以RNAi为例解析生物制剂挑战,来看禾大白皮书的答案
此前分享配置微生物OD制剂的要点时,我们曾提及化学农药的发展大势:在消费者需求与环境法规监管变化等作用下,化学农药正逐渐转向可持续发展,其中之一就是向生物制剂产品的转变。
生物制剂是含有生物(非化学)活性成分的有效产品,产品范围广泛,涵盖:
- 天然提取物
- 微生物
- 多肽和蛋白质
当我们用合适的方式将活性物传输至靶标,能从刺激植物生长到杀死害虫等各个方面改善植物生态系统。
生物制剂是替代化学农药的可持续产品,但如何克服生物制剂带来的诸多挑战呢?
禾大《开发农用生物制剂》白皮书
重点探讨生物制剂配方开发和应用的挑战,"一旦确定将某一有效成分用于靶向目标上,您如何将其开发成配方,并能够在储存和运输过程中保持稳定?”
接下来我们将以大分子研究中最令人兴奋的领域之一——新型RNAi技术挑战为例,与您分享白皮书中的部分禾大观点。
什么是RNAi ?
定义:RNA干扰(RNAi)技术是大分子生物制剂的重大颠覆性创新。
作用原理:
- 该技术是将RNA送入植物或昆虫细胞中,利用自然过程使基因沉默,而不改变植物的遗传特征,被称为"SIGS"或喷雾诱导基因沉默。
- 例如,沉默表达抗除草剂的植物基因,或破坏产生害虫生存所需的蛋白质。
优点:
只针对单一细胞高度定制,并不影响环境中的其他作物和生物,不像一些化学农药,可能造成连带损害。
局限性:
- 这是一项新型技术,目前尚无商业解决方案。
- 较为理想的RNAi产品仍处于研发阶段,但到目前为止,基于RNAi的活性物质是"裸露的",其在实验室的表现没有问题,但在实际环境中表现不稳定,而且很难达到目标的关键性要求。
如何应对RNAi的挑战?
挑战1:输送——将RNAi输送至相关细胞中
禾大解决思路:
施用制剂后,RNA需要穿过叶片表层、细胞壁和细胞膜来完成其工作,即渗入植物体内,或进入在叶片上接触药液的昆虫体内。
在目前能够做到使RNA进入植物细胞中的基础上,我们可以借鉴医药行业的研究成果——例如新冠mRNA疫苗使用了纳米脂质体(LNP)包裹RNA链并将其安全送入细胞,也可以尝试使用该递送机制的低成本方案。
挑战2:田间——在施用和吸收之间保持完整和施用到位(如在叶子上)
禾大解决思路:
为了对农作物具有实用性,我们主要是研究将其配制成喷雾剂。
要保护药液喷雾不受紫外线以及植物和自然生态系统中的酶的影响(这两种都是造成RNA降解的因素)。可以将现有的叶面防雨水冲刷和紫外线稳定技术引入配方中。但这些需要经过认真考量和测试,以确保引入的物质本身不会对RNA产生不应有的影响。
挑战3:储存——使用前,在储存期间保持稳定(避免微生物降解)
禾大解决思路:
复杂的疫苗冷链,需要在非常低的温度下保存mRNA疫苗,而储存农产品需要一年或更长时间,这种方法显然不太实用。
农业生产具有更大的灵活性,我们可以添加稳定剂和保护剂。还可以通过改变分子(例如增加RNA有效载荷中的碱基对数量),来延长降解时间。除此外,通过就近生产加工可能更能发挥这些技术的作用。
禾大如何提供帮助?
作为一家秉持可持续发展理念,以“智能科学 改善生活”为宗旨的企业,禾大在开发生物和化学产品并将其应用到农业环境等方面深耕多年,有着深刻理解。
- 我们拥有庞大的特种化学品库,为新产品开发设计可持续配方和传输系统。
- 我们拥有先进的测试设备,可以了解制剂如何经时影响生物活性物质,并确定最佳的储存和使用方法,从而最大限度地提高使用寿命和效力。
- 这是一个不断发展的领域,我们也在持续进步,不断输入新的知识和能力。