В настоящее время ведутся поиски новых технологий для замены традиционных пестицидов, используемых для защиты растений, особенно съедобных растений, таких как злаки. Новый совместный проект Хельсинкского университета и Французского национального центра научных исследований (CNRS) проливает свет на эффективность экологически чистых вакцин на основе РНК, которые защищают растения от болезней и вредителей.
Болезни и вредители растений вызывают значительные потери урожая и угрожают глобальной продовольственной безопасности. С болезнями и вредителями традиционно боролись с помощью химических пестицидов, которые распространяются по окружающей среде и могут быть опасны для здоровья человека, полезных организмов и окружающей среды.
«Новый подход к защите растений включает в себя вакцинацию растений от патогенов двухцепочечными молекулами РНК, которые можно распылять непосредственно на листья», - объясняет доктор Минна Поранен из Исследовательской программы молекулярных и интегративных биологических наук Хельсинкского университета. Факультет биологических наук и наук об окружающей среде.
Вакцина запускает механизм, известный как РНК-интерференция, который представляет собой врожденный механизм защиты растений, животных и других эукариотических организмов от патогенов. Вакцина может быть нацелена на выбранный патоген с помощью молекул РНК, которые имеют идентичную последовательность с генами вредителя и предотвращают их экспрессию.
Это означает, что молекулы двухцепочечной РНК не влияют на экспрессию генов в защищаемом растении, а нацелены только на болезнь или вредителя растения. РНК также является распространенной в природе молекулой, которая быстро разлагается, а не накапливается в окружающей среде.
Проблема разработки основанных на РНК вакцин для защиты растений связана с производством молекул РНК. Молекулы двухцепочечной РНК были получены путем химического синтеза как в качестве молекул лекарств, так и в исследовательских целях, но такие методы производства неэффективны и дороги для защиты растений», - утверждает Поранен.
В рамках исследовательской программы Синтетической биологии Академии Финляндии группа Поранена разработала новый метод производства двухцепочечных молекул РНК. Вместе с исследователями из CNRS группа продемонстрировала эффективность вакцин на основе РНК, полученных с использованием нового метода, против вирусных инфекций растений. В методе используется система амплификации РНК бактериофага, то есть вируса, уничтожающего бактерии, а продукция РНК происходит в бактериальных клетках. Этот новый метод позволит эффективно производить вакцины на основе РНК и будет способствовать разработке и внедрению основанных на РНК методов защиты растений.
«Трудно предсказать, когда вакцина станет доступной, поскольку соответствующего законодательства еще не существует», - говорит Поранен.