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來(lái)源：《中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)》2022年第15期

作者：關(guān)若冰1,2,李海超1,2,苗雪霞2*(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院；2.中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心昆蟲(chóng)發(fā)育與進(jìn)化生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

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01  

RNA干擾技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展

RNA干擾(RNA interference,RNAi)機(jī)制自1998年發(fā)現(xiàn)以來(lái),已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于基因功能、生物醫(yī)藥以及農(nóng)作物病蟲(chóng)害防控等領(lǐng)域。RNAi技術(shù)通過(guò)特異性抑制靶標(biāo)基因的表達(dá),導(dǎo)致與目標(biāo)基因相關(guān)的生理功能缺失,或形成功能缺陷,從而對(duì)靶標(biāo)基因功能進(jìn)行分析研究,尤其是在基因敲除、基因編輯平臺(tái)不太成熟的非模式物種中,該技術(shù)極具優(yōu)勢(shì)。

在生物醫(yī)藥領(lǐng)域,自RNAi技術(shù)被發(fā)現(xiàn)以來(lái),就被眾多醫(yī)藥巨頭給予極大的關(guān)注,并在此領(lǐng)域進(jìn)行了規(guī)模龐大的布局,同時(shí)涌現(xiàn)很多基于RNAi技術(shù)成立的醫(yī)藥科技公司,使得這一技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域呈現(xiàn)暴發(fā)性的發(fā)展。2018年,Alnylam公司開(kāi)發(fā)的全球首款RNAi藥物patisiran獲得美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(U.S. Food and Drug Administration,FDA)上市許可,這是全球第一款RNAi藥物,主要用于治療成人遺傳性轉(zhuǎn)甲狀腺素介導(dǎo)淀粉樣變性引起的多發(fā)性神經(jīng)病變,該疾病每年治療費(fèi)用高達(dá)34.5萬(wàn)美元。隨后,在2019年和2020年,同樣由Alnylam公司開(kāi)發(fā)的第二款、第三款RNAi新藥分別上市,這3款藥物均為針對(duì)罕見(jiàn)病治療的孤兒藥。2020年12月,歐盟批準(zhǔn)了諾華公司研發(fā)的用于治療原發(fā)性高膽固醇血癥的RNAi藥物inclisiran,實(shí)現(xiàn)了RNAi藥物從罕見(jiàn)病到常見(jiàn)慢性疾病的飛躍,該藥于2021年12月獲得美國(guó)FDA的上市許可。這些新藥的出現(xiàn),改變了現(xiàn)有醫(yī)藥研發(fā)的格局,同時(shí)再次觸發(fā)了各大醫(yī)藥公司對(duì)該領(lǐng)域的投資熱情,僅2021年,全球RNAi療法領(lǐng)域發(fā)生64起投融資事件(含IPO,initial public offering,首次公開(kāi)募股),總金額超50億美元。此外,還有46項(xiàng)RNAi藥物的合作交易發(fā)生(見(jiàn)2021年全球RNA療法領(lǐng)域投融資年報(bào))。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,RNAi技術(shù)同樣被寄予厚望,尤其是在病蟲(chóng)害防控領(lǐng)域,被稱(chēng)為″農(nóng)藥史上的第三次革命″。利用RNAi技術(shù)沉默有害生物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中重要基因的表達(dá),導(dǎo)致其生長(zhǎng)發(fā)育障礙或者死亡,從而降低有害生物對(duì)農(nóng)作物的侵害,實(shí)現(xiàn)病蟲(chóng)害防治,達(dá)到農(nóng)作物安全生產(chǎn)的目的。利用RNAi技術(shù)進(jìn)行病蟲(chóng)害防治具有防治目標(biāo)專(zhuān)一性、靶標(biāo)開(kāi)發(fā)的便捷性、應(yīng)用方便易于操作、綠色無(wú)污染、無(wú)殘留及環(huán)境兼容性強(qiáng)等眾多優(yōu)勢(shì),完全符合公眾對(duì)于綠色農(nóng)藥的需求。在RNA生物農(nóng)藥研發(fā)領(lǐng)域,目前已經(jīng)有產(chǎn)品上市或準(zhǔn)備上市。拜耳公司的第一款表達(dá)昆蟲(chóng)雙鏈RNA(double-strand RNA,dsRNA)的抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因玉米于2017年獲得美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(U.S. Environmental Protection Agency,EPA)的種植許可,2021年獲得中國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部轉(zhuǎn)基因安全許可證書(shū),預(yù)計(jì)2022年推廣上市；同時(shí),多款基于噴灑的RNA生物農(nóng)藥已經(jīng)提交或者準(zhǔn)備提交EPA審核。

我國(guó)在利用RNAi技術(shù)進(jìn)行病蟲(chóng)害防治領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究中,起步較早、起點(diǎn)較高,但是在應(yīng)用領(lǐng)域,由于缺乏規(guī)?；⑾到y(tǒng)化的研究投入,目前,與國(guó)際農(nóng)化巨頭的研究還存在一定的差距。在此背景下,迫切需要我們?cè)谠擃I(lǐng)域加快研究步伐,同時(shí)建立與RNA生物農(nóng)藥相匹配的研發(fā)、應(yīng)用、生產(chǎn)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),完善相應(yīng)的法律法規(guī),對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行指導(dǎo)與監(jiān)管,以此來(lái)促進(jìn)RNA生物農(nóng)藥的商業(yè)化進(jìn)程?；诖?本文就目前國(guó)際RNA生物農(nóng)藥公司的研究及開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀,以及一些國(guó)家對(duì)于RNA生物農(nóng)藥相關(guān)政策進(jìn)行綜述,為RNA生物農(nóng)藥發(fā)展形勢(shì)及政策解讀提供參考。

