Растения относятся к числу многих эукариот, которые могут «выключать» один или несколько своих генов с помощью процесса, называемого РНК-интерференцией, для блокировки трансляции белка. В настоящее время исследователи используют это в качестве оружия, разрабатывая сельскохозяйственные культуры для производства специфических фрагментов РНК, которые при проглатывании насекомыми инициируют РНК-интерференцию, чтобы отключить целевой ген, необходимый для жизни или размножения, убивая или стерилизуя насекомых. Потенциал этого метода рассматривается в следующем специальном выпуске журнала Trends in Biotechnology, посвященном экологической биотехнологии.
Поскольку химические пестициды вызывают озабоченность по поводу устойчивости к насекомым, сопутствующего ущерба окружающей среде и рисков воздействия на человека, трансгенные методы становятся привлекательным вариантом для борьбы с вредителями в будущем. Например, некоторые сорта кукурузы и хлопка были модифицированы для производства белковых токсинов из бактерии Bacillus thuringiensis (Bt), которые отравляют некоторых червей, жуков и мотыльков. РНК-интерференция добавляет еще одну степень тонкости, вместо этого отключая важные гены у вредителей, которые потребляют урожай.
«Борьба с вредителями на основе РНК-интерференции может обеспечить защиту практически бесплатно, потому что после того, как сорт выведен, растение может просто продолжать использовать его, вместо того, чтобы нуждаться в дополнительном применении инсектицида», - говорит соавтор Ральф Бок., директор Института молекулярной физиологии растений им. Макса Планка в Германии.
Стратегия РНК-интерференции может также решить вопросы токсичности химических пестицидов для окружающей среды и человека. «Когда мы нацеливаемся на основного вредителя с помощью технологии РНК-интерференции, мы действительно надеемся увидеть значительное сокращение общего использования инсектицидов», - говорит соавтор Дэвид Хекель, директор Института химической экологии им. Макса Планка.
Помимо стоимости применения и экологических преимуществ, сторонники метода также указывают на гибкость поиска генетической мишени и ее видовую специфичность. В то время как химические пестициды, такие как органофосфаты, перегружают нервную систему насекомого, подходящая мишень РНК-интерференции может контролировать нечто столь же эзотерическое, но необходимое, как сортировку клеточных белков. Кроме того, даже если определенные гены-мишени схожи у разных видов, оптимально сконструированные фрагменты РНК ингибируют только один вид и его ближайших родственников, а не подавляют неопасных насекомых, как это делают некоторые химические пестициды..
Предыдущие попытки борьбы с вредителями с помощью генетической модификации, в ходе которых растения производили белки, токсичные для определенных насекомых, вызвали опасения по поводу того, что происходит с этими белками, когда урожай собирают и проглатывают. «Возражения против трансгенных белков связаны с опасениями по поводу их возможной токсичности или аллергенности для человека, но при использовании стратегии РНК-интерференции белок не производится, а только немного дополнительной РНК», - говорит Бок.
РНК-интерференция сталкивается с многочисленными препятствиями, прежде чем она сможет работать со всеми основными сельскохозяйственными культурами и их вредителями. Что касается растений, то ученые еще не нашли способ трансформировать хлоропластные геномы злаковых, таких как рис и кукуруза, что является наиболее прямым путем к производству достаточного количества фрагментов РНК для уничтожения вредителей с высокой скоростью. Что касается насекомых, то известные вредители, такие как некоторые гусеницы, могут разрушать эти фрагменты, предотвращая отключение целевого гена.
Бок и Хекель ожидают, что технология РНК-интерференции появится примерно через 6-7 лет, но они с осторожным оптимизмом смотрят на ее потенциал изменить дебаты вокруг технологии ГМО в сельском хозяйстве. «Колорадский жук сейчас почти во всем мире, даже в Китае», - говорит Хеккель. «При таком распространении основного вредителя, устойчивого к инсектицидам, есть веские основания для разработки трансгенного картофеля, чтобы попытаться остановить эту тенденцию, и, надеюсь, он продемонстрирует достаточно преимуществ, чтобы преодолеть противодействие любым без исключения генетическим модификациям в урожай."