RNA 干渉 (略して RNAi) は、内因性または外因性の二本鎖 RNA によって引き起こされる mRNA の分解を指し、その結果、標的遺伝子の発現が特異的に阻害され、生物で一般的に見られます。 1990 年代に科学研究者らが RNAi 遺伝子サイレンシングの現象を徐々に発見し、現在では昆虫学の研究分野で広く使用されていると報告されています。 RNAi による遺伝子サイレンシングは効率が高く、特異性が高く、簡単であるという利点があるため、この技術は近年新しい農薬の開発にも使用されています。
RNAi による害虫の防除方法
RNAi は害虫の成長と発育に関連する遺伝子の転写および翻訳プロセスを妨害し、タンパク質合成を妨げ、環境適応性の低下や害虫の死滅につながります。 このタイプの防除方法は、主に害虫の摂食を通じて標的遺伝子の二本鎖RNAを内部に取り込みます。 昆虫が標的遺伝子に高度に特異的な二本鎖 RNA を摂取した後、二本鎖 RNA は中腸に吸収されます。 サイレンシング対象の標的遺伝子が中腸に存在しない場合、サイレンシングシグナルは細胞または組織を介して伝達され、RNAi の干渉を受ける標的遺伝子の部位に到達する可能性があります。
RNAi技術を用いた害虫防除の対象となる遺伝子は、害虫の致死遺伝子、害虫の抵抗性や免疫に関わる遺伝子（化学農薬に対する害虫の抵抗力を低下させる）、害虫の成長や発育に関わる遺伝子、害虫の卵に関わる遺伝子の5種類に大別されます。産卵、および匂いに関連する遺伝子（害虫による作物の認識を妨げます）。
現在、二本鎖 RNA を昆虫に導入する最も一般的な方法は、摂食によるものです。 この方法は操作が簡単で、実装も簡単です。 現在、この方法はトビイロウンカ、シロアリ、サシガメ、ハムシなどのさまざまな害虫の防除に使用され、成功しています。 このフィード法は特別な装置を必要とせず、また、この方法を使用して RNAi の研究を行うのにより便利です。 ただし、この方法は効果が遅く、卵や蛹の段階では餌を食べることができないため、昆虫には使用できません。
害虫駆除におけるRNAiの利点
(1) 二本鎖 RNA は特異性が高いため、標的以外の生物には影響を与えません。
(2) RNA生物農薬は、環境や生物の中に自然に存在する物質であるため、化学農薬に比べて対象外の生物に対する潜在的被害が低い。 このような物質は、自然の経路を通じて分解されることもあります。
(3) このような製品はあらゆる種類の害虫に対して開発可能です。 一例としてBt技術を比較すると、研究者らは、Bt毒素がそのような害虫に対してまだ影響を及ぼさないため、Bt害虫耐性トランスジェニック作物は吸汁昆虫の防除効果が非常に限定的であることを発見した。 この問題は、植物媒介RNAiを使用して解決されました。
RNAi 応用における課題と技術的進歩
害虫を防除するためにRNAi技術を使用する商業的可能性は、主に、二本鎖RNAを標的害虫に送達する効率、二本鎖RNAが昆虫の体内で安定して存在できるかどうか、および殺虫剤餌の濃度に依存します。 これらの要因はすべて、二本鎖 RNA 製品の使用コストに影響します。
多くの企業にとって、RNA が壊れやすいという問題を解決することは大きな困難です。 特定の遺伝子配列に一致する二本鎖RNAを含む散布は、一部の害虫の特定の遺伝子をオフにして害虫防除効果を得ることができますが、散布剤中のRNAは分解されやすく効果が長く持続せず、頻繁に使用する必要があります。そのため農家は多額のお金を使います。
RNAi 現象の発見以来、研究者はこの技術の応用促進において大きな進歩を遂げてきました。 報道によると、オーストラリアのクイーンズランド大学の研究チームが、スプレーの保護期間を延長できる技術を開発したという。 研究チームはRNAを、安価に製造できる粘土ナノ粒子と組み合わせた。 湿った粘土ナノ粒子は空気中の二酸化炭素と反応して徐々に分解し、ゆっくりとRNAを放出して効果を持続させます。 この技術により、タバコ植物はペッパーマイナー斑点ウイルスに対して最大20日間耐性が得られ、前例のない記録が樹立されました。 同時に、英国のケンブリッジ大学で遺伝子サイレンシング技術の研究に長年携わってきたデビッド・ボールコム氏も、RNAと粘土ナノ粒子の組み合わせは安全性のリスクをもたらさないと述べた。
近年、この新興産業に最先端のテクノロジーを備えた企業が出現しています。 両社は資金提供や協力を通じて研究開発を深化させ続けている。 新しいテクノロジーは、RNAi の応用において直面する課題を常に克服しています。 製品の製造コストを削減する技術の開発なども含め、生物制御システムへの応用に貢献します。 近年の業界の注目トレンドを通して、業界をリードする企業の新技術や新製品について学びましょう。
RNAi の展望
2019年、バイエルは、世界の養蜂業界にとって最大の脅威となる害虫であるバロアダニの防除のための二本鎖RNAを使用した新製品BioDirectの登録を米国環境保護庁に申請した。 これは、業界における外因性用途のための RNA 生物農薬有効成分を米国環境保護庁に申請するのは初めてです。
現在の研究では、葉面散布、幹注入、灌漑を通じて RNAi 製品を適用することが可能であることが示されています。 種子コーティングなどの他の施用方法については、さらなる研究が必要です。
将来的には、RNA調製技術の継続的な改善により、RNAiの有効性と圃場での安定性も向上し、化学農薬の代替、または化学農薬と組み合わせて使用して、農業の有害な合成農薬への依存を減らすことができます。
科学研究の進歩に伴い、有害な生物の遺伝子配列は絶えず発見され、人々はRNAiのメカニズムをますます理解するようになり、RNAi生産のコストと有効性はさらに改善されました。 高い特異性と環境に優しいこのような新しい生物農薬は、害虫駆除の分野でますます重要な役割を果たすことになります。
農業科学院植物防疫研究所の副所長である邱徳文氏はかつて、生物農薬の今後の開発動向には、RNA干渉技術、土壌健康回復技術、植物免疫誘導技術などの注目の研究開発分野が含まれるだろうと述べた。