02

RNA生物農(nóng)藥商業(yè)化進(jìn)程

2.1  國(guó)際上主要從事RNA生物農(nóng)藥研發(fā)的公司及其發(fā)展現(xiàn)狀

自RNAi現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)以來(lái),20余年的實(shí)踐證明,各大農(nóng)藥公司對(duì)于RNA生物農(nóng)藥的研制經(jīng)歷了快速入場(chǎng)、瓶頸期撤離、技術(shù)突破后再次入場(chǎng)及高速發(fā)展等幾個(gè)時(shí)期。1998年,RNAi技術(shù)一經(jīng)發(fā)現(xiàn),國(guó)際上幾大農(nóng)藥公司,如拜耳、孟山都、先正達(dá)、巴斯夫等均投入大量的人力和財(cái)力開(kāi)始了RNA生物農(nóng)藥的開(kāi)發(fā)以及應(yīng)用研究,掀起了RNA生物農(nóng)藥研發(fā)的第一波熱潮。但是,由于dsRNA生產(chǎn)、遞送及保護(hù)技術(shù)尚未解決,從2010年到2018年,大量資本紛紛離場(chǎng),RNA生物農(nóng)藥的研發(fā)經(jīng)歷了相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的低谷期。近年來(lái),隨著RNAi藥物研發(fā)的蓬勃發(fā)展以及相關(guān)技術(shù)的突破,針對(duì)RNA生物農(nóng)藥的研發(fā)也進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期。目前,拜耳(孟山都)在轉(zhuǎn)基因玉米(MON87411)以及噴灑型RNA生物農(nóng)藥(BioDirect)應(yīng)用研發(fā)方面,均取得了非常顯著的成果,基本實(shí)現(xiàn)了商品化。先正達(dá)在利用RNAi技術(shù)進(jìn)行病蟲(chóng)害防控方面也取得了極具商業(yè)價(jià)值的成果。同時(shí),一些新興農(nóng)化公司及大量資本也加入到RNA生物農(nóng)藥開(kāi)發(fā)的行列,極大地促進(jìn)了RNA生物農(nóng)藥的研發(fā)及商業(yè)化進(jìn)程。

2.1.1  dsRNA生產(chǎn)相關(guān)公司概況

成立于2008年的Greenlight Biosciences,主要致力于人類(lèi)健康和農(nóng)用RNA產(chǎn)品的生產(chǎn)和研發(fā)。該公司建立了多種平臺(tái)的dsRNA生產(chǎn)工藝,其專(zhuān)有的無(wú)細(xì)胞生產(chǎn)系統(tǒng),能夠?qū)sRNA的生產(chǎn)成本控制在1美元/g的價(jià)格,并且能夠保證生產(chǎn)dsRNA的技術(shù)級(jí)活性成分(technical grade active ingredient)。該公司目前有多款抗病、抗蟲(chóng)的RNA生物農(nóng)藥產(chǎn)品在積極研發(fā),并準(zhǔn)備或已經(jīng)提交EPA審批。公司因擁有較為成熟的RNA生產(chǎn)平臺(tái),近年來(lái)得到資本市場(chǎng)的廣泛關(guān)注,從2013年至2020年,獲得數(shù)億美元融資,其中2020年6月16日,D輪超額認(rèn)購(gòu)融資1.02億美元,成為2020年度全球農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域融資排名第二的投融資事件；2021年5月20日,拜耳將其防治蜜蜂狄斯瓦螨(Varroa destructor)的RNAi相關(guān)專(zhuān)利與Greenlight Biosciences共享,授權(quán)該公司進(jìn)行dsRNA合成；2021年9月21日,該公司宣布其在紐約羅徹斯特的制造工廠開(kāi)業(yè),投入使用后,預(yù)計(jì)dsRNA的年產(chǎn)量可達(dá)100噸級(jí)規(guī)模；2021年8月10日,Greenlight Biosciences在無(wú)任何產(chǎn)品商業(yè)化的背景下,與SPAC Environmental Impact Acquisition Crop完成12億美元并購(gòu),在納斯達(dá)克上市。Greenlight Biosciences表示,該交易從SPAC獲得2.82億美元以及1.05億美元的PIPE(上市后私募投資,private investment in public equity)融資。這些收入將用于開(kāi)發(fā)基于RNA的殺蟲(chóng)劑、流感候選疫苗以及其他未被滿足的醫(yī)療需求,該公司預(yù)計(jì)在2022年推出首款產(chǎn)品(https://greenlightbiosciences.com/)。

美國(guó)另外一家專(zhuān)門(mén)從事dsRNA高效、經(jīng)濟(jì)、大規(guī)模生產(chǎn)的公司RNAgri,宣稱(chēng)其dsRNA合成平臺(tái)能夠?qū)sRNA的生產(chǎn)成本控制在1美元/g,該公司于2020年6月18日被RNAissance Ag LLC收購(gòu)。RNAissance Ag LLC是2019年1月24日由投資公司TechAccel LLC(https://techaccel.net/)和Donald Danforth Plant Science Center共同成立的子公司,專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)針對(duì)小菜蛾(Plutella xylostella)的噴霧式RNA生物農(nóng)藥。2021年,由TechAccel LLC在圣路易斯建立新的辦公室(TechAccel LLC和RNAissance Ag共同使用),用于RNA生物農(nóng)藥相關(guān)的小規(guī)模實(shí)驗(yàn)研發(fā)、生產(chǎn)、發(fā)酵(https://www.rnaissanceag.net/)。

韓國(guó)的Genolution公司開(kāi)發(fā)出一種有效程序,通過(guò)發(fā)酵平臺(tái)合成毫克(mg)至千克(kg)規(guī)模的dsRNA(200～800 bp)(http://genolution.co.kr/)。此外,總部位于加拿大溫哥華的Renaissance BioScience公司建立了以釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)發(fā)酵生產(chǎn)dsRNA的技術(shù)平臺(tái),通過(guò)在酵母中表達(dá)針對(duì)不同物種靶標(biāo)基因的dsRNA,用于害蟲(chóng)防控。2021年9月,該公司宣布,基于噴灑的針對(duì)馬鈴薯甲蟲(chóng)(Leptinotarsa decemlineata)的RNA生物農(nóng)藥產(chǎn)品,在一項(xiàng)獨(dú)立測(cè)試中對(duì)幼蟲(chóng)的致死率達(dá)到98.3%,大大降低了馬鈴薯甲蟲(chóng)對(duì)作物造成的損害(https://renaissancebioscience.com/)。

上述公司的主要優(yōu)勢(shì)均集中在dsRNA的生產(chǎn)上。通過(guò)這些公司的不斷開(kāi)發(fā),dsRNA的生產(chǎn)成本從2008年的12,000美元/g降到了2021年的1美元/g。通常情況下,dsRNA的使用量非常低,每英畝(約0.4公頃)僅需1～5 g。由此看來(lái),目前的dsRNA生產(chǎn)成本已經(jīng)完全能夠滿足商業(yè)應(yīng)用。解決了dsRNA的大量生產(chǎn)和價(jià)格問(wèn)題,預(yù)示著RNA生物農(nóng)藥商業(yè)化應(yīng)用的根本問(wèn)題得到了有效解決。

