簡（jiǎn）析RNA幹擾（rǎo）技術類八戒影院

RNA幹擾（rǎo）技術（RNA interference，以下簡稱RNAi）是一種高度保（bǎo）守的基因沉默機製，由小分子（zǐ）RNA介導，通過基因序列特異性方式（shì）降解信使RNA（mRNA）或（huò）抑製其翻譯。自1998年美（měi）國科學家Fire和Mello在線蟲中發現RNAi現象並因此獲得2006年諾貝爾生理學或醫學獎以來（lái），該技（jì）術已成為基因功能研究（jiū）、藥（yào）物開發和農業生物技術的重要工具，特別是隨著轉基因玉米品（pǐn）種DvSnf7 dsRNA（商（shāng）品名為SmartStax PRO）的（de）成功商品化，RNAi八戒影院（yào）的研發成為農業病（bìng）蟲害防治的熱點。本文簡要（yào）介紹了RNAi八戒影院的作用機製、關鍵技術控製點，以及與化學八戒影院的區別，希望（wàng）能為國內相（xiàng）關工作（zuò）提供參考。

1 定義與作用機製

RNAi是生物體內天然的基因沉默機製，廣泛存在於植物、動物、真菌等真核生（shēng）物（wù）中（zhōng），其核心功能是調控基因表達和防禦外源核酸（如病（bìng）毒）的（de）入侵。RNAi八戒影院就是利用該沉默（mò）機製設計的一種核酸藥物，通過遞送外源基因分子進入害蟲或病原體細胞（bāo）內，沉默或（huò）幹擾目標生（shēng）物的靶標基因（需要被沉（chén）默的內源基因），阻斷特定蛋白的合成，從而抑製其生（shēng）長或繁殖。

2 構成與類別

RNAi八戒影院發揮功效需要將外源基因分子送入目標生物體內，因此它（tā）的物（wù）理構（gòu）成可（kě）以簡單地概念化為“外源基因分子+遞送載體”。

2.1 外源基因（yīn）分子 它是RNAi農（nóng）藥的活性成分，是人工（gōng）設計的核酸分子，用於沉默靶標基因。能夠觸發RNA幹擾的RNA分子有多種類型，雙（shuāng）鏈RNA（dsRNA）、小幹擾RNA（siRNA ）、短發夾（shRNA）為主要類型，其中dsRNA目前已（yǐ）在八戒影院領域有成功（gōng）的應用案例。如美國已商品化的轉（zhuǎn）基（jī）因玉米（mǐ）品種DvSnf7 dsRNA（商品名為SmartStax PRO）的分子類型也是dsRNA，其通（tōng）用名中的“Dv”是目（mù）標害蟲（Diabrotica virgifera）的學（xué）名縮寫，“Snf7”是目標害蟲（chóng）被（bèi）沉默的靶（bǎ）標基因（yīn）（Vacuolar protein sorting-associated protein 7）的標準名稱，“dsRNA”是外源基因分（fèn）子類型。同時OECD也已發布針（zhēn）對dsRNA分子類型八戒影院的環境和膳食風險評估指（zhǐ）導文件，（表1）。

表1 RNAi 3種（zhǒng）分子類型的區別

2.2 遞送（sòng）載體 它是用於保護、運輸並增強外源（yuán）基因分子進入目標生物（wù）細（xì）胞內的傳遞係統。遞送載體的材料主要（yào）有化學載體和生物載體兩類。化學載（zǎi）體的材質主要有脂質體、聚合物（wù）或無機納（nà）米（mǐ）顆粒等。生物（wù）載體主要（yào）有（yǒu）工程微生物載體、病毒樣顆粒和轉基因生物載體等。轉基因玉（yù）米品（pǐn）種DvSnf7 dsRNA使用的就是轉基因生物載體。

3 關鍵技術控製點

RNAi八戒影院（yào）的研發涉及（jí）多個技術環節，但主要是通過靶標基因分析、外源基因（yīn）設計和遞送係統優化等3個相互關聯的技術閉環，實現其能夠精（jīng）準沉默目標害蟲的特定基因，同時不影響非目標生物（如益蟲、作物或哺（bǔ）乳動（dòng）物）的特異性目標。

3.1 靶標基因的分析 作為靶標基（jī）因需要同時具備必需性、開放性和高異源性。必需性是指被選基因必須（xū）是目標生物存活（huó）必需的基因，受幹擾就會致死。開放性是必（bì）須靶向mRNA開（kāi）放區域，避免折疊區，以提升RNA誘導沉（chén）默（mò）複合體（RISC複（fù）合體（tǐ））結合率。異源性是指（zhǐ）不同物種間基因序列的（de）差異程度。作為靶標基因必須（xū）是目標生物特有或高保守的基因靶點，且在同種群中基（jī）因序列高度同源，與非靶標生物的同源基因差異顯著。已商（shāng）品化的轉基因玉米品種DvSnf7 dsRNA中靶標基因Snf7，與同種群鞘翅目昆蟲（chóng）98%同源（yuán），但與哺乳動物基因連續匹配僅9 nt。

