2024年《科學(xué)》雜志評(píng)選出年度十大科學(xué)突破，其中包括一項(xiàng)科學(xué)突破冠軍獎(jiǎng)以及九項(xiàng)科學(xué)突破入圍獎(jiǎng)。

RNA殺蟲劑的田間應(yīng)用被列為2024年度十大科學(xué)突破之一，隨著國(guó)際上首款RNA生物農(nóng)藥獲得EPA登記批準(zhǔn)，以及其它幾款RNA生物農(nóng)藥積極的進(jìn)行登記準(zhǔn)備，相信該領(lǐng)域的會(huì)迎來廣闊的應(yīng)用前景。 

殺蟲劑可能是一把雙刃劍，在殺死害蟲的同時(shí)也殺死了非靶標(biāo)的物種。今年，美國(guó)環(huán)境保護(hù)局（EPA）批準(zhǔn)了一種可能的解決方案：一種基于 RNA 的殺蟲噴霧劑，可根據(jù)目標(biāo)中的基因進(jìn)行定制。支持者認(rèn)為，這種新的、精確的方法將比現(xiàn)有的化學(xué)品更安全，而且對(duì)許多害蟲都有效。第一種 RNA 殺蟲劑產(chǎn)品的目標(biāo)是科羅拉多馬鈴薯甲蟲，這種甲蟲已經(jīng)對(duì)現(xiàn)有化學(xué)品產(chǎn)生了抗藥性，每年在全球造成 5 億美元的作物損失。

由 GreenLight Biosciences 公司發(fā)明的 Calantha 能干擾甲蟲特有的一種基因。當(dāng)幼蟲咀嚼噴灑過農(nóng)藥的葉子時(shí)，RNA 會(huì)阻止一種關(guān)鍵蛋白質(zhì)的表達(dá)，幼蟲會(huì)在幾天內(nèi)死亡。這種機(jī)制被稱為 RNA 干擾（RNAi），是大多數(shù)細(xì)胞用來調(diào)節(jié)基因表達(dá)和抵御病毒的自然過程。

2007 年，研究人員發(fā)現(xiàn)雙鏈 RNA 可以穿過昆蟲的腸道內(nèi)壁并有效殺死它們，此后，他們?cè)噲D將 RNAi 轉(zhuǎn)化為對(duì)付甲蟲、蚊子和其他昆蟲的武器。2023 年，一種靶向玉米根蟲的 RNA 轉(zhuǎn)基因玉米品種上市。GreenLight 公司目前正在開發(fā)另一種殺蟲劑，以殺死蜂巢中臭名昭著的瓦螨。

研究人員現(xiàn)在希望通過調(diào)整 RNAi 來殺死飛蛾和其他所謂的鱗翅目昆蟲，其中包括一些危害性最大的農(nóng)作物害蟲，如小菜蛾和草地貪夜蛾。然而，與甲蟲不同的是，鱗翅目昆蟲的腸道酶可以在 RNA 對(duì)其造成危害之前輕易地將其破壞。將 RNA 包裝在一個(gè)微小的保護(hù)殼內(nèi)是一個(gè)潛在的解決方案，它已成為一個(gè)熱門的研究領(lǐng)域。

昆蟲和其他害蟲對(duì)毒素的抗藥性進(jìn)化速度之快是出了名的，研究人員已經(jīng)在想，自然選擇需要多長(zhǎng)時(shí)間才能挫敗 RNA 殺蟲劑。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試顯示，科羅拉多馬鈴薯甲蟲和玉米根蟲如果接觸到足夠高的劑量，就會(huì)對(duì) RNA 產(chǎn)生抗藥性。與所有試圖對(duì)抗自然的發(fā)明一樣，RNA 殺蟲劑必須得到有效合理的使用才能保持其優(yōu)勢(shì)。