2.1.2  dsRNA遞送研發(fā)相關(guān)公司概況

dsRNA在環(huán)境中的穩(wěn)定性對(duì)于RNA生物農(nóng)藥的應(yīng)用至關(guān)重要。目前已有多家公司專(zhuān)注于解決該問(wèn)題,并開(kāi)發(fā)出了獨(dú)特的RNA包被及制劑平臺(tái)。例如,初創(chuàng)公司AgroSpheres開(kāi)發(fā)了一種專(zhuān)有的生物顆粒平臺(tái),該平臺(tái)由缺乏染色體的小型球形細(xì)胞組成,可以封裝dsRNA,從而減緩dsRNA的降解,同時(shí)增強(qiáng)其在病蟲(chóng)害中的傳遞(https://agrospheres.com/)。近年來(lái),AgroSpheres已經(jīng)獲得多項(xiàng)融資,并與幾家大型全球公司建立合作伙伴關(guān)系；NanoSUR公司開(kāi)發(fā)了一個(gè)專(zhuān)有平臺(tái)來(lái)改良生產(chǎn)的dsRNA,通過(guò)一定的包被,使其成為MdsRNA,能夠提高跨膜效率,防止其被快速降解,進(jìn)而提高RNA生物農(nóng)藥的效率(http://www.nanosur.com/)；Trillium Ag開(kāi)發(fā)了新型農(nóng)業(yè)生物平臺(tái)Agrisomes,能夠通過(guò)對(duì)dsRNA進(jìn)行修飾和組裝,提高dsRNA的靶向性、特異性、遞送效率及穩(wěn)定性,進(jìn)而克服農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中RNAi應(yīng)用的很多關(guān)鍵障礙(http://www.trilliumag.com/)。這些公司研發(fā)的核酸包被平臺(tái),大大提高了dsRNA在環(huán)境中的穩(wěn)定性,從而加快了RNA生物農(nóng)藥的商業(yè)化進(jìn)程。

2.1.3  我國(guó)RNA生物農(nóng)藥應(yīng)用研究現(xiàn)狀

我國(guó)在RNA生物農(nóng)藥研發(fā)領(lǐng)域的起點(diǎn)比較高,最早在2007年,中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院陳曉亞院士團(tuán)隊(duì)與孟山都公司同步作出了具有里程碑意義的研究成果,隨后大量的研究團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域進(jìn)行了各個(gè)層面的深入研究。如中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心苗雪霞團(tuán)隊(duì)在多物種靶標(biāo)基因庫(kù)構(gòu)建、制劑配方優(yōu)化、規(guī)?；a(chǎn)體系以及安全性評(píng)估等領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研究；中國(guó)科學(xué)院微生物研究所郭惠珊團(tuán)隊(duì)利用跨界RNAi技術(shù),構(gòu)建了棉花抗黃萎病體系；中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所王桂榮團(tuán)隊(duì)針對(duì)棉花害蟲(chóng)綠盲蝽(Apolygus lucorum)構(gòu)建了植物介導(dǎo)的RNAi轉(zhuǎn)基因玉米與大豆系統(tǒng)；中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)沈杰團(tuán)隊(duì)通過(guò)納米包被技術(shù)顯著提高了dsRNA的穩(wěn)定性,進(jìn)而提高昆蟲(chóng)RNAi效率；中山大學(xué)張文慶團(tuán)隊(duì)以及山西大學(xué)張建珍團(tuán)隊(duì)針對(duì)褐飛虱(Nilaparvata lugens)和飛蝗(Locusta migratoria)的靶標(biāo)基因篩選均取得了較好的研究進(jìn)展。但是,我國(guó)在成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化及商業(yè)化程度上顯著落后于國(guó)際水平。同時(shí),由于國(guó)內(nèi)大型農(nóng)藥企業(yè)的缺失,目前尚無(wú)成熟的RNA生物農(nóng)藥產(chǎn)品。截至2022年2月,我國(guó)基于RNAi技術(shù)的生物農(nóng)藥企業(yè),僅有上海植生優(yōu)谷生物技術(shù)有限公司在棉蚜(Aphis gossypii)、桃蚜(Myzus persicae)、黃曲條跳甲(Phyllotreta striolata)等害蟲(chóng)的田間測(cè)試均取得了較好的防治效果,同時(shí),在dsRNA規(guī)模化生產(chǎn)方面取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展,計(jì)劃于2023年提交農(nóng)藥登記申請(qǐng)；此外,以上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院首席研究員唐雪明為創(chuàng)始人的硅羿科技(上海)有限公司,于2021年通過(guò)全國(guó)農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)審核,獲得了3張RNA生物農(nóng)藥--″核酸干擾素″命名函。其主要為針對(duì)煙草花葉病毒(tobacco mosaic virus,TMV)的核酸干擾素,目前已經(jīng)進(jìn)入田間測(cè)試階段(https://www.zhongqiwang.cn/index.php?s=/qita/7016.html)。

2.2  RNA生物農(nóng)藥商品化進(jìn)展

RNAi技術(shù)在農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害防治中的應(yīng)用方式主要有兩種：一是通過(guò)轉(zhuǎn)基因手段在植物中表達(dá)針對(duì)病蟲(chóng)害靶標(biāo)基因的dsRNA,從而實(shí)現(xiàn)病蟲(chóng)害防控,是一種以轉(zhuǎn)基因作物為主的植物源保護(hù)劑(plant incorporated protectant,PIP)；二是直接將dsRNA制成噴劑,利用噴灑的方式進(jìn)行害蟲(chóng)防治,即非植物源保護(hù)劑(non plant incorporated protectant,non-PIP)。

