昆蟲(chóng)共生細(xì)菌活體制造雙鏈RNA

RNA干擾是指在進(jìn)化過(guò)程中高度保守的、由雙鏈RNA誘發(fā)的、同源mRNA高效特異性降解的現(xiàn)象。RNA干擾技術(shù)可以特異性剔除或關(guān)閉特定基因的表達(dá)，已被廣泛用于探索基因功能和傳染性疾病及惡性腫瘤的治療領(lǐng)域。

2007年，兩個(gè)科學(xué)團(tuán)隊(duì)先后介紹了RNA干擾技術(shù)在害蟲(chóng)防治領(lǐng)域的應(yīng)用。其中，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院上海植物生理生態(tài)研究所/分子植物卓越中心陳曉亞團(tuán)隊(duì)從棉鈴蟲(chóng)（Helicoverpaarmigera）中鑒定了一個(gè)細(xì)胞色素P450基因（CYP6AE14），該基因與幼蟲(chóng)的生長(zhǎng)相關(guān)，當(dāng)幼蟲(chóng)被喂食表達(dá)CYP6AE14特異性雙鏈RNA（dsRNA）的植物時(shí)，幼蟲(chóng)的生長(zhǎng)也受到阻礙。

此后，RNA干擾技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用打開(kāi)了大門(mén)，同時(shí)也為新一代生物農(nóng)藥的研發(fā)打下了基礎(chǔ)。而合成生物學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，則為雙鏈RNA的微生物大規(guī)模制造提供了低成本的解決方案。常規(guī)的大腸桿菌、釀酒酵母、蘇云金芽孢桿菌等底盤(pán)細(xì)胞已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于雙鏈RNA的生物制造。

2008年雙鏈RNA的成本約為1.2萬(wàn)美元/g，2018年下降到60美元/g，2020年，RNA和蛋白質(zhì)合成公司RNAgri以1美元/g的成本生產(chǎn)成噸的雙鏈RNA，生物技術(shù)公司GreenlightBiosciences的GreenWorX?系統(tǒng)可以進(jìn)一步將雙鏈RNA合成成本降低到0.5美元/g。

除了使用上述微生物之外，科學(xué)家們最新的研究是利用昆蟲(chóng)的共生細(xì)菌產(chǎn)生由雙鏈RNA。昆蟲(chóng)的口腔和腸道中有豐富的共生菌，它們與昆蟲(chóng)和植物直接相互作用。一些共生細(xì)菌可以很容易地進(jìn)行基因操作，因此可作為潛在的雙鏈RNA生產(chǎn)平臺(tái)。

2019年，拜耳向美國(guó)環(huán)保署提交了雙鏈RNA產(chǎn)品BioDirect，是向美國(guó)環(huán)保署提交的第一份該行業(yè)外源應(yīng)用的RNA生物農(nóng)藥活性成分，用于防治對(duì)世界養(yǎng)蜂業(yè)威脅最大的有害生物——瓦螨。該產(chǎn)品就是將蜜蜂腸道中的共生細(xì)菌修飾為產(chǎn)生雙鏈RNA的宿主。