2023年9月29日,，美國環(huán)境保護署（US EPA）擬建議批準全球首款基于外源噴灑型的RNA干擾（RNAi）生物農(nóng)藥Ledprona,，作為特殊類型的新有效成分,，其有效期為3年,。目前Ledprona已進入為期15天的公眾評議,，公眾評議截止期至2023年10月14日。
RNAi生物農(nóng)藥的作用機理 Ledprona為美國GreenLight Bioscience公司開發(fā)的RNAi生物農(nóng)藥有效成分，對應(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（Colorado Potato Beetle, CPB; 學(xué)名：Leptinotarsa decemlineata）,。 與其他RNAi生物農(nóng)藥類似,，該產(chǎn)品的作用機理是通過dsRNA激活RNA干擾機制來誘導(dǎo)昆蟲的死亡，其中dsRNA靶向的mRNA序列為科羅拉多馬鈴薯甲蟲蛋白酶亞基Beta type-5（Colorado Potato Beetle Proteasome subunit beta type-5, PSMB5）,，若含有該dsRNA的殺蟲劑在田間作物葉面噴灑后,，CPB幼蟲或成蟲經(jīng)口攝入含此dsRNA的作物，攝入的dsRNA會激活RNA干擾機制,，然后引起對應(yīng)mRNA的降解,，從而在轉(zhuǎn)錄水平上進一步影響后續(xù)對PSMB5蛋白的表達下調(diào)。 由于PSMB5在甲蟲中屬于關(guān)鍵的管家基因（Housekeeping gene）,，負責(zé)調(diào)控CPB中蛋白的準確折疊,，所以PSMB5的表達下調(diào)最終會導(dǎo)致CPB的死亡。 RNAi作用機理：在動物和植物中的基因沉默的差異性 (來源：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/孟山都開發(fā)）,，該PIP用于防治西方玉米根蟲（western corn rootworm），其原理是通過基因工程手段能夠讓作物體內(nèi)自行生產(chǎn)具有殺蟲活性的dsRNA,。但Ledprona與DvSnf7不同,，US EPA明確認為Ledprona應(yīng)歸類為噴灑型殺蟲制劑的范疇，并應(yīng)按照農(nóng)藥的登記要求來產(chǎn)生數(shù)據(jù)資料并進行評估。 RNAi生物農(nóng)藥的安全性評估要點與難點 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)藥的特點來調(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項毒性試驗,，主要目的是用以確定有效成分和制劑產(chǎn)品的危害分類,。 其余的試驗資料均為非常規(guī)資料或公開來源的文獻資料，這些目的是進一步驗證dsRNA（1）不易透過生物屏障,、（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)肢動物科羅拉多馬鈴薯甲蟲,，因此US EPA同意GreenLight將生態(tài)毒理的評估重點放在對節(jié)肢動物以及類似的環(huán)節(jié)動物（如蚯蚓）。由于RNAi生物農(nóng)藥具有防治譜窄的特點,，整體對這些動物的生態(tài)毒理評估分為非特異性毒性和特異性毒性兩個方面,。 在非特異性毒性方面，主要的作用機理是由于外源dsRNA在這些生物體內(nèi)過載或引起免疫毒性所引起的,，對Ledprona非特異性毒性的評估方面主要采用了美國農(nóng)藥法規(guī)中常規(guī)的模式動物,。 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對所防治的科羅拉多馬鈴薯甲蟲的近緣種是否會產(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)進行對靶向的基因進行序列匹配，然后再根據(jù)序列的相似程度對能獲取開展試驗的甲蟲進一步驗證了Ledprona對它們的生物活性,。 除此之外,，由于美國《瀕危物種保護法》的需要，GreenLight也根據(jù)US EPA的要求對使用地區(qū)所列入的瀕危物種的潛在危害進行了充分評估,。 環(huán)境歸趨 GreenLight也開展了兩項非同位素標記的環(huán)境歸趨試驗,，根據(jù)此項數(shù)據(jù)并結(jié)合了公開來源的文獻資料，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)險物質(zhì),。在這些試驗中,，為了對環(huán)境介質(zhì)中的有效成分進行準確的檢測,，也采用了新型的核酸檢測方法。 風(fēng)險評估 最后,，基于已有的健康毒理和生態(tài)毒理,，US EPA通過暴露評估和風(fēng)險評估確認了Ledprona膳食風(fēng)險、飲用水暴露風(fēng)險,、非職業(yè)或居民健康風(fēng)險,、累積效應(yīng)風(fēng)險、人群風(fēng)險和環(huán)境風(fēng)險均可接受,。Ledprona對施藥人員也不存在相應(yīng)風(fēng)險,，但建議佩戴相應(yīng)的個人防護措施（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)藥將大大增強我國病害防治的手段,，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,，我國已有多家企業(yè)同步跟進RNAi生物農(nóng)藥的研發(fā),，在病蟲害靶標開發(fā)與機理研究、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)）等均有重大進展,，對于RNAi生物農(nóng)藥的發(fā)展亟需進一步的政策引導(dǎo)來推進中國的商業(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,，若通過生物屏障進入人體內(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,。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）不太可能進入人體內(nèi),，因此對人體產(chǎn)生免疫毒性的可能性較低。對此,，GreenLight采用了工廠調(diào)查的方式來研究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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