2.2.1  植物源保護(hù)劑形式的RNAi產(chǎn)品

針對(duì)植物源保護(hù)劑形式的產(chǎn)品,2017年,孟山都公司(現(xiàn)拜耳)新一代轉(zhuǎn)基因玉米MON87411獲得EPA批準(zhǔn),隨后在多個(gè)國(guó)家獲得種植許可,用于防治玉米根螢葉甲(Diabrotica virgifera)。該產(chǎn)品在玉米中同時(shí)表達(dá)了Bt蛋白(Cry3Bb1),耐除草劑基因cp4 epsps,以及針對(duì)玉米根螢葉甲Snf7的dssnf7,MON87411是國(guó)際上首例在植物中表達(dá)dsRNA的產(chǎn)品。2021年1月21日,拜耳宣布該產(chǎn)品獲得中國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部頒發(fā)的轉(zhuǎn)基因生物安全證書(shū)(進(jìn)口和食品/飼料用途),進(jìn)一步加速了該產(chǎn)品的商業(yè)化進(jìn)程。同時(shí),拜耳預(yù)計(jì)該產(chǎn)品于2022年在美國(guó)進(jìn)行商業(yè)化種植,2023年在加拿大進(jìn)行推廣,未來(lái)幾年內(nèi),推廣1,500萬(wàn)英畝(約600萬(wàn)公頃)。2021年2月9日,澳新食品標(biāo)準(zhǔn)局(FSANZ)批準(zhǔn)基于RNAi的耐除草劑和抗蟲(chóng)玉米產(chǎn)品DP23211用于食品,該轉(zhuǎn)基因玉米同時(shí)表達(dá)了dsDvSSJ1和IPD072Aa蛋白用于防治玉米根蟲(chóng)(Diabrotica spp.)(https://www.foodstandards.gov.au/code/applications/Pages/A1202.aspx)。

此外,還有多個(gè)基于RNAi技術(shù)的轉(zhuǎn)基因植物獲批,進(jìn)行商業(yè)化種植。2014年,JRSimplot的InnateÔ(SPS-ØØE12-8(E12))馬鈴薯在美國(guó)獲準(zhǔn)種植,隨后在馬來(lái)西亞、加拿大、墨西哥、日本、澳大利亞和新西蘭等多個(gè)國(guó)家獲批。該種馬鈴薯攜帶4個(gè)RNAi基因,其中3個(gè)針對(duì)″改善″丙烯酰胺水平,第4個(gè)針對(duì)黑斑病毒控制基因(https://www.isaaa.org/gmapprovaldatabase/event/default.asp?EventID=381)。

2018年,拜耳(孟山都)轉(zhuǎn)基因大豆(MON87705)商業(yè)化(https://www.isaaa.org/gmapprovaldatabase/event/default.asp?EventID=177)。該大豆能夠通過(guò)特定基因修飾改善脂肪酸譜,而且該公司已申請(qǐng)?jiān)撟魑锏膰?guó)際出口。

我國(guó)在植物源保護(hù)劑形式的RNAi產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用方面也取得了較好的研究結(jié)果。中國(guó)科學(xué)院微生物研究所郭惠珊團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于應(yīng)用RNAi技術(shù)進(jìn)行棉花抗黃萎病的研究工作,2019年,該團(tuán)隊(duì)與新疆華晨合豐投資有限公司達(dá)成戰(zhàn)略合作協(xié)議,該公司將在最短時(shí)間內(nèi)資助課題組改善中試、生產(chǎn)性試驗(yàn)以及品種審定等環(huán)節(jié),加速成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化速度。

2.2.2  非植物源保護(hù)劑形式的RNA生物農(nóng)藥

2019年,拜耳向美國(guó)EPA提交了新產(chǎn)品BioDirect,該產(chǎn)品是利用RNAi原理,通過(guò)dsRNA進(jìn)行蜜蜂狄斯瓦螨防治,這是向EPA提交的第一份外源應(yīng)用的RNA生物農(nóng)藥活性成分。2021年5月,拜耳將該部分專(zhuān)利授權(quán)給Greenlight Biosciences進(jìn)行dsRNA的生產(chǎn),新產(chǎn)品預(yù)計(jì)2024年上市。另外,Greenlight Biosciences公司對(duì)外宣布,將在2022年向EPA提交注冊(cè)一種用于防控馬鈴薯甲蟲(chóng)的dsRNA產(chǎn)品。同時(shí),該公司也在積極研發(fā)針對(duì)白粉病以及灰霉病的RNAi產(chǎn)品,預(yù)計(jì)2025年能夠作為第一款殺菌劑進(jìn)行批準(zhǔn)上市。

此外,還有多家公司布局直接噴灑型的RNAi產(chǎn)品。RNAissance Ag LLC在積極開(kāi)發(fā)針對(duì)小菜蛾的噴霧式RNA生物農(nóng)藥；先正達(dá)公司在進(jìn)行馬鈴薯甲蟲(chóng)RNAi殺蟲(chóng)劑的研制,并且預(yù)計(jì)在7～10年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

從目前的研發(fā)狀況來(lái)看,基于RNAi技術(shù)的抗病蟲(chóng)產(chǎn)品在未來(lái)幾年具備上市的可能性。目前,我國(guó)尚無(wú)提交注冊(cè)的RNAi農(nóng)用相關(guān)產(chǎn)品。

03

國(guó)際上對(duì)RNA生物農(nóng)藥相關(guān)政策及解讀

3.1  經(jīng)濟(jì)合作與開(kāi)發(fā)組織(OECD)文件解讀

目前為止,還沒(méi)有任何一個(gè)外源施用的dsRNA殺蟲(chóng)劑被批準(zhǔn)使用,然而,一旦有該類(lèi)產(chǎn)品獲準(zhǔn)上市,會(huì)影響到整個(gè)農(nóng)藥行業(yè)的格局。因此,國(guó)際上相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家及農(nóng)藥公司也在密切關(guān)注RNA生物農(nóng)藥的動(dòng)向。

2019年4月10～12日,經(jīng)濟(jì)合作與開(kāi)發(fā)組織(Organization for Economic Cooperation and Development,OECD)在巴黎組織會(huì)議討論dsRNA作為外用植物保護(hù)劑的使用情況,該會(huì)議由來(lái)自學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和政府的60余名成員參加,出席會(huì)議的國(guó)家包括澳大利亞、奧地利、比利時(shí)、加拿大、捷克共和國(guó)、丹麥、愛(ài)沙尼亞、法國(guó)、德國(guó)、匈牙利、荷蘭、瑞士、英國(guó)和美國(guó),此外,代表歐盟委員會(huì)的相關(guān)專(zhuān)家也出席了會(huì)議。會(huì)議就RNAi相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā),外部使用dsRNA的環(huán)境歸屬問(wèn)題,以及在非目標(biāo)生物(non-target organism,NTO)中的暴露情況進(jìn)行了討論與總結(jié)。2020年9月25日,OECD在Series on Pesticides No.104在線正式發(fā)表″關(guān)于噴灑或外部施用dsRNA殺蟲(chóng)劑的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的考慮″,就OECD會(huì)議內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)。

