基因编辑设计 moonbowterfly/dsh-bio-graft

dsh-bio-graft

基因编辑设计专科插件（dsh-bio-genie 生态的 g 系成员） Gene-editing design specialty plugin for dsh
dsh bio crispr · dsh 基因编辑设计 · dsh-bio plugin · deepseek harness bioinformatics

graft（嫁接）——把设计好的序列变更「接入」既有基因组。与 dsh-bio-genie（许愿式分析宿主）和 dsh-bio-gem（代谢模型专科）构成 g 系产品家族：

| 插件 | 隐喻 | 职责 |
| genie | 许愿 | 通用生信宿主：50+ 语义化工具 + 自举 Python 环境 + 出版级绘图 |
| gem | 晶石（模型资产） | 基因组尺度代谢模型：构建/验证/补洞/账本 |
| graft | 嫁接（序列变更） | 基因编辑设计：sgRNA 候选 / 评分向量 / 脱靶扫描 / EditPlan 账本 |

接入状态（2026-09-19 实测）

| 能力 | 状态 |
| graft_ 工具注册（与 genie 工具同实例共存） | ✅ 已实现（11 个语义化工具） |
| graft-expert skill（经 ctx.skills.register 汇入 agent 的 skill 目录） | ✅ 已实现 |
| hosted-domain integration 协议（/api/dsh-bio-graft/integration/health、/v1/status） | ✅ 已对齐 genie/docs/plugin-integration.md v2 契约（checks 数组 / generatedAt / features / 协议版本头，实机核验） |
| genie 设置面板「基因编辑设计」条件分页 | ✅ 已实现（实机显示：已安装 · 协议就绪 / 版本 / 探测方式 / 协议 host v1·graft v1 / 语义化工具 11 个 / Cas-OFFinder 后端「已就绪」） |
| genie persona 能力域路由（存在性感知） | ✅ 已实现（域注册表 + 存在性降级） |

全新环境实机验证（2026-09-19）：dsh plugin add 安装 tarball 后重启，BioGenie 设置面板「基因编辑设计」分页完整渲染 graft 运行时状态；integration 端点返回 v2 载荷。
架构与协议细节见 docs/ARCHITECTURE.md、src/integration.js。

引擎兼容（2026-09-19）：经 dsh 0.1.5-rc.2 完整兼容核验（v0.1.3-alpha.2 → 0.1.5-rc.2 全量变更核对：零适配命中）与实机验证（工具注册 / 域面板 / Cas-OFFinder 就绪）。

核心哲学

desired edit first, tool second —— 用户描述「要什么编辑」，graft 先比选 modality（nuclease / base editing / prime editing / HDR / paired deletion），而不是先让用户选工具。

Score vector，不是综合分 —— 每个 sgRNA 候选保留完整评分向量（GC / 同聚物 / 自回文 / U6 起始偏好 / seed 序列），不打「87.3 分」这种伪精确综合分；排名由 graft_rank / 上层的声明式 objective 完成并落账本。

坐标与几何必须自带口径 —— 候选带 start_0/end_0（0-based 半开、含 PAM）与 cut_site_0，并附 cut_site_convention（口径字符串）与 cut_site_verified （该编辑器几何是否已对一手文献核对）。没有口径的数字不许进报告。

证据分级 —— graft_profiles 的每个编辑器带 verified + pam_source： verified=false（如 Cas12b/Cas13a 当前状态）表示 PAM/几何尚未核对一手文献，下游必须如实转述。

EditPlan 是可审计科学对象 —— 每次设计迭代不是「重新聊天」，而是修改/追加一个 .editplan.json（append-only runs/ 账本，run 号单调只增、写入原子、同名计划默认拒绝覆盖）。可回答「为什么昨天推荐 B、今天推荐 D？」——因为 reference / backend / ranking policy 变了。

