RNA农药登记：如何证明没有脱靶风险？

原创

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。随着喷洒型RNA农药（dsRNA）逐步进入商业化阶段，脱靶风险（Off-target effects）成为监管机构、科学界及公众关注的核心课题。企业如何证明自己研发的RNA农药没有脱靶风险将成为产品能否取得登记的关键。本文里瑞旭集团农化事业部总结了RNA农药登记时可以考虑的证明手段，涵盖生物信息学分析、实验室多组学验证、毒理及环境试验评价的综合证明体系。

什么是脱靶效应?

尽管RNA农药在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。这要求企业在设计序列之初就要考虑排除脱靶风险，同时要求监管机构建立更精确的生物信息学筛查标准。

脱靶风险主要分为两类：一是靶标生物内部的非预期沉默，即双链dsRNA产生的siRNA与靶标生物内其他非预期基因存在序列同源性，导致生理紊乱；二是环境中的非靶标生物暴露风险，即施用的dsRNA影响有益昆虫、土壤微生物甚至人类等非预期物种。

基于生物信息学的脱靶风险预测体系

生物信息学分析是证明RNA农药无脱靶风险的第一道防线，也是目前监管申报中最具成本效益的手段。企业在研发阶段，必须对设计的dsRNA序列进行全基因组范围的同源性扫描，以识别潜在的交叉反应位点。

常用算法与工具包括：

（1）BLASTN与Bowtie系列：这是最基础的比对工具。BLAST主要用于寻找较大范围的同源性，而Bowtie则擅长处理siRNA级别的短序列精确比对，能够高效识别含有错配的潜在靶位点

（2）si-Fi21 (siRNA-Finder)：这是目前植物与昆虫领域应用最广的专业工具。si-Fi21软件通过提供可视化报告，将dsRNA序列划分为“绿色安全区”和“红色风险区”。在证明无脱靶风险时，研发者应提交证据表明最终选定的片段完全位于“绿色区域”，且与非靶标物种库中的序列无显著匹配

（3）GESS (Genome-wide Enrichment of Seed Sequence matches)：主要用于从实验筛选数据中直接识别由于种子区匹配引起的候选脱靶转录本。

（4）OffTargetFinder：专门针对节肢动物转录组数据库开发，有助于开发者在设计阶段避开对有益昆虫（如蜜蜂、食蚜蝇）具有同源性的序列。

实验室验证：多组学与生物效应分析

生物信息学预测属于“理论安全性”，真实的安全性证明必须依赖于在受控实验室条件下的生物学效应实证。

1.筛选具有代表性的非靶标测试物种

为了证明对生态系统的安全性，必须选择不同营养级的物种进行暴露实验。

（1）近缘种验证：例如在研发针对科罗拉多马铃薯甲虫（CPB）的农药时，应测试同属鞘翅目的其他甲虫，验证其分类学选择性。

（2）有益节肢动物：测试蜜蜂、寄生蜂、捕食性瓢虫等。研究表明，针对棉花害虫设计的RNAi棉花对捕食性益虫异色瓢虫无显著发育或生殖影响。

（3）脊椎动物模型：利用哺乳动物进行急性和亚慢性毒性实验，证明即使在大剂量暴露下，dsRNA也不会对哺乳动物产生全身性干扰。

2. 转录组测序（RNA-Seq）的深度验证

传统的qPCR技术只能检测预设的几个基因，存在极大的信息遗漏风险。相比之下，RNA-Seq能够提供更为详尽的脱靶证明。

（1）识别基因连接性：在赤拟谷盗（Tribolium castaneum）的研究中，RNA-Seq揭示了当靶基因 ADC 被敲低后，多巴胺受体等相关基因的表达也会发生偏移，这为解释表型变化提供了qPCR无法实现的广阔视野。

（2）捕捉代偿性响应：如果非靶标生物中存在与靶基因功能相似的基因，由于功能冗余，单一基因的脱靶下调可能不会表现出表型变化。RNA-Seq能够监测这些细微的表达补偿。

（3）转录组多样性度量：最新的研究建议利用转录组多样性指标来量化整体基因表达模式的偏移，这比单纯的差异表达分析（DEG）更能体现RNA农药对非靶标生物生理稳态的影响

人类生理屏障模拟评估

证明RNA农药对人类无脱靶风险，核心在于论证“生物利用度极低”。哺乳动物的物理与生化屏障人类及高等脊椎动物在长期演化过程中，形成了多重防御机制以防止环境中外源核酸的入侵，包括：

（1）唾液与胃肠道环境：唾液腺分泌的RNase酶能在毫秒级时间内启动降解；胃部的极低pH环境（约0.9 - 1.5）会导致RNA分子的变性与解聚。

（2）胆盐与胰腺分泌物：肠道中的各类消化酶能进一步将大分子dsRNA切割为无活性的单核苷酸或短寡核苷酸。

（3）细胞膜与极性障碍：带负电荷的磷酸骨架使得dsRNA难以穿透带负电的细胞质膜。

（4）粘膜清除系统：肠道上皮的多糖涂层形成了一道物理屏障，限制了大分子的渗透。

基于上述机制，OECD指出，人类通过膳食摄入dsRNA的风险可视为微不足道 。在研发报告中，应提交模拟胃肠液（SGF/SIF）降解实验数据，证明活性分子在数分钟内即被完全消化。

小结

证明RNA农药无脱靶风险是一个系统工程, 可通过融合尖端的生物信息学分析、先进的基因片段分析技术、组学验证及非靶标生物毒性测试，开发者可以向监管部门和公众提供强有力的科学依据，证明RNA农药在提供精准害虫管理的同时，保持了对非靶标生物的安全性。值得注意的是企业在设计RNA序列时就应该选择脱靶风险低、活性高的黄金序列，而不是到申请登记环节才考虑脱靶风险。

关于瑞旭

瑞旭集团农化事业部致力于国内外企业提供全球农药与肥料产品登记服务与专业的法规技术咨询，具体包括植保产品、生物杀灭剂和公共卫生农药等多种类型农药代理登记，农药风险评估以及各种类型肥料产品（微生物、水溶性、微量元素）登记备案等。团队成员学历均在硕士及以上，核心成员来自全球一流农化企业的资深法规专家，在农用化学品登记策略、注册（备案）流程、资料要求和风险评估等方面有着丰富的技术经验。

瑞旭集团农化事业部作为专业的农药登记代理服务机构，提供包括中国新农药登记、RNA农药登记、微生物及多肽蛋白类农药登记方案设计、GLP实验室筛选及风险评估在内的全方位法规咨询服务。

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