會(huì)議就噴灑型RNA生物農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行討論,主要包括RNA生物農(nóng)藥結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、商品化類(lèi)型；基于dsRNA的產(chǎn)品監(jiān)管和政策；dsRNA在環(huán)境中的命運(yùn)、對(duì)非靶標(biāo)物種的影響、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、對(duì)人類(lèi)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,并對(duì)一些目前尚不確定的因素進(jìn)行了分析。主要內(nèi)容可概括為如下幾點(diǎn)：

(1)針對(duì)噴灑型RNA生物農(nóng)藥的研發(fā)和應(yīng)用,制劑和配方至關(guān)重要。因?yàn)橄啾扔趥鹘y(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥,dsRNA在環(huán)境中更易于降解,合適的制劑和配方對(duì)于dsRNA的吸收和穩(wěn)定性非常關(guān)鍵。此外,會(huì)議認(rèn)為,現(xiàn)有的評(píng)價(jià)Bt轉(zhuǎn)基因作物穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)可以作為dsRNA相關(guān)產(chǎn)品在進(jìn)行環(huán)境歸宿以及穩(wěn)定性評(píng)估的參考。

(2)RNA產(chǎn)品的環(huán)境命運(yùn)和對(duì)非靶標(biāo)物種的影響至關(guān)重要。會(huì)議討論了生物信息學(xué)在進(jìn)行潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用,由于不同物種對(duì)于dsRNA的攝取方式不同,RNAi機(jī)制不同,因此利用生物信息學(xué)在進(jìn)行脫靶效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的價(jià)值是有限的,單獨(dú)對(duì)于序列的生物信息學(xué)分析不能作為對(duì)非靶標(biāo)物種影響的唯一預(yù)測(cè)指標(biāo),但是其在dsRNA產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段以及對(duì)于非靶標(biāo)物種進(jìn)行研究時(shí)至關(guān)重要。

(3)RNA產(chǎn)品對(duì)人類(lèi)健康及潛在影響問(wèn)題。OECD會(huì)議認(rèn)為,dsRNA作為核酸類(lèi)物質(zhì),與人類(lèi)及其他可能攝取的生物體中的基因序列組成相同。核酸是植物、動(dòng)物性食品和飼料的天然成分,是人類(lèi)和動(dòng)物日常消耗品。同時(shí),人類(lèi)和其他脊椎動(dòng)物中存在顯著的生理和生化屏障,比如唾液及消化道中的核酸酶、胃液中的pH差異、細(xì)胞中的溶酶體等都影響外源dsRNA核酸的攝取。因此,dsRNA對(duì)于人類(lèi)健康來(lái)說(shuō),是相對(duì)安全的。

(4)一些目前尚不確定的問(wèn)題,也可能是影響RNA生物農(nóng)藥的重要因素。比如一些生物中含有RNAi的信號(hào)放大效應(yīng),這會(huì)影響到dsRNA環(huán)境暴露的評(píng)估；不同生物體中不同的RNAi通路相關(guān)機(jī)制,可能產(chǎn)生相應(yīng)的脫靶效應(yīng)；同時(shí),如果隨著dsRNA的大量使用,隨之而來(lái)可能產(chǎn)生對(duì)RNA生物農(nóng)藥的抗性問(wèn)題,也是需要考慮的。

此外,根據(jù)RNAi機(jī)制和作用原理,相比于傳統(tǒng)的化學(xué)農(nóng)藥,以dsRNA為基礎(chǔ)物質(zhì)的生物農(nóng)藥可能需要更長(zhǎng)時(shí)間的見(jiàn)效期,這也是在進(jìn)行環(huán)境及毒理評(píng)估時(shí)應(yīng)該考慮的問(wèn)題。

OECD會(huì)議的召開(kāi),以及相關(guān)工作文件的發(fā)表,說(shuō)明RNA生物農(nóng)藥已經(jīng)逐漸被政府了解、重視,并對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行考慮。這也將進(jìn)一步促進(jìn)RNA生物農(nóng)藥研發(fā)、上市、推廣、應(yīng)用等各個(gè)環(huán)節(jié)。

3.2  歐美一些國(guó)家對(duì)于RNA生物農(nóng)藥的歸類(lèi)

基于RNAi技術(shù)的RNA生物農(nóng)藥具有眾多的優(yōu)勢(shì),相比于傳統(tǒng)的化學(xué)殺蟲(chóng)劑,其具有更強(qiáng)的特異性,且容易在環(huán)境中降解,因此,是一種綠色無(wú)污染的生物農(nóng)藥。另外其研發(fā)較易,開(kāi)發(fā)費(fèi)用低,技術(shù)層面的問(wèn)題較易解決,但在其商業(yè)化應(yīng)用之前,仍需要經(jīng)過(guò)不同國(guó)家相關(guān)部門(mén)的安全評(píng)估和授權(quán)程序。

3.2.1  美國(guó)對(duì)RNA生物農(nóng)藥的歸類(lèi)及安全性評(píng)價(jià)

針對(duì)植物中表達(dá)dsRNA的植物源保護(hù)劑,美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(U.S. EPA)已經(jīng)批準(zhǔn)拜耳的轉(zhuǎn)基因玉米MON87411,該轉(zhuǎn)基因玉米同時(shí)表達(dá)Cry3Bb1、CP4EPSPS及dsDvSnf7。EPA針對(duì)MON87411中產(chǎn)生的成分dsDvSnf7作為生物化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行了環(huán)境持久性研究,評(píng)估了其在陸地及水環(huán)境中的歸宿,同時(shí)評(píng)估了針對(duì)非靶標(biāo)生物鳥(niǎo)類(lèi)、哺乳動(dòng)物、淡水無(wú)脊椎動(dòng)物、淡水魚(yú)、海洋和河口魚(yú)類(lèi)及無(wú)脊椎動(dòng)物,非靶標(biāo)昆蟲(chóng)、蜜蜂及其他無(wú)脊椎動(dòng)物的毒性及安全性。筆者注意到,在進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí),某些物種只用到了生物信息學(xué)分析的方法,并以分析結(jié)果作為環(huán)境評(píng)估的依據(jù)。比如,對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)的紅隼、石鴿和綠頭鴨,哺乳動(dòng)物中的肉牛、家養(yǎng)狗、馬、家鼠、挪威大鼠、豬,蜜蜂和大黃蜂基因組進(jìn)行了生物信息學(xué)分析。dsDvSnf7對(duì)非靶標(biāo)物種的影響主要是對(duì)廣泛類(lèi)群以及最有可能受到影響的物種的測(cè)試,主要評(píng)估了包括物種生存、生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖在內(nèi)的各項(xiàng)影響,并選擇足夠長(zhǎng)的時(shí)間評(píng)估潛在的不良反應(yīng)。同時(shí),考慮到實(shí)驗(yàn)中dsRNA可能降解的問(wèn)題,采取了足夠高的濃度進(jìn)行測(cè)定。EPA的結(jié)論顯示,dsDvSnf7不太可能對(duì)非靶標(biāo)物種具有生物學(xué)意義上的影響(https://www.epa.gov/sap/meeting-materialsjanuary-28-2014-scientific-advisory-panel,https://www.epa.gov/sap/meeting-materials-september-27-28-2016-scientific-advisory-panel)。值得注意的是,EPA對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程中,大量的測(cè)試并不是通過(guò)轉(zhuǎn)基因植物或者植物提取物,而是通過(guò)合成游離的dsDvSnf7進(jìn)行的,這也為未來(lái)基于直接利用dsRNA生物農(nóng)藥的環(huán)境評(píng)估提供了一個(gè)參考。

