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龙图腾网获悉中国科学院天津工业生物技术研究所;天工生物科技(天津)有限公司申请的专利一种面向基于CRISPR/Cas技术的基因组编辑自动化设计在线工具获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118918950B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-19发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410851706.2，技术领域涉及：G16B30/00；该发明授权一种面向基于CRISPR/Cas技术的基因组编辑自动化设计在线工具是由马红武;杨毅;杨春贺;储光芸;王若宇;李浩然;毛雨丰;廖小平;王猛设计研发完成，并于2024-10-14向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种面向基于CRISPR/Cas技术的基因组编辑自动化设计在线工具在说明书摘要公布了：本发明涉及一种面向基于CRISPRCas技术的基因组编辑自动化设计在线工具，其包括四个功能模块，sgRNA设计单元用于设计sgRNA；基因组编辑设计单元用于实现基因组编辑设计；任务管理与可视化系统用于监控和管理基因编辑设计任务的进度和状态；报错处理单元用于自动化识别和解决在进行基因组编辑设计过程中出现的错误。该在线工具面向基于CRISPRCas技术的基因组编辑自动化设计，设计的sgRNA、引物和同源臂可实现对基因组编辑实验的全流程支持，通过整合多种基因组编辑任务和流程实现了对多种基因组编辑实验场景的支持，通过整合同源臂和引物脱靶风险评估及优化有助于提高基因组编辑的成功率。

本发明授权一种面向基于CRISPR/Cas技术的基因组编辑自动化设计在线工具在权利要求书中公布了：1.一种面向基于CRISPRCas技术的基因组编辑自动化设计在线装置，其特征在于，包括： sgRNA设计单元1，所述sgRNA设计单元1用于设计特异性sgRNA，面向CRISPR技术，利用sgRNA的高度特异性结合能力，实现基因组特定位点的精准编辑； 基因组编辑设计单元2，所述基因组编辑设计单元2用于实现基因组的编辑，面向CRISPRCas介导的同源重组技术，实现序列的精确敲除、插入和替换； 任务管理与可视化系统3，所述任务管理与可视化系统3用于监控和管理基因编辑设计任务的进度和状态，使用云计算和实时数据处理技术，实现任务的实时监控、结果的动态可视化和用户交互； 报错处理单元4，所述报错处理单元4用于自动化识别和解决进行基因组编辑设计过程中出现的错误，实现对错误的快速定位和详细的问题解释； 所述sgRNA设计单元1包含数据预处理模块和sgRNA生成器，sgRNA设计所涉及的具体步骤如下： S1.1、用户首先需要通过选择、上传基因组序列来指定参考基因组，包括sgRNA设计输入文件和包含基因组编辑设计任务信息的靶点改造文件，并且数据预处理模块对这些文件进行格式化处理； S1.2、用户设置sgRNA设计的参数，包括CRISPRCas系统类型、guidesequence长度、脱靶分析时潜在脱靶位点与基因组序列的错配碱基数的上限，以及sgRNA的切割效率即Efficiencyscore的算法，并且由sgRNA生成器根据用户设置的相关参数，生成和优化sgRNA； S1.3、用户完成输入文件的选择上传和参数设置后，点击任务提交按钮； S1.4、设计流程完成后将自动跳转到“JOBMANAGER”页面，“JOBMANAGER”页面展示sgRNA设计的结果列表，包括sgRNA序列、在靶序列上的位置、GC含量、包含不同错配碱基数的潜在脱靶位点的个数、Efficiencyscore以及sgRNA排名； 所述数据预处理模块用于接收用户上传的基因组序列文件，对这些文件进行格式化处理，所涉及的具体步骤如下： S1.1.1、接收用户上传的基因组序列文件，并检查文件的格式是否正确； S1.1.2、使用序列验证技术对上传的基因组序列检查是否存在非标准碱基字符，去除非法字符和空白行，将所有碱基转换为大写形式，统一序列的表示； S1.1.3、使用基因组坐标系统来标准化输入文件； S1.1.4、使用序列对齐技术确认输入序列与目标物种的参考基因组的一致性； 