3.2 外源基（jī）因設計 外源基因（yīn）是誘導靶標基因沉默的工具，決定這個工具效率（lǜ）的核心要素是互（hù）補性與異源性。互補性（xìng）指外源基（jī）因與（yǔ）靶（bǎ）標mRNA在堿基序列上的配對匹配程度。匹配度是確保基因沉默效率和特異性的核心指標，不同分子（zǐ）類型（xíng）的匹配（pèi）要求（qiú）稍有差異，但在種子區和切割位點等核心區（qū）通（tōng）常要求絕對匹配。非核心區允許有限錯配，短鏈的siRNA的可容忍1～2個錯配（pèi），長鏈的dsRNA允許≤5%錯配。外源基因的異（yì）源性是要保證人工設（shè）計（jì）的外源基因與非靶標生物基因的序列有顯著（zhe）差異，以確保（bǎo）僅靶向目標生物特定基因（yīn），不會影（yǐng）響其他（tā）基因，且不會沉默非目標物種（如哺（bǔ）乳動物（wù）、傳粉昆蟲等）。目前，EPA要求與（yǔ）非靶基因連續匹配（pèi）≤11 nt，EFSA要求全基因組相似性＜50%。已商（shāng）品化的DvSnf7 dsRNA，它的外源基因分子與蜜蜂基因最長連續匹配僅9 nt。

3.3 遞送係統的優化 遞送係統功（gōng）能是確保能將外源基因分子精準送達害蟲或病原體細胞內，核心要素是環境穩定性、屏障突破和可（kě）控釋放。環境穩定性目前是通過（guò）核酸修（xiū）飾和紫外防護（hù）等措（cuò）施，延長外源基（jī）因分子在植物體內和土壤中（zhōng）半衰期，以及提高（gāo）在高溫環（huán）境下的活性。屏障突破是通過納米（mǐ）尺寸控製、添加表麵活性劑等措施，保證外源基因分子能突破害蟲或病（bìng）原體體壁或腸壁等多重（chóng）生物屏障。可控釋放是通過時間（jiān）、空間和劑量等3個維度，控製外源基因在目標生物體內（nèi）的精準釋放，以確保外源基因分子濃度僅夠沉（chén）默靶基因，不會影響低親和力的非靶標（biāo）基因（yīn）。

4 與化學八戒影院風險管控的差異

RNAi八戒影院因其特異性，決定了它（tā）與化學八戒影院在防治範圍和風險評估側重點上有較大區別。

4.1 防治範圍 較之化學八戒影院對農業病蟲害較寬泛的“化學幹預”特點，RNAi八戒影院具（jù）有精準的“信息幹預”特點，因此它在防治範圍上不具備（bèi）化學八戒影院那（nà）樣跨目級的廣譜防治功（gōng）能。其原因，一是受基因（yīn）靶點（diǎn）保守性的限製，如不同目級的昆蟲（如鞘（qiào）翅目與鱗翅目）同源基因序列差異都比較大，單一外源基因分子難以同（tóng）時有效，即使同目級，不同科/屬的昆蟲同源基（jī）因也存在顯著差異。實（shí）現有限範圍的多靶點，是當下研究的熱點。二是（shì）受遞送係統的限製。不同害蟲或病（bìng）原體的（de）體壁結構或細胞壁結構都存在差異，目前同（tóng）一載體在跨種群高效遞送方麵存在技術瓶頸。

4.2 風險評估 RNAi八戒影院風險評估技術原理與化學農（nóng）藥基本一（yī）致，也需（xū）從危害識別、暴露評估等環節（jiē）評估其（qí）對生態環境、人體健康（kāng）的風險，它與化學八戒影院最大的區別在於需（xū）要同時評價外源基因分子和遞送係統，重點是遞送係統的毒性（xìng）和脫靶效應。

4.2.1 活性成分（外源基因分子） 主要評價靶標基因（yīn）特異（yì）性、環境歸趨和健（jiàn）康（kāng）風（fēng）險，確（què）保對非靶標基因（哺乳動物、傳粉昆蟲等）無交叉活性，降解物的生態風險和通過食物鏈傳遞的風險可接受。

4.2.2 遞送載體 雖然遞送（sòng）載體（tǐ）在RNAi八戒影院中有點類似化學八戒影院的助劑，但在功能上與化學助劑存在本質區（qū）別，（表（biǎo）2）。

表（biǎo）2 遞送載體與常規八戒影院助劑的（de）區（qū）別

在OECD和EPA的相關規定中對（duì）載體材料本身的毒性評估是（shì）風險評估的重點。評估的主要內容包（bāo）括：載體（tǐ）材料本身（shēn）的毒性、環境行為與歸趨、生（shēng）態毒性、載體-外源基因分子複合物特性等。如是生物載體，需要評估生物載體的潛在毒性，包括評估（gū）載體是否引發宿主的免疫反應等（děng）。

5 結束語

RNAi八戒影院通過精準調控基因（yīn）表達，在農（nóng）業綠色防控上展現出較大的潛力，但在遞（dì）送效率和脫靶效應等方麵仍麵臨挑戰。隨著（zhe）相關技術的進步，或將成為化學八戒影院的重要補充手段（duàn）。