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全球生物农药研发登记热点(3):RNA农药的春天要来了

来源 瑞旭集团 作者

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随着农业农村部种植业管理司近日开始征求核糖核酸(RNA)农药登记资料要求的意见,RNA农药在我国的上市路径也愈发清晰,RNA农药行业的春天就要来了。RNA 农药的作用机理基于RNA干扰技术原理,通过递送外源基因分子进入害虫或病原体细胞内,沉默或干扰目标生物的靶标基因,阻断特定蛋白的合成,从而抑制其生长或繁殖。相比传统化学农药,RNA 农药的开发周期较短、特异性好、安全环保,被视为新型绿色农药。本文里瑞旭集团农化事业部总结了RNA类农药的类别、优缺点、头部企业以及最新全球登记进展及难点。

1.RNA农药的分类

能够触发 RNA 干扰机制的 RNA 分子有多种类型,双链 RNA(dsRNA)、小干扰 RNA(siRNA)、短发夹(shRNA)为主要类型,其中农业领域主要开发的是双链dsRNA。

按产品形态,RNA 农药可分为转基因表达 dsRNA 的作物和体外合成 dsRNA 两大类产品:

  • 转基因表达 dsRNA 的作物:这类产品通过基因工程技术,使作物自身能够表达针对特定害虫的 dsRNA。2017 年,美国环境保护署(EPA)批准了转基因玉米 MON87411 的商业化种植,这是全球第一款植物源保护剂(PIP)抗虫作物,并于 2021 年获得中国农业农村部转基因安全许可证书。
  • 体外合成 dsRNA 产品:这类产品是将体外合成的 dsRNA 通过各种方式施用于作物或害虫。根据施用方式的不同,又可分为喷施型和土壤施用型。喷施型 dsRNA 产品如美国 Greenlight Biosciences 公司开发的 Calantha,是全球首款获得 EPA 批准的可喷洒型 dsRNA 杀虫剂,用于防治科罗拉多马铃薯甲虫。

根据防治对象,RNA 农药可分为杀虫剂、杀菌剂、生长调节剂、杀虫杀菌剂等类别。

  • 杀虫剂:主要用于防治各种害虫,包括鳞翅目害虫(如玉米螟、棉铃虫)、鞘翅目害虫(如马铃薯甲虫、玉米根萤叶甲)、半翅目害虫(如蚜虫、飞虱)等。目前市场上已批准的 RNA 农药主要集中在杀虫剂领域。
  • 杀菌剂:用于防治植物病原菌,如真菌、细菌、病毒等。2025 年 10 月,Greenlight Biosciences 向美国、欧盟、巴西同步提交 RNA 杀菌剂 Erysichrona 登记申请,用于葡萄白粉病防治,这是 RNAi 首次向杀菌剂商业化迈进。

2.RNA农药的优势与缺点

2.1 优势

RNA 农药作为新一代生物农药,具有多项显著优势:

  • 靶标专一性强:RNA 农药具有精准的 "信息干预" 特点,特异性高,对非靶标生物影响小。
  • 环境友好性:dsRNA 在环境中可快速分解,更加环保。
  • 开发周期短:相比传统化学农药,RNA 农药序列可人为设计,开发周期较短。
  • 不易产生抗性:与传统化学农药不同,RNA 农药的靶标位点丰富,可以通过设计多靶点 RNA 来延缓抗性的产生。

2.2 缺点

尽管 RNA 农药具有诸多优势,但在实际应用中仍然有很多挑战:

  • 脱靶效应:尽管设计时追求唯一序列,但在自然界庞大的基因组库中,仍可能存在序列相似性导致的"误伤"。例如,针对大豆害虫设计的RNA可能与受保护的本土蝴蝶存在微小序列重叠 。这要求监管机构建立更精确的生物信息学筛查标准。。
  • dsRNA 稳定性问题:dsRNA 在环境中不稳定,容易被紫外线、雨水冲刷、高温和核酸酶降解。生物体的内环境也会影响 RNA 的稳定性,例如,昆虫的唾液、中肠液、血淋巴均会降解 dsRNA,使 dsRNA 在体内造成极大损失,影响基因干扰效率。
  • 递送效率问题:RNA 分子难以有效突破生物屏障,这制约了其在田间的大面积应用。昆虫肠道的围食膜是 dsRNA 进入的主要屏障之一,其主要由几丁质和糖蛋白组成,这种基质由于其负电荷会引起静电排斥,限制 dsRNA 穿过围食膜的运动。此外,肠道中含有各种能够降解 dsRNA 的核酸酶。
  • 成本问题:dsRNA 的大规模生产仍面临成本瓶颈。目前 dsRNA 的生产主要依赖体外转录或微生物发酵,生产成本相对较高。虽然美国 Greenlight Biosciences 公司开发了成本为 0.5 美元 / 克的 dsRNA 产品用于抗病或杀虫,适合实际生产应用,但与传统化学农药相比,成本仍然偏高。
  • 作用谱较窄:RNA 农药的作用谱相对较窄,不像传统化学农药那样具有广谱的防治效果。这是因为不同目级的昆虫(如鞘翅目与鳞翅目)同源基因序列差异较大,单一外源基因分子难以同时有效。