脱靶铁律 —— No computational off-target method may label a design as safe. 工具返回值恒带 interpretation_boundary（机器可读边界声明）；0 命中时额外返回 zero_hit_warning（列出常见假阴性原因：基因组版本不符 / query 方向 / mismatch 过严 / N 缺口 / bulge 未启用）。只可说「在当前搜索参数下未检出高分位点」。

工具（11 个语义化工具）

| 工具 | 说明 |
| graft_profiles | 内置 NucleaseProfile 注册表（PAM/spacer/几何 + verified/pam_source 证据分级） |
| graft_design | PAM 双向扫描枚举 sgRNA + 切割位点；可给 genome_context 与 reference_file 实际核验 FASTA 位点（无参考为 unverified） |
| graft_score | 对已有候选补打评分向量（不打综合分） |
| graft_rank | 声明式排名（pareto / lexicographic / weighted-须显式权重）：输出 policy_id+policy_digest，被剔除候选带原因，缺数据按 not_searched 处理 |
| graft_offtarget | Cas-OFFinder 批量脱靶扫描 → 结构化命中 + search_completeness + per_guide；传入候选时返回 enriched_candidates，带完整 guide 身份和全量计数，可直接排名、制定策略；支持 preflight_only、device=auto |
| graft_base_edit | 碱基编辑设计（CBE/ABE）：窗口内可编辑碱基 + bystander + 密码子后果（synonymous/missense/nonsense/stop_loss）；链语义三件套（反链 C→T 在参考正链上是 G→A）；五层 profile 带 window_evidence |
| graft_strategy | 多 guide 策略评估（几何 + 组合事实）：deletion_pair（预测缺失区间/长度/连接点/移码）、paired_nickase（异链 + 间距）；每对候选附 pairwise 脱靶组合（不是风险相加；缺数据=not_searched）；未实现策略（prime_edit/hdr/multiplex）显式拒绝 |
| graft_validation_plan | 验证方案：按模态 + 宿主分档（required/recommended/conditional）+ EditOutcomeMetrics（每个指标带分子/分母/assay，禁止裸「efficiency」）+ cannot_conclude；植物额外要求嵌合/合子性/可遗传性；引物交接给 genie |
| graft_backend_status | 后端探测（status）/ OpenCL 设备列表（devices）/ 自动安装（ensure，仅 Windows） |
| graft_plan_save | EditPlan 写入（new / add_run / update_recommendation） |
| graft_plan_load | EditPlan 读回（plan + 全部 runs 时间线） |

安装（作为 dsh 插件）

0.1.x web / 有全局 CLI 时
dsh plugin --profile web add @dsh-bio/dsh-bio-graft

无全局 CLI 时：
npx -y @deepseek-ai/dsh plugin --profile web add @dsh-bio/dsh-bio-graft

安装到 dsh 桌面端（0.2.0+，推荐）——桌面端内置 dsh 命令与 pnpm，无需另装 Node/pnpm：

1. 先启动一次桌面端（初始化 desktop profile），完全退出应用；
2. 用桌面端自带 CLI 安装（Windows 默认安装路径）：

& "$env:LOCALAPPDATA\Programs\DeepSeek Harness\resources\runtime\cli\bin\dsh.cmd" plugin --profile desktop add @dsh-bio/dsh-bio-graft

3. 重新打开桌面端生效（也可直接在桌面端内 「插件」页输入包名安装，无需退出应用）。

引擎兼容：0.1.x（--profile web）与 0.2.0+（桌面端 --profile desktop）均已实测——2026-10-01 桌面端 0.2.0-rc.2：11 个工具全量注册 + graft_backend_status 真实执行。

安装后 无需额外准备即可使用 11 个语义化工具（其中 10 个纯标准库 Python 实现，复用 dsh-bio-genie 的自举解释器或系统 python）；脱靶扫描需要 Cas-OFFinder 二进制，由 graft_backend_status(action="ensure") 自动获取（仅 Windows；其他平台手动放置）。