針對(duì)直接使用的非植物源RNA生物農(nóng)藥,目前尚未有產(chǎn)品獲得EPA批準(zhǔn)。在美國(guó),針對(duì)各類(lèi)型的此種產(chǎn)品,主要由《聯(lián)邦殺蟲(chóng)劑、殺菌劑和滅鼠劑法》(FIFRA)和《聯(lián)邦食品、藥品和化妝品法》(FFDCA)進(jìn)行農(nóng)藥的規(guī)范和管理,并授權(quán)EPA對(duì)農(nóng)藥進(jìn)行登記與評(píng)估。所有的殺蟲(chóng)產(chǎn)品需要經(jīng)過(guò)EPA注冊(cè)、登記,才能進(jìn)行后續(xù)的生產(chǎn)、運(yùn)輸和銷(xiāo)售。田間測(cè)試也需要經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)使用許可,EPA評(píng)估農(nóng)藥最終使用產(chǎn)品的注冊(cè),并對(duì)活性成分和實(shí)際產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)估。美國(guó)多數(shù)州參考EPA的審查數(shù)據(jù)和結(jié)論,但是也有少數(shù)幾個(gè)州需要向其提交數(shù)據(jù),進(jìn)行隨后的評(píng)估。

針對(duì)噴灑型的dsRNA產(chǎn)品,由于目前尚未有產(chǎn)品被批準(zhǔn)上市,因此,并沒(méi)有關(guān)于噴灑型dsRNA類(lèi)農(nóng)藥的明確歸類(lèi)問(wèn)題。但是,基于上述美國(guó)對(duì)植物源RNA生物農(nóng)藥的檢測(cè)和管理可以看出,美國(guó)EPA更傾向于將其作為生化殺蟲(chóng)劑進(jìn)行相關(guān)的要求,關(guān)于這一點(diǎn),可以參照EPA頒布的″聯(lián)邦法規(guī)第40篇(CFR)第158部分″,以及″Subpart U-Biochemical Pesticides of 40 CFR Part 158″的數(shù)據(jù)要求,對(duì)農(nóng)藥活性成分和產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)估。

3.2.2  歐盟及其他國(guó)家對(duì)RNA生物農(nóng)藥的歸類(lèi)及相關(guān)政策

在歐盟,任何植物保護(hù)產(chǎn)品(plant protection products,PPP)(農(nóng)藥),均需要對(duì)其活性物質(zhì)和最終產(chǎn)品進(jìn)行授權(quán),其中活性物質(zhì)的授權(quán)是植物保護(hù)產(chǎn)品(農(nóng)藥)授權(quán)的先決條件。歐盟委員會(huì)(European Commission)依托歐洲食品安全局(European Food Safety Authority,EFSA)對(duì)活性物質(zhì)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與指導(dǎo)。此外,OECD、歐洲和地中海地區(qū)植物保護(hù)組織(European and Mediterranean Plant Protection Organization,EPPO)和EFSA編制的指導(dǎo)文件對(duì)這些法規(guī)進(jìn)行了補(bǔ)充,描述了活性物質(zhì)和農(nóng)藥產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法學(xué)要求。

在歐盟,主要將PPP分為化學(xué)品、微生物以及基礎(chǔ)物質(zhì),并沒(méi)有美國(guó)以及中國(guó)農(nóng)藥分類(lèi)體系中生物農(nóng)藥這個(gè)類(lèi)別,由于dsRNA的PPP并不屬于微生物以及基礎(chǔ)物質(zhì)范疇,目前還沒(méi)有任何具體的指導(dǎo)文件定義基于dsRNA的PPP授權(quán),但是OECD(2020)給出了一定的指導(dǎo)意見(jiàn)。目前基于dsRNA的PPP在歐盟仍被視為化學(xué)PPP,但也有可能會(huì)根據(jù)具體情況決定對(duì)特定關(guān)注領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行豁免或者調(diào)整。

盡管目前還沒(méi)有針對(duì)dsRNA產(chǎn)品的法規(guī)政策,但在歐盟,以dsRNA作為活性物質(zhì)的PPP應(yīng)用預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)。因此,歐盟主管當(dāng)局應(yīng)開(kāi)始深入討論未來(lái)如何充分評(píng)估此類(lèi)產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)。目前,EFSA將RNA生物農(nóng)藥風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估定義為安全,因?yàn)閲姙⒌膁sRNA對(duì)動(dòng)物、人類(lèi)造成的風(fēng)險(xiǎn)很低。具有決定性的論點(diǎn)認(rèn)為,由于噴灑dsRNA需要克服較多的生物和物理屏障,因此,口服RNAi產(chǎn)品對(duì)于干擾人類(lèi)基因表達(dá)的概率很低,造成風(fēng)險(xiǎn)的可能也很小。

