達到抑制其生 長繁殖的目的，然而這類抗生素的濫用，將導致微生物抗藥性的增加，會給人類健康帶來更大 的危害。因此新一代基于物理作用而可避免上述抗生素缺點的抗菌劑，如陽離子型抗菌劑，通 過正負電荷的靜電吸引作用，破壞細胞膜而殺死微生物，成為抗菌劑的重要發展方向。 本項目創建了一類高效、廣譜、對人體安全無毒的抗微生物材料，其特點是將特定的陽 離子型功能團齊聚物鍵合到應用廣泛的大宗樹脂的分子鏈上，成為非溶出型的分子組裝抗菌材 料，經久耐洗、持久高效抗菌、抗病毒，克服了現有技術的缺陷，是抗微生物材料方面一個有 突破意義的發明。
華東理工大學
2021-04-11
可預防冠狀病毒感染作用的候選分子研究
南開大學藥學院與天津大學國際生物醫藥聯合研究院組建新藥開發聯合攻關團隊，針對新型冠狀病毒的生物學特點、傳播特征和公共衛生風險防控的潛在需求，開展了病毒防治相關藥物的研發，從藥食同源分子中發現了可預防冠狀病毒感染作用的候選分子。 南開大學藥學院與研究院聯合攻關團隊，利用人工智能輔助的虛擬藥物篩選系統，從中藥單體庫、藥食同源天然分子庫和成藥化合物庫中篩選潛在的互作界面抑制劑，尤其關注藥食同源類物質所含的活性分子。通過篩選和既往藥理信息的綜合分析，觀察到多種藥食同源的中藥中含有抑制病毒與受體結合的潛在活性分子，為中醫藥方劑的配伍和新型冠狀病毒感染的肺炎的防治提供了一定的信息。
南開大學
2021-04-10
多媒體分子生物學圖象分析系統
分子生物學是研究生物大分子結構與功能的一門學科,而分子的大小、密度、含量及圖象比較分析是分子生物學研究中的重要內容，如對基因密碼DNA進行限制性內切酶解片斷長度多態性分析（簡稱RFLP）和聚合酶鏈反應（簡稱PCR）對DNA分子上的基因不同長度的特征性片段進行擴增分析，蛋白質和DNA、RNA分子、多糖分子及其它生物大分子的經凝膠電泳和熒光染色或其他方法染色后，在紫外透射分析儀和其他光譜下可顯示出不同圖象位置格局和密度，是生物學科研工作和臨床疾病診斷的重要依據。以往對這些不同分子的分析主要是憑人眼目測，欠客觀性，人為因素所造成的誤差較大，且難以保存這些結果的原始圖象。我們將分子生物學技術與計算機技術結合，研制出多媒體分子生物學圖象分析系統。本分析系統由PⅡ350以上的微機和CCD(CHARGE COUPLED DEVICE)攝像機,圖象卡,紫外透射分析儀,日光源,掃描儀,彩色噴墨打印機,電源轉換器, 分子生物學圖象分析專用軟件系統(BioComputAnasis1.0a)等部分組成。 該分子生物學圖象分析系統可以對生物大分子電泳圖象進行密度定量、分子大小測定、標注、掃描、圖象融合比較,存儲、編輯和打印，便于檢索，為科研和臨床圖象采集和數據分析提供了強有力的系統,使得醫學診斷和生物科研圖象的多功能分析成為可能。經臨床和分子生物學實驗應用表明,該系統定量準確，分析可靠，速度快，能儲存大量信息，便于檢索和信息處理。可以打印彩色照片和結果報告，非常方便。這必將代替以往其他傳統落后的實驗方式和分析報告方式。對分子量進行多次實際測定,總誤差率<+1%,對密度含量進行實際測定結果表明誤差率<+5%,該系統操作簡單,是分子生物學和基因工程基礎研究、臨床分子診斷及基因診斷重要的儀器和換代產品,為科研和臨床數據采集分析提供了極大的方便。
上海理工大學
2021-04-11
玉米油份含量的分子標記及其應用技術
小試階段/n該成果涉及多種玉米油份含量相關的基因位點及分子標記，可應用于輔助玉米品種或品系的基因型檢測，可高效精準地判斷該品種或品系油份含量的大小；可應用于不同遺傳背景下的高油玉米育種，也可以用于玉米遺傳改良。該方法和標記克服了常規育種周期長、后期篩選工作量大、對品種或品系進行鑒定的效率低等缺陷和不足，在玉米育種領域具有廣闊的應用前景。
華中農業大學
2021-04-11
