2023年9月29日，美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（US EPA）擬建議批準(zhǔn)全球首款基于外源噴灑型的RNA干擾（RNAi）生物農(nóng)藥Ledprona，作為特殊類(lèi)型的新有效成分，其有效期為3年。目前Ledprona已進(jìn)入為期15天的公眾評(píng)議，公眾評(píng)議截止期至2023年10月14日。
RNAi生物農(nóng)藥的作用機(jī)理 Ledprona為美國(guó)GreenLight Bioscience公司開(kāi)發(fā)的RNAi生物農(nóng)藥有效成分，對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品商品名為“CalanthaTM”。CalanthaTM含有規(guī)格濃度為0.8%雙鏈RNA（double-strand RNA）“Ledprona”作為新型有效成分，用于防治科羅拉多馬鈴薯甲蟲(chóng)（Colorado Potato Beetle, CPB; 學(xué)名：Leptinotarsa decemlineata）。 與其他RNAi生物農(nóng)藥類(lèi)似，該產(chǎn)品的作用機(jī)理是通過(guò)dsRNA激活RNA干擾機(jī)制來(lái)誘導(dǎo)昆蟲(chóng)的死亡，其中dsRNA靶向的mRNA序列為科羅拉多馬鈴薯甲蟲(chóng)蛋白酶亞基Beta type-5（Colorado Potato Beetle Proteasome subunit beta type-5, PSMB5），若含有該dsRNA的殺蟲(chóng)劑在田間作物葉面噴灑后，CPB幼蟲(chóng)或成蟲(chóng)經(jīng)口攝入含此dsRNA的作物，攝入的dsRNA會(huì)激活RNA干擾機(jī)制，然后引起對(duì)應(yīng)mRNA的降解，從而在轉(zhuǎn)錄水平上進(jìn)一步影響后續(xù)對(duì)PSMB5蛋白的表達(dá)下調(diào)。 由于PSMB5在甲蟲(chóng)中屬于關(guān)鍵的管家基因（Housekeeping gene），負(fù)責(zé)調(diào)控CPB中蛋白的準(zhǔn)確折疊，所以PSMB5的表達(dá)下調(diào)最終會(huì)導(dǎo)致CPB的死亡。 RNAi作用機(jī)理：在動(dòng)物和植物中的基因沉默的差異性 (來(lái)源：Retrovirology, 2006, 3: 1-11) 噴灑型RNAi生物農(nóng)藥符合農(nóng)藥定義 構(gòu)成Ledprona的dsRNA并未經(jīng)任何化學(xué)修飾，其與天然存在的相應(yīng)dsRNA本質(zhì)上是一種物質(zhì)，且該dsRNA產(chǎn)生殺蟲(chóng)活性所誘導(dǎo)的RNA干擾現(xiàn)象在真核生物中普遍存在。 US EPA早在2015年就已批準(zhǔn)登記了首款基于dsRNA的植物嵌入式農(nóng)藥（Plant-incorporated protectant, PIP，即轉(zhuǎn)基因植物農(nóng)藥）DvSnf7（由拜耳/孟山都開(kāi)發(fā)），該P(yáng)IP用于防治西方玉米根蟲(chóng)（western corn rootworm），其原理是通過(guò)基因工程手段能夠讓作物體內(nèi)自行生產(chǎn)具有殺蟲(chóng)活性的dsRNA。但Ledprona與DvSnf7不同，US EPA明確認(rèn)為L(zhǎng)edprona應(yīng)歸類(lèi)為噴灑型殺蟲(chóng)制劑的范疇，并應(yīng)按照農(nóng)藥的登記要求來(lái)產(chǎn)生數(shù)據(jù)資料并進(jìn)行評(píng)估。 RNAi生物農(nóng)藥的安全性評(píng)估要點(diǎn)與難點(diǎn) 在明確RNAi生物農(nóng)藥的農(nóng)藥定義后，GreenLight與US EPA商議后確定以美國(guó)生物化學(xué)農(nóng)藥的數(shù)據(jù)要求為基礎(chǔ)，再在此基礎(chǔ)上根據(jù)RNAi生物農(nóng)藥的特點(diǎn)來(lái)調(diào)整Ledprona登記所需的數(shù)據(jù)要求。 健康毒理 在健康毒理方面，由于已有眾多的研究表明未經(jīng)化學(xué)修飾的dsRNA不易穿透生物屏障（如皮膚、腸道等），且dsRNA在體內(nèi)易降解，因此dsRNA不太可能被人體吸收并產(chǎn)生系統(tǒng)毒性，因此US EPA同意GreenLight豁免了亞急/亞慢、生殖發(fā)育、致癌性、遺傳毒性等絕大多數(shù)健康毒理試驗(yàn)資料，而在健康毒理方面數(shù)據(jù)資料的主要構(gòu)成為急性6項(xiàng)毒性試驗(yàn)，主要目的是用以確定有效成分和制劑產(chǎn)品的危害分類(lèi)。 其余的試驗(yàn)資料均為非常規(guī)資料或公開(kāi)來(lái)源的文獻(xiàn)資料，這些目的是進(jìn)一步驗(yàn)證dsRNA（1）不易透過(guò)生物屏障、（2）易在人體內(nèi)降解、（3）不易在人體內(nèi)產(chǎn)生脫靶效應(yīng)（基于生物信息學(xué)分析）以及（4）不易產(chǎn)生免疫原性注。 生態(tài)毒理 在生態(tài)毒理方面，由于Ledprona靶向的為節(jié)肢動(dòng)物科羅拉多馬鈴薯甲蟲(chóng)，因此US EPA同意GreenLight將生態(tài)毒理的評(píng)估重點(diǎn)放在對(duì)節(jié)肢動(dòng)物以及類(lèi)似的環(huán)節(jié)動(dòng)物（如蚯蚓）。由于RNAi生物農(nóng)藥具有防治譜窄的特點(diǎn)，整體對(duì)這些動(dòng)物的生態(tài)毒理評(píng)估分為非特異性毒性和特異性毒性兩個(gè)方面。 