3. 全球 RNA 农药研发企业布局

3.1 跨国农业科技公司

全球主要的跨国农业科技公司都在积极布局 RNA 农药领域,形成了激烈的竞争格局:

  • 拜耳(Bayer):拜耳在 RNA 农药领域处于领先地位,目前已有 3 款基于 RNA 干扰技术开发的产品获批上市。拜耳的 RNA 农药产品主要集中在转基因作物领域,其 SmartStax® Pro 转基因玉米是全球第一款商业化的 PIP 抗虫作物,通过表达针对玉米根萤叶甲的 dsRNA 来实现害虫防治。
  • 科迪华(Corteva):科迪华(原陶氏益农)在 RNA 农药领域的专利申请量遥遥领先,早在 2011 年便已布局该领域。科迪华的专利 WOUS11068188 涉及利用 RNAi 技术抑制鞘翅目害虫的非编码区。2012-2017 年间,公司在鞘翅目防治领域开展了大量研究,并扩展至大豆昆虫抗性研究,探索通过 RNAi 技术防治半翅目昆虫、抑制病原体以及调控植物生长等多个领域。
  • 先正达(Syngenta):先正达在 RNA 农药领域也有所布局,主要通过收购和合作的方式获取相关技术。先正达在生物农药领域的整体战略为其在 RNA 农药市场的发展提供了良好的基础。
  • 巴斯夫(BASF):巴斯夫作为全球领先的化工和农业科技公司,也在积极布局 RNA 农药领域。虽然目前巴斯夫在 RNA 农药方面的公开产品信息较少,但作为行业巨头,其在该领域的研发投入和技术积累不容忽视。

3.2 专业生物技术公司

除了传统的农业科技巨头,一些专注于 RNA 技术的生物技术公司也在 RNA 农药领域取得了重要突破:

GreenLight Biosciences(美国)

GreenLight Biosciences 是 RNA 农药领域的领军企业,其开发的 Calantha 是全球首款获得美国 EPA 批准的可喷洒型 dsRNA 杀虫剂,于 2023 年 12 月 22 日获得上市许可。该产品用于防治科罗拉多马铃薯甲虫,代表了叶面 RNA 技术的承诺:其效果与市场上领先的化学农药相当,为农民的抗性管理项目提供了所需的工具。

GreenLight Biosciences 的产品线还包括:

  • Norroa:首款基于 RNA 的瓦螨治疗产品,于 2025 年 9 月获得美国 EPA 登记
  • Erysichrona:RNA 杀菌剂,于 2025 年 10 月向美国、欧盟和巴西提交登记申请,用于葡萄白粉病防治
  • RNA 除草剂:2025 年 4 月宣布在 RNA 除草剂开发方面取得突破,靶向马唐草(Conyza canadensis),首次将 RNAi 从昆虫和真菌控制扩展到杂草管理。

RNAissance Ag(美国):RNAissance Ag 是一家专注于开发 RNA 农药的生物技术公司,致力于利用 RNAi 技术开发环境友好的害虫防治解决方案。

Pebble Labs(美国):Pebble Labs 是一家农业生物技术公司,专注于开发基于 RNA 的生物农药产品。

3.3 中国企业发展现状

中国在 RNA 农药领域的发展虽然起步较晚,但近年来发展迅速,涌现出一批具有创新能力的企业:

硅羿科技(上海)有限公司

硅羿科技成立于 2017 年 10 月,是中国第一家专注于 RNA 生物农药研发的高新技术企业。作为国内首家专注 RNA 生物农药研发的领军企业,硅羿科技创下了多个 "第一":主持制定全球首个 RNA 生物农药产业化标准,斩获国内首批 4 张 RNA 农药 "核酸干扰素" 命名函,成功创制全球首个 RNA 杀菌剂与国内首个 RNA 杀虫剂,并在上海建成首条母药中试生产线。

硅羿科技的主要产品包括:

  • 抗烟草花叶病毒 RNA 农药:正在国家主管部门进行登记申请和评价过程中。
  • Tomovircona:全球首款防治植物病毒病的 RNA 农药,于 2026 年 1 月获得 ISO 临时批准通用名
  • 多个 RNA 杀虫剂产品正在登记测试中

上海植生优谷生物技术有限公司

上海植生优谷生物技术有限公司成立于2020年8月,技术依托于中国科学院分子植物科学卓越创新中心苗雪霞研究员的团队研究成果进行产业化, 是以RNA干扰技术为底层逻辑进行植物保护领域产品创制、生产及销售为一体的农业生物科技公司。

上海植生优谷生物技术有限公司致力于棉蚜(Aphis gossypii)、桃蚜(Myzus persicae)和黄曲条跳甲(Phyllotreta striolata)等害虫的喷施型 RNA 农药研发,并与利民股份达成合作。

其他中国企业

除了上述两家主要企业外,中国还有多家企业和研究机构在 RNA 农药领域开展研究,包括中国农业科学院植物保护研究所、山西大学、中国农业大学、西南大学、南京农业大学、华中农业大学、浙江大学等高校和科研院所。这些机构在 RNA 农药的基础研究和应用开发方面都取得了重要进展。

