ยาฆ่าแมลง RNAi คืออะไร?

การรบกวน RNA (เรียกสั้น ๆ ว่า RNAi) หมายถึงการสลายตัวของ mRNA ที่เกิดจาก RNA แบบเกลียวคู่จากภายนอกหรือภายนอก ส่งผลให้เกิดการขัดขวางการแสดงออกของยีนเป้าหมายโดยเฉพาะ และพบได้ทั่วไปในสิ่งมีชีวิต มีรายงานว่าในช่วงทศวรรษ 1990 นักวิจัยทางวิทยาศาสตร์ค่อยๆ ค้นพบปรากฏการณ์ของการเงียบของยีน RNAi และปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาการวิจัยกีฏวิทยา เนื่องจากการระงับยีนที่เกิดจาก RNAi มีข้อดีคือมีประสิทธิภาพ ความจำเพาะ และความเรียบง่ายสูง เทคโนโลยีนี้จึงถูกนำมาใช้ในการพัฒนายาฆ่าแมลงชนิดใหม่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

RNAi ควบคุมศัตรูพืชอย่างไร

RNAi รบกวนกระบวนการถอดรหัสและการแปลยีนที่เกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตและการพัฒนาของศัตรูพืช ป้องกันการสังเคราะห์โปรตีน ส่งผลให้การปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อมลดลงหรือการตายของศัตรูพืช วิธีการควบคุมประเภทนี้ส่วนใหญ่ภายใน RNA แบบเกลียวคู่ของยีนเป้าหมายผ่านการให้อาหารจากสัตว์รบกวน หลังจากที่แมลงกิน RNA แบบเกลียวคู่ซึ่งมีความจำเพาะสูงต่อยีนเป้าหมาย RNA แบบเกลียวคู่จะถูกดูดซึมในลำไส้ หากยีนเป้าหมายที่จะปิดเสียงไม่ได้อยู่ในลำไส้ สัญญาณการปิดเสียงสามารถส่งผ่านเซลล์หรือเนื้อเยื่อ และไปถึงตำแหน่งของยีนเป้าหมายที่ถูกรบกวนสำหรับ RNAi

ยีนเป้าหมายที่เลือกสำหรับการควบคุมศัตรูพืชโดยใช้เทคโนโลยี RNAi แบ่งคร่าวๆ ออกเป็นห้าประเภท: ยีนที่ทำให้ศัตรูตาย ยีนที่เกี่ยวข้องกับความต้านทานศัตรูพืชและภูมิคุ้มกัน (ลดความต้านทานศัตรูพืชต่อยาฆ่าแมลงที่เป็นสารเคมี) ยีนที่เกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตและการพัฒนาของศัตรูพืช ยีนที่เกี่ยวข้องกับไข่ของศัตรูพืช การวางไข่ และยีนที่เกี่ยวข้องกับกลิ่น (ซึ่งรบกวนการรับรู้พืชผลโดยศัตรูพืช)

ปัจจุบัน วิธีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในการแนะนำ RNA แบบเกลียวคู่ให้กับแมลงคือการให้อาหาร วิธีนี้ใช้งานง่ายและใช้งานง่าย ปัจจุบันวิธีการนี้ประสบความสำเร็จในการควบคุมศัตรูพืชหลายชนิด เช่น เพลี้ยกระโดดสีน้ำตาล ปลวก มอด Triatomine และด้วงรากข้าวโพด วิธีการให้อาหารไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ และยังสะดวกกว่าหากใช้วิธีนี้เพื่อทำการวิจัยเกี่ยวกับ RNAi อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ออกฤทธิ์ช้าและแมลงในระยะไข่และดักแด้ใช้ไม่ได้เนื่องจากไม่สามารถกินอาหารได้

ข้อดีของ RNAi ในการควบคุมศัตรูพืช

(1) เนื่องจาก RNA แบบเกลียวคู่มีความจำเพาะสูง ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวจะไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เป้าหมาย

(2) สารกำจัดศัตรูพืช RNA เป็นสารที่มีอยู่ตามธรรมชาติในสิ่งแวดล้อมหรือสิ่งมีชีวิต ดังนั้นโอกาสที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เป้าหมายจึงต่ำกว่าสารเคมีกำจัดศัตรูพืช สารดังกล่าวสามารถย่อยสลายได้ด้วยวิถีทางธรรมชาติ

(3) ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวสามารถพัฒนาได้สำหรับศัตรูพืชทุกประเภท เมื่อเปรียบเทียบเทคโนโลยีบีทีเป็นตัวอย่าง นักวิจัยพบว่าพืชดัดแปลงพันธุกรรมที่ต้านทานแมลงบีทีมีผลจำกัดมากในการควบคุมแมลงดูด เนื่องจากสารพิษบีทียังไม่ส่งผลกระทบต่อศัตรูพืชดังกล่าว ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขโดยใช้ RNAi ที่ใช้พืชเป็นสื่อกลาง

ความท้าทายและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในการใช้ RNAi

ศักยภาพเชิงพาณิชย์ของการใช้เทคโนโลยี RNAi เพื่อควบคุมศัตรูพืชส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของการส่ง RNA แบบเกลียวคู่ไปยังศัตรูพืชเป้าหมาย ไม่ว่า RNA แบบเกลียวคู่จะคงอยู่ในตัวแมลงได้หรือไม่ และความเข้มข้นของเหยื่อยาฆ่าแมลง ปัจจัยเหล่านี้ล้วนส่งผลต่อต้นทุนการใช้ผลิตภัณฑ์ RNA แบบเกลียวคู่