2018年5月,新西蘭環(huán)境保護(hù)局決策委員會(huì)(the Decision-Making Committee of the New Zeal and Environmental Protection Authority)發(fā)布了一份公告,結(jié)論是用dsRNA處理(包括攝取、吸入和吸收)的真核細(xì)胞或者生物體不屬于新的生物。因?yàn)橥ㄟ^(guò)dsRNA處理真核生物,并不能修飾及改變其染色體DNA,也不能產(chǎn)生可遺傳的變異,不屬于新的生物體,因此,無(wú)需進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。同時(shí),新西蘭初級(jí)產(chǎn)業(yè)部(the Ministry of Primary Industries)將RNA列入″可忽略不計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)登記冊(cè)″。因此,在新西蘭,任何人都可以在開(kāi)放環(huán)境中使用任何dsRNA材料處理真核生物(尚未被列為生物安全威脅),而無(wú)需任何事先批準(zhǔn)。

04

RNA生物農(nóng)藥亟需解決的問(wèn)題

4.1  RNA生物農(nóng)藥技術(shù)層面需要解決的問(wèn)題

依據(jù)目前的研發(fā)進(jìn)度,RNA生物農(nóng)藥極有可能在未來(lái)幾年上市。目前來(lái)看,RNA生物農(nóng)藥在技術(shù)層面上還有一些問(wèn)題需要解決。

4.1.1  高效RNAi靶標(biāo)基因的篩選

RNA生物農(nóng)藥優(yōu)勢(shì)之一是利用低劑量dsRNA即能夠引起高效RNAi效應(yīng),因此,獲得目標(biāo)生物高效致死的RNAi靶標(biāo)基因是研制RNA生物農(nóng)藥的關(guān)鍵。目前對(duì)于靶標(biāo)基因的篩選和獲得,可以通過(guò)以下幾種方式：(1)已知的病蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的關(guān)鍵基因,作為可能的靶標(biāo)基因進(jìn)行篩選；(2)通過(guò)相近物種中已知的高效靶標(biāo)基因的同源序列基因進(jìn)行篩選；(3)通過(guò)測(cè)序技術(shù),對(duì)病蟲(chóng)不同組織、不同發(fā)育階段基因進(jìn)行研究和篩選,從而獲得高效致死作用的靶標(biāo)基因。通過(guò)這些方式,已經(jīng)獲得多個(gè)重要害蟲(chóng)的靶標(biāo)基因。但是,在篩選靶標(biāo)基因的同時(shí),也發(fā)現(xiàn)不同種類(lèi)昆蟲(chóng)RNAi效率不同。比如,相比于鞘翅目、直翅目昆蟲(chóng),鱗翅目昆蟲(chóng)RNAi效率較低,高效致死作用的靶標(biāo)基因篩選也相對(duì)困難。這可能是由于昆蟲(chóng)自身特異基因、中腸環(huán)境、RNAi通路機(jī)制存在差異所導(dǎo)致。在針對(duì)此類(lèi)昆蟲(chóng)篩選靶標(biāo)基因時(shí),就需要綜合考慮。由于同一靶標(biāo)基因在不同物種中行使的功能并不完全一致、不同作用機(jī)制的靶標(biāo)基因抗性程度可能存在差異、不同物種中RNAi作用機(jī)制存在差異,而這些都是影響靶標(biāo)基因作用效果的重要因素,因此,在選擇靶標(biāo)基因的過(guò)程中均需考慮。

4.1.2  dsRNA的生產(chǎn)成本

dsRNA合成成本是RNA生物農(nóng)藥能否在田間施用的至關(guān)重要的因素。合成dsRNA主要包括化學(xué)合成、體外合成以及微生物發(fā)酵合成3種方式?；瘜W(xué)合成成本高,并且隨著dsRNA合成長(zhǎng)度的增加,合成錯(cuò)誤率增加,一般僅適用于實(shí)驗(yàn)室研究的小劑量使用,而不適合大規(guī)模生產(chǎn)；體外無(wú)細(xì)胞系統(tǒng)的合成方式主要通過(guò)表達(dá)dsRNA的元件,之后通過(guò)對(duì)合成體系進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化,進(jìn)行體外合成并純化。目前,基于此種合成方法,美國(guó)Greenlight Biosciences公司研發(fā)了無(wú)細(xì)胞合成體系,能夠?qū)sRNA的合成成本控制在1美元/g以內(nèi),其成本已經(jīng)能夠滿足田間規(guī)?；瘧?yīng)用的要求；利用微生物發(fā)酵表達(dá)合成dsRNA也是目前可能規(guī)?；瘧?yīng)用的方式之一,已在包括大腸桿菌(Escherichia coli)、釀酒酵母、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)等多種底盤(pán)細(xì)胞中構(gòu)建并得到合成dsRNA的菌株,通過(guò)提取微生物發(fā)酵產(chǎn)物或者將微生物滅活后處理相關(guān)的靶標(biāo)生物,均能夠產(chǎn)生相應(yīng)的RNAi表型。例如加拿大Renaissance BioScience公司通過(guò)專(zhuān)屬的酵母載體表達(dá)dsRNA,飼喂馬鈴薯甲蟲(chóng),能夠精準(zhǔn)地抑制靶標(biāo)基因的表達(dá),并且對(duì)馬鈴薯甲蟲(chóng)致死率高達(dá)98.3%,達(dá)到保護(hù)植株的功效。

4.1.3  dsRNA的穩(wěn)定性

dsRNA屬于核酸類(lèi)物質(zhì),在復(fù)雜的大田環(huán)境(pH、光照、雨水、微生物等)中或者存在核酸酶的情況下,極其容易發(fā)生降解。因此,RNA生物農(nóng)藥的穩(wěn)定性及貨架期對(duì)于此類(lèi)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)至關(guān)重要。目前,已經(jīng)有多種手段提高dsRNA的穩(wěn)定性。例如,通過(guò)納米包被,顯著提高dsRNA的穩(wěn)定性；通過(guò)BioClay的包被,能夠顯著提高dsRNA在葉片上的存在時(shí)長(zhǎng),增加噴灑型dsRNA的作用效率。同時(shí),也有多家公司專(zhuān)門(mén)開(kāi)展針對(duì)dsRNA穩(wěn)定性的各種助劑以及納米顆粒的研發(fā),結(jié)果顯示,添加各種輔助產(chǎn)品可顯著增加dsRNA在環(huán)境及靶標(biāo)生物體內(nèi)的穩(wěn)定性。

4.1.4  其他問(wèn)題

除上述幾個(gè)主要問(wèn)題外,RNA生物農(nóng)藥的遞送效率、RNA生物農(nóng)藥在進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)殘留量的檢測(cè)等均為該類(lèi)農(nóng)藥應(yīng)用之前亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。隨著科研機(jī)構(gòu)、相關(guān)企業(yè)以及投資機(jī)構(gòu)對(duì)該領(lǐng)域的進(jìn)一步深耕,相信這些問(wèn)題能夠迎刃而解,從而推動(dòng)RNA生物農(nóng)藥的早日推廣使用。

