基因组学旨在集体表征和量化生物体的所有基因，包括它们之间的相互关系和对生物体的影响。该领域的进步为生物学各个分支敞开有待探索的广阔天地——尤其是在 AI 大数据分析的加持下，无论是更深入地解释生物学现象，还是以远胜于传统方式的效率用以育种、新药研发等工作，基因组学技术都是强有力的工具。
近日，主要从事基因科技服务和智慧育种技术开发的天津极智生物科技有限公司（“极智生物”）完成数千万元天使轮融资，由烟台顺达胜领投。该笔投资金主要用于医学和农学两大主营业务产品的优化升级和市场拓展。生辉 Agri Tech 借机采访了该公司创始人兼 CEO 焦成智。
在基因测序行业从事四年生信分析后，焦成智开始攻读基因组学专业博士，由中国农业科学院和南京农业大学联合培养，师从张学勇研究员和王秀娥教授，研究方向为通过大规模群体和泛基因组解析基因组与表型的关系和性状遗传定位以指导以小麦为主的作物育种改良。博士期间，焦成智创立了极智生物；目前，他以第一作者（含共一）或通讯作者在 Nature Plants、PNAS、Molecular Plant、Plant Biotechnology Journal、Science China-Life Sciences 等国际著名期刊发表多篇研究论文。
（来源：受访者提供）
围绕基因组学技术搭建多条产品管线
成立之初，极智生物从最擅长的科技服务产品入手，通过一系列成功的项目案例获得了可靠的合作客户；又通过将生物技术和人工智能相结合，开发具有商业潜力的育种创新产品和解决方案。目前，在基因和分子育种两方面，该公司的服务/产品管线包括：
1. 基因科技服务：基因测序及数据分析服务：提供高通量基因测序和数据分析服务，包括单细胞及空间转录组测序、基因组测序及组装、全基因组重测序、优良品种遗传解析、转录调控、多组学数据库搭建等。
2. 分子育种服务：基因组选择育种：运用先进的基因组学技术和智能大数据分析，加速动植物育种效率，以提高品种的产量、抗病性、适应性和品质等特性；分子标记辅助选育：基于 DNA 标记技术和分子遗传学知识，提供快速、准确的品种选择和杂交亲本评价服务，优化育种周期并提高选育效率；技术咨询与培训：为客户提供基因科技和分子育种方面的咨询和培训服务，帮助客户充分理解并应用这些先进技术。
3. 医学服务：集中在高通量基因检测、医疗科研服务、医疗临床转化（主要通过与医院、医学研究院等进行平台共建，将已经研究成熟的实验平台搭建、数据分析搭建等应用于医学研究系统，实现实验室成果到实际医疗应用的转化）。
（来源：[1]）
“浓缩”优良基因，加速育种筛选
在分子育种服务方面，极智生物近期在基因组选择育种和分子标记辅助选育上陆续取得进展。
遗传多样性是作物遗传改良的基础。目前全球收集的种质资源约 740 万份，我国 50 万份，但如此丰富而庞大的资源如何有效利用？如何找出其中“优秀”的等位基因用于育种？科学家为此进行了长久的探索。
今年 1 月 14 日，张学勇团队在 Plant Communications 上发表了“Fast Integration and Accumulation of Breeding Beneficial Alleles through AB-NAMIC Strategy in Wheat”一文，该研究提出了一种兼顾育种群体和定位群体优势的群体构建策略，为种质资源的有效利用探索出一条更加高效的途径。
焦成智介绍，极智生物承担了该研究中优异等位基因的遗传解析和智能育种算法的开发等工作。
这项工作中，研究人员首先通过特定种质间的杂交、回交等方式构建了一个后代群体——称为“回交-互交-巢式关联作图群体”（AB-NAMIC）。对 AB-NAMIC 群体与自然群体的发育、产量和抗病性状进行全基因组关联研究（GWAS），发现 AB-NAMIC 显著提高了有利等位基因的频率，更容易被遗传定位。
“该研究一共鉴定了 1428 个有利等位基因，解析了 AB-NAMIC 群体的两个高产、优质、早熟的新品种——中麦 66 和中优 69。”焦成智说。