สำหรับหลายบริษัท การแก้ปัญหา RNA ที่พังทลายลงอย่างง่ายดายถือเป็นปัญหาใหญ่ แม้ว่าการฉีดพ่นที่มี RNA แบบเกลียวคู่ที่ตรงกับลำดับยีนเฉพาะสามารถปิดยีนเฉพาะของศัตรูพืชบางชนิดและทำให้เกิดผลในการควบคุมศัตรูพืชได้ แต่ RNA ในสเปรย์นั้นสลายตัวได้ง่ายและผลกระทบนั้นอยู่ได้ไม่นานและจำเป็นต้องใช้บ่อยๆ ชาวนาจึงใช้เงินเป็นจำนวนมาก

นับตั้งแต่การค้นพบปรากฏการณ์ RNAi นักวิจัยมีความก้าวหน้าอย่างมากในการส่งเสริมการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้ ตามรายงาน ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์ในออสเตรเลียได้พัฒนาเทคโนโลยีที่สามารถยืดระยะเวลาการป้องกันสเปรย์ได้ ทีมงานได้รวม RNA เข้ากับอนุภาคนาโนของดินซึ่งมีราคาถูกในการผลิต อนุภาคนาโนของดินเหนียวชื้นทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศและค่อยๆ สลายตัว และปล่อย RNA อย่างช้าๆ เพื่อยืดอายุการใช้งาน เทคโนโลยีนี้ทำให้ต้นยาสูบต้านทานไวรัสพริกไทยชนิดม็อตเติ้ลได้นานถึง 20 วัน สร้างสถิติใหม่ที่ไม่เคยมีมาก่อน ในเวลาเดียวกัน David Baulcombe ซึ่งทำงานวิจัยเทคโนโลยีการปิดเสียงยีนที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในสหราชอาณาจักรมายาวนาน ยังกล่าวอีกว่าการรวมกันของ RNA และอนุภาคนาโนของดินเหนียวไม่ทำให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัยใดๆ

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา บริษัทที่มีเทคโนโลยีล้ำสมัยได้ถือกำเนิดขึ้นในอุตสาหกรรมเกิดใหม่นี้ พวกเขายังคงทำการวิจัยและพัฒนาอย่างลึกซึ้งอย่างต่อเนื่องผ่านการจัดหาเงินทุนและความร่วมมือ เทคโนโลยีใหม่กำลังเอาชนะความท้าทายที่ต้องเผชิญในการประยุกต์ใช้ RNAi อย่างต่อเนื่อง รวมถึงการพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อลดต้นทุนการผลิตผลิตภัณฑ์ เป็นต้น ซึ่งเอื้อต่อการประยุกต์ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวในระบบควบคุมทางชีวภาพ มาเรียนรู้เกี่ยวกับเทคโนโลยีและผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ ของบริษัทชั้นนำในอุตสาหกรรมผ่านเทรนด์ที่กำลังมาแรงในอุตสาหกรรมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

โอกาสของ RNAi

ในปี 2019 ไบเออร์ได้ยื่นผลิตภัณฑ์ใหม่ BioDirect ไปยังสำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมของสหรัฐอเมริกา เพื่อขอจดทะเบียน RNA แบบเกลียวคู่เพื่อควบคุมไร Varroa ซึ่งเป็นศัตรูพืชที่เป็นภัยคุกคามร้ายแรงต่ออุตสาหกรรมการเลี้ยงผึ้งของโลก นี่เป็นการส่งสารออกฤทธิ์ของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพของ RNA ให้กับหน่วยงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมของสหรัฐอเมริกาเป็นครั้งแรก สำหรับการใช้งานจากภายนอกในอุตสาหกรรม

การวิจัยในปัจจุบันแสดงให้เห็นว่า เป็นไปได้ที่จะใช้ผลิตภัณฑ์ RNAi ผ่านการฉีดพ่นทางใบ การฉีดลำต้น และการชลประทาน วิธีการประยุกต์อื่นๆ เช่น การเคลือบเมล็ด จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม

ในอนาคต การปรับปรุงอย่างต่อเนื่องในเทคโนโลยีการเตรียม RNA จะปรับปรุงประสิทธิภาพและความเสถียรของสนามของ RNAi ซึ่งสามารถทดแทนยาฆ่าแมลงที่เป็นสารเคมีหรือใช้ร่วมกับยาฆ่าแมลงที่เป็นสารเคมี เพื่อลดการพึ่งพายาฆ่าแมลงสังเคราะห์ที่เป็นอันตรายของภาคเกษตรกรรม

ด้วยความก้าวหน้าของการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ลำดับยีนของสิ่งมีชีวิตที่เป็นอันตรายจึงมีการค้นพบอยู่ตลอดเวลา ผู้คนมีความเข้าใจเกี่ยวกับกลไกของ RNAi มากขึ้นเรื่อยๆ และต้นทุนและประสิทธิภาพของการผลิต RNAi ก็ได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมอีกด้วย สารกำจัดศัตรูพืชชนิดใหม่ที่มีความจำเพาะสูงและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมจะมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในด้านการควบคุมสัตว์รบกวน

Qiu Dewen รองผู้อำนวยการสถาบันคุ้มครองพืชแห่ง Academy of Agricultural Sciences เคยกล่าวไว้ว่าแนวโน้มการพัฒนาในอนาคตของสารกำจัดศัตรูพืชทางชีวภาพจะรวมถึงสาขาการวิจัยและพัฒนาที่กำลังมาแรง เช่น เทคโนโลยีการแทรกแซง RNA เทคโนโลยีการฟื้นฟูสุขภาพของดิน และเทคโนโลยีการสร้างภูมิคุ้มกันของพืช