4.2  RNA生物農(nóng)藥的環(huán)境評(píng)估及政策層面需要解決的問(wèn)題

RNA生物農(nóng)藥能否早日實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用,除了技術(shù)層面的問(wèn)題之外,還面臨著可能的環(huán)境及政策層面需要解決的問(wèn)題。

RNA生物農(nóng)藥在獲得農(nóng)藥許可證書(shū)之前,需要進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。主要包括評(píng)估應(yīng)用過(guò)程中釋放的dsRNA在環(huán)境中的存在及降解情況,對(duì)非靶標(biāo)物種的影響,以及對(duì)人類(lèi)健康存在的可能風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于dsRNA含量,目前在實(shí)驗(yàn)室條件下主要采用分光光度計(jì)、瓊脂糖凝膠電泳及PCR進(jìn)行檢測(cè),需要相對(duì)專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。由于不同檢測(cè)方法的靈敏度存在差異,因此需要研發(fā)針對(duì)環(huán)境中痕量dsRNA的簡(jiǎn)便、快速、高靈敏度檢測(cè)方法。目前,通過(guò)放射性同位素32P標(biāo)記的方法,可以顯著提高環(huán)境中dsRNA的檢測(cè)靈敏度。在對(duì)非靶標(biāo)物種的影響方面,除了采用傳統(tǒng)的急性及慢性毒理檢測(cè)手段之外,根據(jù)RNAi的作用機(jī)制(dsRNA僅對(duì)能夠良好匹配的目標(biāo)mRNA產(chǎn)生抑制作用),能否利用生物信息學(xué)手段對(duì)非靶標(biāo)物種的整個(gè)基因組序列進(jìn)行分析,預(yù)測(cè)目標(biāo)dsRNA對(duì)于非靶標(biāo)物種的可能影響？這種檢測(cè)方法的可信度以及能否作為一種技術(shù)手段或參考應(yīng)用于RNA生物農(nóng)藥的環(huán)境毒理檢測(cè),也是需要深入探討的重要問(wèn)題。

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總結(jié)與展望

RNA生物農(nóng)藥具有眾多優(yōu)勢(shì)：(1)利用RNAi技術(shù)可以針對(duì)某種病害或蟲(chóng)害設(shè)計(jì)物種專(zhuān)一性RNA生物農(nóng)藥,同時(shí)不影響非靶標(biāo)生物；(2)可以利用物種間的共有靶標(biāo)設(shè)計(jì)出針對(duì)多個(gè)物種的種間廣譜性RNA生物農(nóng)藥；(3)以dsRNA為主體形式的制劑在環(huán)境中能夠快速降解,在保證防治效率的前提下,殘留和環(huán)境污染問(wèn)題幾乎可以忽略；(4)該技術(shù)只是暫時(shí)關(guān)閉害蟲(chóng)某個(gè)基因的表達(dá),沒(méi)有改變生物體自身的基因組,不會(huì)產(chǎn)生可遺傳的變異,因此幾乎不影響生態(tài)系統(tǒng)；(5)靶標(biāo)基因的可替代性較高,不容易產(chǎn)生抗藥性；(6)RNA生物農(nóng)藥產(chǎn)品制劑具有純度高、起效快、無(wú)毒、無(wú)污染、防控范圍廣、價(jià)格低廉等化學(xué)農(nóng)藥和常規(guī)微生物農(nóng)藥所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中擁有比較明顯的優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)前RNA生物農(nóng)藥在全世界范圍內(nèi)發(fā)展迅猛,已有兩例基于轉(zhuǎn)基因的產(chǎn)品(MON87411和DP23211)批準(zhǔn)上市,基于直接噴灑型的RNA生物農(nóng)藥,盡管沒(méi)有相應(yīng)的產(chǎn)品,但是,國(guó)際上多家農(nóng)化巨頭公司均有相關(guān)產(chǎn)品的大規(guī)模布局,預(yù)期近幾年會(huì)有相關(guān)的產(chǎn)品上市,而我國(guó)在此領(lǐng)域尚處于起步階段。RNA生物農(nóng)藥作為農(nóng)藥史上革命性產(chǎn)品,將是我國(guó)在農(nóng)藥領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)彎道超車(chē)的一次重要機(jī)遇。同時(shí),RNA生物農(nóng)藥如何使用,環(huán)境釋放風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等均是至關(guān)重要的問(wèn)題,需要進(jìn)行充分的調(diào)研和商討。并且,針對(duì)直接噴灑型的RNA生物農(nóng)藥,目前可以通過(guò)微生物發(fā)酵獲得,也可以通過(guò)體外直接合成dsRNA產(chǎn)品,那么,對(duì)于兩種來(lái)源的dsRNA,能否歸于同一個(gè)類(lèi)型,需要管理機(jī)構(gòu)充分考慮并進(jìn)行規(guī)范管理。目前,影響我國(guó)RNA生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)化的瓶頸有兩個(gè)：一是dsRNA的低成本規(guī)模化生產(chǎn)；二是相關(guān)政策的制訂及應(yīng)用許可。因此,加速推進(jìn)我國(guó)在RNA生物農(nóng)藥領(lǐng)域的深度布局,快速形成一批具有核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新興農(nóng)藥公司,有助于樹(shù)立我國(guó)在該領(lǐng)域的國(guó)際地位。目前,我國(guó)已經(jīng)將RNA生物農(nóng)藥作為優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域,這說(shuō)明,政府部門(mén)也已經(jīng)注意到RNA農(nóng)藥的發(fā)展前景,并對(duì)此進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)劃,這無(wú)疑對(duì)于RNA生物農(nóng)藥的發(fā)展是利好消息。當(dāng)然,快速推動(dòng)RNA生物農(nóng)藥的發(fā)展與問(wèn)世,還需要政府部門(mén)充分考慮我國(guó)的現(xiàn)狀,并積極制定相關(guān)的政策法規(guī),同時(shí),也需要國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)具有前瞻性視野,進(jìn)行長(zhǎng)期布局,并吸引民間資本進(jìn)行規(guī)模化的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,以快速推動(dòng)RNA生物農(nóng)藥的應(yīng)用和商品化。