4.全球 RNA 农药登记进展

4.1 美国批准情况

美国是全球 RNA 农药监管最为成熟的市场,建立了完善的监管框架。美国EPA 于 2017 年首次批准了 RNAi 农药 SmartStax Pro,这是一种转基因玉米种子。同时美国也是第一个批准喷洒型dsRNA农药的国家,代表性产品有:

  • Ledprona(Calantha):2023 年 12 月 22 日,美国 EPA 批准了 GreenLight Biosciences 开发的 Ledprona,这是全球首款可喷洒型 dsRNA 杀虫剂,用于防治科罗拉多马铃薯甲虫。
  • Vadescana:2025 年 9 月 25 日,美国 EPA 正式批准登记含有 RNAi 新活性成分 Vadescana 的生物农药产品,用于防治蜜蜂蜂箱中的瓦螨。

美国对 RNA 农药的监管要求:1. 靶标基因特异性评估:确保对非靶标基因(哺乳动物、传粉昆虫等)无交叉活性,特别是脱靶的风险。 2. 健康风险评估:包括致敏、慢性毒性、致癌性、生殖毒性等3. 环境风险评估:评估对非靶标生物的影响,特别是对蜜蜂等有益生物的影响

4.2 欧盟批准情况

欧盟对 RNA 农药的监管相对保守。欧盟依据 (EC) No 1107/2009 法规对农药进行管理。对于 RNA 农药,欧盟成员国可以根据该法规第 53 条规定,为其授予限时、受控的紧急使用授权。

2026年3月,比利时监管机构于近期宣布针对 Ledprona(CALANTHA)发放为期 120 天的紧急使用授权。比利时农业部为 Ledprona 分配了专属登记编号 40396P/B/120,与常规登记产品予以区分。该产品专门用于防治科罗拉多马铃薯甲虫,仅在比利时境内的特定地区和特定时期内使用。

4.3 巴西批准情况

巴西作为全球重要的农业大国,对 RNA 农药表现出积极的态度。GreenLight Biosciences 已向巴西农业部、国家卫生监督局和巴西环境与可再生自然资源研究所提交了首个用于农业的可喷洒 RNA 产品登记申请。

4.4中国批准情况

2021 年,中国农业农村部批准了拜耳的 SmartStax® Pro 转基因玉米的安全许可证书(76),但目前中国尚无喷施型 RNA 农药获得正式登记,但多家中国企业的产品正在登记测试中。

中国在 RNA 农药监管方面正在建立完善的框架体系。 2026 年 3 月 23 日,农业农村部种植业管理司正式公开发布《核糖核酸(RNA)农药登记资料要求》征求意见文件,标志着我国 RNA 农药行业的合规化规则制定迈入实质性推进阶段。

5.中国RNA农药登记要求及挑战

我国将 RNA 农药归类为 "新型生物农药" , 为其开辟了 "绿色通道",甚至出了单独的登记资料要求,可见主管部门的用心良苦。

相比化学新有效成分登记,征求意见稿里的RNA农药登记要求有如下不同:

  • 产品化学:有效成分识别需要给出正义链序列、反义链序列,分子式,双链RNA长度,相对分子质量或分子质量范围,以及权威机构出具的基因序列测定报告
  • 毒理:原药分阶段开展试验,一阶段只需要开展急性毒性6项+90天经口反复染毒试验,然后根据产品类型、暴露途径、一阶段毒理学试验资料的结果和有效成分的特殊情况,补充有效成分的亚慢(急)性经皮毒性、亚慢(急)性吸入毒性、免疫毒性、致突变性、神经毒性、生殖毒性、慢性毒性、致癌性或内分泌干扰作用等试验资料。新增的资料要求有模拟有效成分在体内的降解、胃肠道吸收资料,还有基于生物信息学分析的RNA农药与人类基因组序列的脱靶效应分析
  • 环境:原药资料极大简化,环境行为资料完全豁免,只需要提供鱼、溞、蜂、鸟急性毒性资料。新增的要求也是集中在脱靶效应上, 要求提供基于生物信息学分析的RNA农药对非靶标生物潜在脱靶效应分析报告。
  • 代谢:完全不需要,登记总成本极大降低。

从新的RNA农药登记资料要求(征求意见稿)来看,企业必需要证明产品安全,没有脱靶效应并同时保证田间药效才能拿到登记。这就需要企业在dsRNA农药设计之初就要选致死效率最高且脱靶风险最低的“黄金序列”,同时提升制剂开发/载体技术,提高产品的药效。

小结

全球RNA农药产业正处于爆发式增长的前夜。随着更多喷洒型RNA农药在全球获得登记,中国RNA农药的登记资料要求逐渐明朗,该技术将从实验室完美转化为商业产品,进入田间地头,行业的春天就要到来了。尽管目前仍面临高成本和药效稳定性瓶颈,但其在抗性管理、环保方面的独特价值,使其成为实现中国农业可持续发展的关键拼图。尽管脱靶效应和田间药效是不利因素,但可以通过序列设计和提升制剂开发技术进行规避。

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