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[农药资讯]我国第一个RNA农药已进入登记测试阶段 [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 使用道具 楼主  发表于: 2022-07-27
  RNAi干扰是指内源或外源的双链RNA引发的细胞内同源mRNA特异性降解,阻断基因表达,从而抑制生物体重要功能发挥作用的现象,可造成有害生物发育停滞或者死亡。RNA干扰机制在真核生物中普遍存在。

  近年,随着全球RNA干扰技术研发应用在生物医药和育种领域的蓬勃发展,已快速向植保领域渗透。由于RNA农药既能防治病虫害又不影响农作物遗传表达,具有化药与转基因作物的优势结合,且绿色环保无污染,为农业可持续发展提供了一条全新解决途径,被誉为农药史上的第三次革命。

  RNA农药进行病虫害防治优势明显:

  1、特异性高效果好:针对特定基因作用,具有极高靶向性,且具有级联放大式瀑布效应,并可作用于多靶点,提高杀灭效率;

  2、不易产生抗性:作用时被切割成20多个siRNA,其中一个与靶标基因结合一次就会激发靶基因沉默,通过基因突变或脱靶产生抗性概率极低;

  3、无毒无害无残留:dsRNA设计仅作用于特定害虫,对人体及其他非靶标无毒害,生产过程清洁化;在土壤和水流中72小时内即可降解;

  4、研发成本低:根据特定基因定制开发,无需海量匹配与筛选。

  RNA农药是合成生物学技术的创新产品:

  RNA农药是结合了生物信息技术、合成生物学技术和纳米材料技术的高技术产品。其技术环节包括:

  1、靶基因的筛选;

  2、dsRNA设计及构建;

  3、dsRNA的表达技术;

  4、高效、低成本、规模化的dsRNA生物合成及制备技术;

  5、功能纳米材料的制备技术;

  6、纳米制剂的创制技术等。

  图:RNA农药作用机制

  我国第一个RNA农药已进入登记测试阶段:

  由上海交通大学农业与生物学院首席研究员唐雪明教授于2017年在上海张江高科创办的硅羿科技是我国第一家RNA核酸生物农药高新技术企业,构建了100余种病虫害的关键靶基因库,建立了从研发到生产的一系列具有自主知识产权的关键技术和产业化平台。

  硅羿科技获得了国内最早颁发的四张RNA生物农药——“核酸干扰素”命名函,其中研发的第一个烟草花叶病毒核酸干扰素SG-RNA001已正式进入农药登记田间测试,杀虫剂、种衣剂也在陆续申请中,并建立了10多种产品管线。

  目前,全球各大农化公司包括拜耳、先正达、巴斯夫等都在布局,在美国从事RNA农药研究的创新科技公司Greenlight、Renaissance、AgroSpheres等发展迅速。RNA农药不仅可以用纳米材料包被喷施,还可以用酵母等微生物载体进行RNA农药制备,在种子包衣剂领域也异军突起。基于RNA农药的诸多特点,美国和欧盟关于RNA农药评价基本框架也以生物农药界定。

  宋宝安院士洞悉了RNA农药的本质,在多次会议上谈到“RNA农药是一次新的技术革命”;2018年,李钟华秘书长在中国农药工业协会的会议上也指出RNA农药将对行业产生颠覆性影响。

  唐雪明教授表示:“目前,研发一款RNA农药的候选药物,从设计到进入田间测试仅需要3-6个月,dsRNA成本已降到1美元以下。RNA农药特别适用于那些顽固的、抗性极强难以防治的重大病虫害防治,直接从基因作用机制上获得植保解决方案是全球绿色农业发展的大势所趋。”
来源:中国农药工业协会
 
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只看该作者 沙发  发表于: 2022-07-27
聚焦生物安防科技,「硅羿科技」RNA纳米农药具备吨级发酵产能
  农药,在农林畜牧业中发挥着重要作用;然而,传统农药带来环境污染、健康威胁不容小觑。在生物防治、植物健康领域,合成生物技术给农业、农药赛道带来新的路径,其中,RNA纳米农药因其环保、高性价比等特点受到产学研多方关注。

  RNA纳米农药研发企业硅羿科技(上海)有限公司(以下简称「硅羿科技」)成立于2017年10月,主要以基因工程技术、RNA技术、合成生物学技术创制生物安全产品。创始人唐雪明教授现任上海交通大学农业与生物学院首席研究员,在RNA干扰技术和基因编辑技术领域深耕多年,聚焦农业领域后,希望将硅羿科技发展成为中国的“孟山都”。

  “在耶鲁任博士后和高级研究员的时候,我就开始关注RNA干扰技术和基因编辑技术,在牛津大学任客座教授期间,将这些技术直接应用在生物安防领域已是我的重要工作内容,如结合转基因技术设计研发杀蚊制剂等。”回国后,唐雪明教授在张江创新药基地,遇到了自己的天使轮投资人,基于对转基因和RNA干扰技术的认知,他决定创立硅羿科技。

  作为交叉领域的创新,要求团队既要懂生物医药,也要懂杀虫剂杀菌剂。据唐雪明教授介绍,硅羿的业务板块有合成生物学,如RNA的研发生产、底盘细胞开发、高效酶的开发利用;也有纳米材料,如农药载体的制备。

