Interferência de RNA (abreviadamente RNAi) refere-se à degradação de mRNA causada por RNA de fita dupla endógeno ou exógeno, resultando em obstrução específica da expressão do gene alvo, e é comumente encontrada em organismos. É relatado que na década de 1990, pesquisadores científicos descobriram gradualmente o fenômeno do silenciamento do gene RNAi, e agora tem sido amplamente utilizado no campo da pesquisa entomológica. Como o silenciamento genético induzido por RNAi tem as vantagens de alta eficiência, especificidade e simplicidade, esta tecnologia também tem sido utilizada no desenvolvimento de novos pesticidas nos últimos anos.
Como o RNAi controla as pragas
O RNAi interfere nos processos de transcrição e tradução de genes relacionados ao crescimento e desenvolvimento de pragas, impedindo a síntese de proteínas, levando à redução da adaptabilidade ambiental ou à morte de pragas. Este tipo de método de controle internaliza principalmente o RNA de fita dupla do gene alvo através da alimentação da praga. Depois que os insetos ingerem um RNA de fita dupla altamente específico para o gene alvo, o RNA de fita dupla é absorvido no intestino médio. Se o gene alvo a ser silenciado não estiver localizado no intestino médio, o sinal de silenciamento pode ser transmitido através de células ou tecidos e atingir o local do gene alvo interferido para RNAi.
Os genes-alvo selecionados para controle de pragas usando a tecnologia RNAi são divididos aproximadamente em cinco tipos: genes letais de pragas, genes relacionados à resistência e imunidade de pragas (reduzindo a resistência de pragas a pesticidas químicos), genes relacionados ao crescimento e desenvolvimento de pragas, genes relacionados a ovos de pragas postura e genes relacionados ao cheiro (que interferem no reconhecimento da cultura pelas pragas).
Atualmente, a forma mais popular de introduzir RNA de fita dupla em insetos é através da alimentação. Este método é simples de operar e fácil de implementar. Atualmente, este método tem sido utilizado com sucesso no controle de várias pragas, como cigarrinhas marrons, cupins, insetos triatomíneos e besouros da raiz do milho. O método de alimentação não requer equipamento especial, e também é mais conveniente utilizar este método para realizar pesquisas sobre RNAi. No entanto, este método tem ação lenta e não pode ser usado por insetos nas fases de ovo e pupa porque eles não conseguem se alimentar.
Vantagens do RNAi no controle de pragas
(1) Devido à alta especificidade do RNA de fita dupla, tais produtos não afetarão organismos não-alvo.
(2) Os biopesticidas de RNA são substâncias que existem naturalmente no ambiente ou nos organismos, pelo que o seu dano potencial para organismos não visados é inferior ao dos pesticidas químicos. Essas substâncias também podem ser degradadas por vias naturais.
(3) Tais produtos podem ser desenvolvidos para todos os tipos de pragas. Comparando a tecnologia Bt como exemplo, os investigadores descobriram que as culturas transgénicas resistentes aos insectos Bt têm um efeito muito limitado no controlo de insectos sugadores porque as toxinas Bt ainda não tiveram efeito sobre essas pragas. Este problema foi resolvido usando RNAi mediado por plantas.
Desafios e avanços tecnológicos na aplicação de RNAi
O potencial comercial do uso da tecnologia RNAi para controlar pragas depende principalmente da eficiência da entrega de RNA de fita dupla à praga alvo, se o RNA de fita dupla pode existir de forma estável no corpo do inseto e da concentração da isca inseticida. Todos estes factores afectam o custo da utilização de produtos de ARN de cadeia dupla.
Para muitas empresas, resolver o problema da fácil decomposição do RNA é uma grande dificuldade. Embora a pulverização contendo RNA de fita dupla que corresponda a uma sequência genética específica possa desativar genes específicos de algumas pragas e obter efeitos de controle de pragas, o RNA na pulverização é facilmente degradado e o efeito não é duradouro e precisa ser usado com frequência, então os agricultores gastam muito dinheiro.
Desde a descoberta do fenómeno RNAi, os investigadores fizeram enormes progressos na promoção da aplicação desta tecnologia. Segundo relatos, uma equipe de pesquisa da Universidade de Queensland, na Austrália, desenvolveu uma tecnologia que pode estender o período de proteção dos sprays. A equipe combinou RNA com nanopartículas de argila, cuja produção é barata. As nanopartículas de argila úmida reagem com o dióxido de carbono no ar e se decompõem gradualmente, liberando lentamente o RNA para prolongar sua eficácia. Essa tecnologia torna as plantas de tabaco resistentes ao vírus pepper minor mottle por até 20 dias, estabelecendo um recorde sem precedentes. Ao mesmo tempo, David Baulcombe, que há muito se dedica à pesquisa de tecnologia de silenciamento de genes na Universidade de Cambridge, no Reino Unido, também disse que a combinação de RNA e nanopartículas de argila não traz quaisquer riscos de segurança.
Nos últimos anos, empresas com tecnologias de ponta surgiram nesta indústria emergente. Continuaram a aprofundar a investigação e o desenvolvimento através do financiamento e da cooperação. Novas tecnologias superam constantemente os desafios enfrentados na aplicação do RNAi. Incluindo o desenvolvimento de tecnologias para reduzir os custos de produção de produtos, etc., estas são propícias à aplicação de tais produtos em sistemas de controlo biológico. Vamos aprender sobre as novas tecnologias e produtos das empresas líderes do setor por meio das tendências em alta do setor nos últimos anos.
Perspectivas de RNAi
Em 2019, a Bayer submeteu um novo produto, BioDirect, à Agência de Proteção Ambiental dos EUA para registro com RNA de fita dupla para o controle dos ácaros Varroa – a praga que representa a maior ameaça à indústria apícola mundial. Esta é a primeira submissão à Agência de Proteção Ambiental dos EUA para um ingrediente ativo biopesticida de RNA para aplicações exógenas na indústria.
A pesquisa atual mostra que é viável aplicar produtos de RNAi através de pulverização foliar, injeção no tronco e irrigação. Outros métodos de aplicação, como o revestimento de sementes, requerem mais pesquisas.
No futuro, melhorias contínuas na tecnologia de preparação de RNA também melhorarão a eficácia e a estabilidade de campo do RNAi, que pode substituir pesticidas químicos ou ser usado em combinação com pesticidas químicos para reduzir a dependência da agricultura de pesticidas sintéticos nocivos.
Com o progresso da investigação científica, as sequências genéticas de organismos prejudiciais são constantemente descobertas, as pessoas têm cada vez mais compreensão do mecanismo do RNAi e o custo e a eficácia da produção de RNAi têm sido melhorados ainda mais. Esses novos biopesticidas com elevada especificidade e respeitadores do ambiente desempenharão um papel cada vez mais importante no domínio do controlo de pragas.
Qiu Dewen, vice-diretor do Instituto de Proteção de Plantas da Academia de Ciências Agrícolas, disse certa vez que a tendência futura de desenvolvimento de biopesticidas incluirá campos importantes de pesquisa e desenvolvimento, como tecnologia de interferência de RNA, tecnologia de restauração da saúde do solo e tecnologia de indução de imunidade vegetal.