有關近紅外稀土分子τ探針定量檢測活體pH的研究
近紅外二區成像組織穿透深，時空分辨率高，對于成像引導疾病的診斷和治療具有重要意義。該領域發展的瓶頸化學問題是近紅外分子探針發光強度低。本研究致力于發光稀土配合物的設計和合成，利用稀土f-f特征躍遷的特點，將近紅外二區探針的研究范圍從金屬納米材料、共軛聚合物、有機小分子拓展到金屬配合物。??設計壽命（τ）探針，避免激光強度、背景熒光、組織形貌、檢測器狹縫等因素影響，實現在活體水平的分子事件定量可視化。pH值是維持生命正常活動的重要生理指標。發展活體水平上實時檢測pH的技術對相關疾病診斷和治療具有重要作用。本研究設計pH敏感的鐿卟啉化合物，在卟啉外圍引入羧基基團。在羧基的質子化和去質子化情況下，調節配體三線態到稀土激發態的能量傳遞過程，實現在不同pH下近紅外發光強度的“開”和“關”，同時將發光壽命與pH值變化關聯。
北京大學
2021-04-11
有機分子插入型天然纖維復合塑料的制備方法
研發階段/n本發明涉及一種有機分子插入型天然纖維復合塑料的制備方法，包括如下步驟：（1）將天然纖維經過剝離形成層狀中空結構，然后進行破碎處理至60-80目；（2）用1-5%硅烷的乙醇溶液處理天然纖維，然后用3-15%的彈性體/塑化劑溶液進行二次處理，干燥，得到有機分子插入型天然纖維；（3）將所得的有機分子插入型天然纖維與樹脂、潤滑劑、相容劑、填料共混，壓制或擠出，進行連續生產，獲得有機分子插入型天然纖維復合塑料。該方法顯著改善了復合材料的力學性能，拓展木塑的使用范圍。
湖北工業大學
2021-01-12
實現了一例罕見的高溫多軸分子鐵電體
合成一例可用于空氣分離的三維多孔氫鍵有機框架（Chem. Commun. 2016, 52, 4991），并發現它可以捕獲空氣中的水形成具有獨特三維水網的水合物。不同于各類氣體水合物，該水合物中的三維水網是由一維排列的有機分子作為模板而形成的。基于對該水合物的前期表征數據，張偉雄教授課題組初步判斷該化合物存在獨特的過冷現象以及介電弛豫現象，可作為一例新穎的類冰結構，拓展人們對類冰結構中水分子動力學行為的理解。因此，他們結合原位同步輻射X射線單晶衍射、原位中子粉末衍射、原位紅外光譜、差示掃描量熱分析、變溫介電分析等多種表征技術，確認該三維水網的氫原子在室溫下、緩慢冷凍和快速冷凍的條件下分別處于動態有序、靜態有序和靜態無序（即其室溫相在緩慢冷卻過程中發生一級鐵彈相變，并可在快速冷卻中產生過冷現象）。同時，他們發現該三維水網表現出來的復雜介電弛豫行為可以很好地用偶極玻璃模型進行描述，并認為該現象主要來源于“質子傳遞”和“取向改變”這兩種介電弛豫機制的交叉影響。正是這兩種機制的相互阻礙，使得水分子在快速降溫中難以迅速形成取向有序的穩定結構，而是出現尺寸不一的短程關聯的結構單元和偶極單元，因而產生過冷現象以及類偶極玻璃型介電弛豫。這些發現不僅有助于進一步理解冰的過冷現象以及水分子的動力學微觀機理，而且為尋找更多的類冰模型化合物提供了重要思路。
中山大學
2021-04-13
面向水處理和物料分離的高分子納濾膜
該項目致力于開發新型納濾膜并應用于國家重點需求的水處理、物料分離等領域。雙排斥性能中空纖維納濾膜技術已完成印染廢水處理的中試階段。面向印染、重金屬、家用飲水機等行業的水處理領域；醫藥、石化等精細化工的物料分離、溶劑回收等領域
南京工業大學
2021-04-13
氣相法合成SAPO-34分子篩
1984年美國聯合碳化公司開發出了一系列磷酸硅鋁分子篩，其中SAPO-34分子篩具有類似菱沸石型結構，屬于小孔沸石，可用作吸附劑，催化劑及催化劑載體。在甲醇制烯烴(MTO)反應中表現出了很好的催化活性，低碳烯烴選擇性高達90%以上，其中乙烯的選擇性可達50%以上，幾乎沒有C5以上產物。
南京工業大學
2021-01-12