  RNA纳米农药

  RNA纳米农药通过细胞工厂或无细胞合成的方法,制备出能够特异性靶向昆虫/病菌(宿主)的dsRNA,在宿主的中肠细胞的主动运输或内吞作用下,进入到宿主细胞中,靶向宿主关键生长因子的mRNA从而干扰其翻译,影响其正常生长,起到杀灭病虫害的作用。

  纳米载体包裹dsRNA,能够同时提升制剂的稳定性、均一化和植物表面吸附能力,还能实现高效精准控释。此外,降解的dsRNA形成核苷酸片段,可被植物吸收从而促进植物的生长,实现抗病增养促生的效果。

  靶向病虫害的基因序列挖掘是关键。硅羿通过建立多害虫的特异性靶基因序列库,能够制备靶向同类病虫害的保守基因序列的RNA,也能针对特定的病虫害,设计靶向特异性基因序列的RNA,结合数据化平台,“实现对地区差异化的病虫害进行定制化防治“。

  RNA合成技术在行业内存在差异。“公司会根据具体的RNA产品制定最佳的合成方法,硅羿掌握了多种微生物及底盘细胞中合成RNA的能力,同时研发了RNA无细胞合成的关键酶,可以实现目标RNA的规模化生产。”

  对硅羿的RNA合成技术,唐雪明介绍,“首先,硅羿制备的RNA纯度足够高,且能够实现RNA的快速研发,缩短研发周期;针对难治难防的病虫害,可以更快响应。”

  纳米载体也是RNA纳米农药的创新突破口。目前,已面市的mRNA疫苗大部分使用磷脂类纳米脂质体,磷脂类纳米脂质体的稳定性有一定不足,在环境和细胞体内不易稳定存在,且磷脂类的包封率低,成本较高。硅羿经过大量筛选,开发的非磷脂类纳米脂质体精准地利用了食品安全级脂材原料,在降低成本的同时可提高包封率,“非磷脂类纳米脂质体对dsRNA的包封率可达90%以上,磷脂类纳米脂质体一般是30-40%,”唐雪明解释道,“此外,硅羿制备的非磷脂类纳米脂质体的界面结合能力更强,并达到了食用安全标准。”

  RNA农药的效果或优于普通农药。由于采用RNA干扰方式进行生物防治,RNA农药不易造成抗性形成,针对基因突变也可以采用大分子量的dsRNA进行应对,点突变对RNA干扰几乎不造成影响。dsRNA在环境中可快速地降解为核苷酸,被作物吸收利用,对环境友好。

  此外,在成本上,量产后RNA农药的性价比也有一定优势,“国际上基于马铃薯甲虫RNA生物农药的研发,已达到9.9g的制剂产品能够防治1公顷作物,成本折合用不到10元人民币。”唐雪明表示,“硅羿现在的技术能力基本与其保持平行。”硅羿科技获得了国内最早颁发的四张RNA纳米生物农药的命名函,并以“核酸干扰素”命名。

  据了解,硅羿也与部分农化企业达成了合作意向,“不排除以产品形式出售非磷脂类脂质体,同时也会和相关企业积极开展技术服务合作。”

  预计明年实现产品量产

  硅羿目前拥有10种以上在研产品,包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂和种衣剂;针对极难防治的、高抗性而又急需用药的全球性重大病害,布局了管线。如白蚁作为全球最重要的结构性害虫之一,2021年仅在美国的全年费防治用达33亿美元,2026年将达43亿美元。中国的白蚁防治市场也在数十亿人民币以上。白蚁核酸干扰素是硅羿科技的重要产品之一。

  烟草花叶病毒核酸干扰素,主要针对侵染烟草的烟草花叶病毒,已处于申请登记阶段。其他产品包括马铃薯甲虫核酸干扰素,小菜蛾核酸干扰素等也已开展田间实验。“公司有望在明年实现产品量产,目前拥有1吨以上的发酵产能,”硅羿告诉36氪,“一般情况下,公司产品的价格将会低于市面上的传统农药。”

  对于市场开拓,硅羿将重点考虑垂直销售模式,例如通过行业协会学术研讨交流进行市场教育,进而向各省市行业销售渠道进行推广,以及通过协会组织向海外推荐产品等。此外,结合线上线下的销售模式,建立销售网络,形成市场。“垂直销售模式,能更好地为国内外差异化的地区病虫害提供定制化的解决方案。”

  在谈及纳米合成生物学的未来发展时,唐雪明直言,纳米合成生物学是未来非常重要的研究方向。DNA折纸、纳米药物递送、纳米细胞机器等,都是学术界的前沿课题。“纳米科学、合成生物学的发展,对生物医药领域具有开创性的意义,”唐雪明表示,“纳米合成生物学的医学应用是离产业化仍有一定距离,而RNA纳米农药或许是离产业化最近的技术。”

  中国是世界最大的农药生产国和使用国,中国的农药使用水平约为全世界平均水平的两倍,2021年农化领域的整体市场规模约为660亿美元。尽管农药对土壤的污染非常大,但却是农业领域不可或缺的存在,农药对中国的粮食贡献率大概在40%左右。



  图:全球植保市场规模


  普通农药利用率低,面源污染量大,病虫害形成的抗性强,且制剂生产工艺落后。“开发一种新的化学农药需要合成14万个化合物,耗资2.56亿美元,历时10年,但2年即产生抗性。要改变现状,只有在基因作用机制上、生物技术领域获得突破。”
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