所述sgRNA生成器负责实际的sgRNA设计，包括sgRNA序列的生成和优化，sgRNA生成器生成和优化sgRNA所涉及的具体步骤如下： S1.2.1、输入参考基因组、目标靶序列和sgRNA设计的参数，使用BLAST2.9.0比对工具，将目标靶序列与参考基因组序列进行比对，确定目标序列在参考基因组中的确切位置，得到目标序列在参考基因组上的坐标； S1.2.2、在确认的目标序列位置基础上，向两端各扩展包含引导序列和PAM序列的长度，获得sgRNA搜索区域； S1.2.3、在sgRNA搜索区域中，识别所有紧邻PAM序列的候选sgRNA，并且保证候选sgRNA满足CRISPRCas系统对PAM序列的特定要求； S1.2.4、使用Bowtie1.3.1构建基因组索引，并将候选sgRNA与整个参考基因组进行比对，搜索与候选sgRNA具有高度相似性但位置不同的潜在脱靶位点，设定碱基错配数的上限，评估每个候选sgRNA的潜在脱靶风险； S1.2.5、使用CHOPCHOPv3软件，根据预设或用户选择的评分算法，对每个候选sgRNA进行效率评分，包括sgRNA的切割效率和脱靶风险； S1.2.6、生成包含所有候选sgRNA的详细信息，包括序列、位置、效率评分、脱靶风险及排名的设计结果文件，结果文件供前端展示，用户可以在线查看、比较不同sgRNA的性能，并下载结果文件；所述基因组编辑设计单元2通过设计特定的sgRNA和PCR引物，以及提供同源臂模板，利用细胞的同源重组机制精确修复CRISPRCas系统介导的DNA双链断裂，从而在基因组上实现目标序列的定点编辑，基因组编辑设计单元2包括数据预处理模块、质粒图谱编辑模块、PCR引物设计模块、同源臂脱靶检测模块、测序验证引物设计模块和基因组测序验证引物脱靶优化模块； 其中，所述数据预处理模块实现对基因组数据和质粒信息的格式化、校正和位置信息提取； 所述质粒图谱编辑模块实现用户自定义修改和调整质粒结构，适配不同的编辑策略； 所述PCR引物设计模块用于设计基因组编辑过程中的PCR引物； 所述同源臂脱靶检测模块用于分析同源臂可能的脱靶位置，评估脱靶风险； 所述测序验证引物设计模块用于设计验证编辑结果的测序引物； 所述基因组测序验证引物脱靶优化模块用于优化基因组测序验证引物，减少脱靶效应并提高测序精度； 所述基因组编辑设计单元2在进行基因组编辑设计所涉及的具体步骤如下： S2.1、数据预处理模块对用户上传基因组和质粒数据进行格式化，并解析和确认用户输入的参数，包括sgRNA设计参数、编辑类型，其中编辑类型包括敲除、插入和替换； S2.2、PCR引物设计模块基于用户输入的参数，设计同源臂和sgRNA的PCR引物，并计算引物的最优长度、温度和GC含量，生成引物列表，包括序列、预期产物大小和预计的扩增效率； S2.3、测序验证引物设计模块和基因组测序验证引物脱靶优化模块分析潜在的脱靶位点，选择最佳PCR引物位置和序列，优化PCR引物条件，得到测序引物设计结果，包括引物位置、序列和预测的脱靶分析结果； 所述PCR引物设计模块基于DNA片段组装参数和PCR引物设计参数设定设计PCR引物，包含确定设计类型、生成引物设计模板、引物搜索和评估、引物修饰和生成重组质粒图谱功能； 其中，所述PCR引物设计模块基于用户输入的参数，设计同源臂和sgRNA的PCR引物所涉及的具体流程步骤如下： S2.2.1、首先识别输入文件中设计任务的编辑类型和目标序列，其中编辑类型包括敲除、插入和替换，根据用户指定的质粒系统和额外引物设计要求确定每个任务的设计类型； S2.2.2、根据设计类型的需求，在参考基因组和出发质粒上选择同源臂、sgRNA片段和质粒骨架的PCR引物设计模板，根据输入的DNA片段组装参数在模板上确定引物搜索区域，并根据引物设计参数输入生成Primer3的参数输入； S2.2.3、根据引物设计的参数输入，从引物搜索区域生成所有候选引物，并基于其生成引物对集合，根据Primer3的评分规则和算法筛选最佳引物对，最后进行同源臂的脱靶评估并生成相关结果文件； S2.2.4、根据任务的设计类型确定相邻重组质粒片段之间的重叠序列，将重叠序列以及间隔序列、IIS型限制性内切酶识别位点和保护序列添加到相应引物的3’端，使用添加了接头序列的引物及其关键特征，包括Tm、GC含量生成引物设计的结果文件； S2.2.5、基于同源臂脱靶评估策略对上、下游同源臂进行脱靶风险评估，生成同源臂进行脱靶风险评估报告； S2.2.6、基于引物设计结果及其PCR产物序列生成带有重组质粒片段标签以及相应PCR引物的重组质粒图谱文件。

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