运行依赖

| 依赖 | 说明 |
| Python ≥3.10 | 复用 dsh-bio-genie 自举环境（GRAFT_PYTHON 可显式指定解释器）；graft 的 op 全部为标准库实现 |
| Cas-OFFinder（可选） | 官方 Windows x86-64 二进制 v2.4.1（BSD-3）。graft_backend_status action=ensure 自动下载到 ~/.dsh/dsh-bio-graft/bin/ |
| OpenCL 运行时 | Cas-OFFinder 需要 OpenCL 设备（GPU 驱动自带；纯 CPU 运行需 Intel/AMD OpenCL runtime）。action=devices 可查；device=auto 自动选择 |

⚠️ 实测：在没有 CPU OpenCL 设备的机器上（仅独显、未装 CPU OpenCL 运行时），传 C 会直接报 No OpenCL devices found.——所以默认 device=auto，并回显实际使用的设备与选择理由。

数据目录

~/.dsh/dsh-bio-graft/
├── bin/cas-offinder.exe # 自动安装的脱靶扫描后端 ├── tmp/ # Cas-OFFinder 输入文件与命中原始输出 └── plans/ ├── <name>.editplan.json # 当前推荐 + 最新状态（含 last_run_number 单调计数器） └── <name>/runs/ # append-only 账本（001_new.json, 002_add_run.json, …）

自检与回归

npm test # 工具契约 + 黄金 op + 真实脱靶扫描
GRAFT_STRICT=1 npm test # 严格模式：探针/跳过一律 FAIL（用于 CI，杜绝静默跳过）

安全边界（架构级门控，写在 skill 中）

- Level 0 科研常规（非致病微生物/细胞系/模式生物）：正常提供设计
- Level 1 人类 somatic 研究：可设计 + 脱靶评估，但必须显式提示 research design ≠ clinical suitability
- Level 2 临床决策：降级为 evidence/risk-analysis 模式
- Level 3 germline/可遗传人类编辑、病原体增强：不进入可执行序列设计

许可与第三方

本插件采用 MIT 许可。不打包任何许可不兼容的第三方代码：

- Cas-OFFinder（BSD-3）以外部二进制形式由用户机器托管（自动下载/手动放置），详见 THIRD_PARTY_NOTICES.md
- FlashFry（GPL-3+）/ PrimeDesign（AGPL+商业双许可）/ inDelphi（非商业）/ CRISPResso2（非商业学术 EULA）→ 永不打包；当前未实现任何适配器，未来若接入只以 external adapter 形式（检测用户合法安装后子进程调用）

能力里程碑

| 里程碑 | 内容 | 状态 |
| A | 可信底座：FASTA/IUPAC/Cas-OFFinder 真实契约/cut_site/账本加固 + 测试网 | ✅ 完成 |
| B | 契约化接入：integration v2 载荷 + capabilities.json + genie 侧域注册表/条件分页/persona 路由 | ✅ 完成 |
| C | 脱靶语义层（per-guide 汇总/seed 分布）+ 声明式 graft_rank + EditPlan 0.2 收口 | ✅ 完成 |
| D | 碱基编辑（BaseEditorProfile + graft_base_edit + bystander/密码子后果） | ✅ 完成 |
| E′ | EditStrategy 多 guide 策略 + pairwise 脱靶（第 10 个工具 graft_strategy） | ✅ 完成 |
| F | 验证方案（第 11 个工具 graft_validation_plan） | ✅ 完成 |

2026-09-19：全批完成后的质量修复轮——rank 目标轴缺失 fail-closed / base_edit strand:'-' 扫反链 / single_cut 单候选 / 测试门禁加固（harness 非零退出 fail-closed、Cas-OFFinder 发现链三路径）/ 契约单一来源 rank-contract.json；npm test 全部通过。

版本号只递增 patch（0.1.1 → 0.1.2 …）；里程碑名不使用版本号，避免与 npm 版本混淆。

架构

见 docs/ARCHITECTURE.md。集成协议见 src/integration.js；编辑器几何的证据状态见 docs/PROFILES-TODO.md。

Part of the dsh-bio plugin family · @dsh-bio/dsh-bio-graft*