在非特異性毒性方面，主要的作用機(jī)理是由于外源dsRNA在這些生物體內(nèi)過(guò)載或引起免疫毒性所引起的，對(duì)Ledprona非特異性毒性的評(píng)估方面主要采用了美國(guó)農(nóng)藥法規(guī)中常規(guī)的模式動(dòng)物。 在特異性毒性方面，由于RNAi生物農(nóng)藥防治譜窄，主要需要明確Ledprona對(duì)所防治的科羅拉多馬鈴薯甲蟲(chóng)的近緣種是否會(huì)產(chǎn)生顯著的毒性效應(yīng)，GreenLight首先采用了生物信息學(xué)的技術(shù)進(jìn)行對(duì)靶向的基因進(jìn)行序列匹配，然后再根據(jù)序列的相似程度對(duì)能獲取開(kāi)展試驗(yàn)的甲蟲(chóng)進(jìn)一步驗(yàn)證了Ledprona對(duì)它們的生物活性。 除此之外，由于美國(guó)《瀕危物種保護(hù)法》的需要，GreenLight也根據(jù)US EPA的要求對(duì)使用地區(qū)所列入的瀕危物種的潛在危害進(jìn)行了充分評(píng)估。 環(huán)境歸趨 GreenLight也開(kāi)展了兩項(xiàng)非同位素標(biāo)記的環(huán)境歸趨試驗(yàn)，根據(jù)此項(xiàng)數(shù)據(jù)并結(jié)合了公開(kāi)來(lái)源的文獻(xiàn)資料，綜合表明Ledprona這一dsRNA有效成分在環(huán)境介質(zhì)中的半衰期較低且易降解為低風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)。在這些試驗(yàn)中，為了對(duì)環(huán)境介質(zhì)中的有效成分進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)，也采用了新型的核酸檢測(cè)方法。 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 最后，基于已有的健康毒理和生態(tài)毒理，US EPA通過(guò)暴露評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估確認(rèn)了Ledprona膳食風(fēng)險(xiǎn)、飲用水暴露風(fēng)險(xiǎn)、非職業(yè)或居民健康風(fēng)險(xiǎn)、累積效應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)、人群風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)均可接受。Ledprona對(duì)施藥人員也不存在相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)，但建議佩戴相應(yīng)的個(gè)人防護(hù)措施（PPE）。除此之外，由于毒性和暴露量均較低，因此可以豁免對(duì)Ledprona的殘留限量要求。 RNAi生物農(nóng)藥是“十四五”期間的優(yōu)先發(fā)展品種，中國(guó)亟待商業(yè)化 作為一種安全、綠色、高效且易降解的新型生物農(nóng)藥，RNAi生物農(nóng)藥目前已列入《“十四五”全國(guó)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，并確定為優(yōu)先發(fā)展的農(nóng)藥品種。作為一種跨時(shí)代的技術(shù)，采用RNAi技術(shù)的這一生物農(nóng)藥防治譜極窄、研發(fā)周期較快，符合綠色農(nóng)藥的定義。RNAi生物農(nóng)藥將大大增強(qiáng)我國(guó)病害防治的手段，為保障糧食安全、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、生態(tài)環(huán)境安全發(fā)揮重要作用。 現(xiàn)階段，我國(guó)已有多家企業(yè)同步跟進(jìn)RNAi生物農(nóng)藥的研發(fā)，在病蟲(chóng)害靶標(biāo)開(kāi)發(fā)與機(jī)理研究、大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)（如合成生物學(xué)技術(shù)）、遞送系統(tǒng)（如納米技術(shù)）等均有重大進(jìn)展，對(duì)于RNAi生物農(nóng)藥的發(fā)展亟需進(jìn)一步的政策引導(dǎo)來(lái)推進(jìn)中國(guó)的商業(yè)化。 RNAi農(nóng)藥的生產(chǎn)與應(yīng)用 注：作為外源生物大分子如蛋白、核酸等，若通過(guò)生物屏障進(jìn)入人體內(nèi)易產(chǎn)生免疫原性，因此生物大分子的免疫毒性是醫(yī)藥非臨床毒理研究中關(guān)注的重點(diǎn)。但不同于生物醫(yī)藥大分子，較為充分的證據(jù)表明未經(jīng)修飾和未利用有效遞送系統(tǒng)的生物大分子（如RNAi生物農(nóng)藥）不太可能進(jìn)入人體內(nèi)，因此對(duì)人體產(chǎn)生免疫毒性的可能性較低。對(duì)此，GreenLight采用了工廠調(diào)查的方式來(lái)研究RNAi生物農(nóng)藥生產(chǎn)工人是否由于暴露潛在的dsRNA而產(chǎn)生超敏反應(yīng)，間接的來(lái)支持RNAi生物農(nóng)藥不易產(chǎn)生免疫毒性。 原文鏈接：https://www.reach24h.com/agrochemical/industry-news/rna-biopesticides-registration
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