另一项成果，则是该公司与中国农业科学院作物科学研究所合作的项目：水稻种质资源全基因组 DNA 指纹鉴定。
DNA 指纹（DNA fingerprinting）由英国遗传学家 Alec Jeffreys 于 1984 年开发，起因是他注意到某些虽然对基因功能没有贡献、但高度可变的 DNA 序列在基因内重复。这些多态性极高的区域，可以用于区分不同的个体。
对种质资源构建 DNA 指纹图谱，可以克服依赖形态特征鉴定种质资源的局限性，为优异基因发掘和种质资源的有效利用提供 DNA 指纹信息，显著提高种质资源的利用效率；还可为水稻品种知识产权保护提供 DNA 指纹鉴定技术支撑。
“这项工作的核心是，通过一个基于迭代的算法构建指纹图谱，即用最少的 SNP 标记区分不同种质。”焦成智以第一发明人获得发明专利证书。“育种的第一步是有丰富的种资源。将育种材料汇总起来，赋予数量庞大的材料以‘身份证’，整合于种质资源库，这便是极智生物育种工作的意义之一。该公司也在与浙江省农科院、中国林科院等单位开展优异种质资源鉴定和筛选的合作。
除此，极智生物正在开发智慧育种设计平台，这是一种基于 AI 和生物大数据分析的综合育种工具平台，旨在实现高效育种设计与优化。焦成智透露，该育种工具尚未对外开放，目前仅供内部使用并在继续研发中。
该平台可为用户提供以下功能：
1. 基因组数据管理: 通过集成和管理大量的基因组、表型数据、环境数据等，方便用户对育种材料进行全面的分析和筛选。
2. 数据挖掘和分析: 运用机器学习和数据挖掘技术，对大规模基因组数据进行分析，从而解析有潜力的优质基因型或优良基因。
3. 智能辅助设计: 基于用户的目标和指定的育种方案，平台会自动生成多样化的育种方案和交叉组合，为用户提供合理的指导和建议。
4. 优选模拟和预测: 利用先进的数学模型和 AI 技术，平台可以预测不同育种策略和选择对产量、抗病性、品质等性状的影响，帮助用户做出最佳的选择。
5. 决策支持和可视化: 平台可以为用户提供清晰的数据可视化和报告，辅助用户进行决策分析，帮助用户更好地理解和利用育种结果。
（来源：[1]）
拓展医学服务，启动新生产平台
在专利技术方面，极智生物围绕高通量基因测序技术和智能数据分析方法以及个性化医学产品转化等业务进行布局。对于前者，高通量测序技术、基因组数据分析和报告解读方式是关键，也是公司的核心技术壁垒；后者涉及基因检测、基因组数据解读以及为个体提供定制化医疗方案等方面的技术和服务，专利将涵盖了个性化基因检测、基因治疗等关键技术。
此外，极智生物也很重视用户数据的安全和隐私保护。该公司正在对此行相关专利申请，包括数据加密、隐私保护算法等技术，致力于为用户提供可靠的数据安全保障。
“从样品录入、核酸提取、建库、上机测序，到自动化分析、结果交付，极智生物已建立起一套自动化流程。因为技术是相通的，因此我们的业务也随之从农业育种拓展到医学。” 焦成智讲到。
就在上个月，“青岛极智医学检验实验室开业庆典&极智生物生产平台投产仪式”在青岛高新区远创国际蓝湾创意产业园举行，该实验室也是青岛高新区作为生物医药产业链典型代表引入的首家生物医学检测类企业。
同时，极智生物也与华大智造宣布达成战略合作。华大智造超高通量测序仪 DNBSEQ-T7、MGISP-NE384RS 全自动核酸提取纯化仪、MGISP-960RS 高通量自动化样本制备系统正式交付至极智生物，并在极智生物生产平台投产。
参考链接：
1.https://smartgenomics.net/
2.https://doi.org/10.1016/j.xplc.2023.100549
3.https://mp.weixin.qq.com/s/jvzVk7qyd04mmkJshROE8w
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