Produção, aplicação, alvos e riscos da adoção do RNAi: confira a segunda parte da entrevista com o Prof. Moisés Zotti

6241
Foto: Autores

Na segunda parte da entrevista com o professor Moisés Zotti (1) da Universidade Federal de Pelotas (UFPel), sobre a tecnologia de RNA de interferência são abordados temas como produção, aplicação, alvos e riscos da adoção do RNAi: a tecnologia que pode mudar o manejo fitossanitário.

Mais Soja (MS): Como é realizada a aplicação de dsRNA via foliar:

Moisés Zotti (MZ): A aplicação de dsRNA diretamente via foliar é um métodos não-transgênico, mas depende de uma formulação adequada para que ocorra a penetração da dsRNA via foliar. A dsRNA aplicada chega no apoplasto, incluindo xilema, e posteriormente é translocada para o simplasto por algum mecanismo ainda desconhecido. Este fato foi comprovado quando dsRNA para uma CYP3 (biossíntese de ergosterol) em Fusarium graminearum foi aplicada em folhas de cevada. Neste caso o controle ocorreu quando a aplicação de dsRNA foi realizada no local da infeção, mas também de modo sistêmico, quando a aplicação ocorreu em outras partes da planta. Casos semelhantes foram observados para controle de insetos via pulverização foliar. Entretanto, aplicações tópicas somente produzem efeitos de silenciamento temporários, não alterando o genoma. Com isso, há a necessidade de aplicações múltiplas devido a rápida degradação pela luz solar, micróbios, e mesmo nas células do organismos alvo. Desta forma, a dsRNA deve ser protegida com uma formulação adequada, favorecendo que quantidades suficientes ativam o mecanismo de RNAi e exercem o resultado esperado.

(MS): Quais os possíveis alvos da tecnologia?

(MZ): A tecnologia RNAi engloba a possibilidade para o desenvolvimento de estratégias de controle em insetos-praga, proteção de insetos benéficos (abelhas) contra viroses e parasitas, controle de doenças e nematoides em plantas, ácaros, carrapatos, além do manejo da resistência em insetos e planta daninhas (http://dx.doi.org/10.1002/ps.4813) (Figura Abaixo).

RNAi pode controlar a expressão de genes em qualquer organismo, desde que esteja presente e funcional. Desta forma, o primeiro passo seria a investigação da existência ou não de RNAi no organismo que pretende-se estudar.

Importante salientar que existem dois aspectos fundamentais que contribuem para a sensibilidade de RNAi entre as espécies alvo:

1) A persistência e duração do silenciamento;

2) capacidade do efeito sistêmico.

A propriedade sistêmica de RNAi refere-se a passagem do efeito de silenciamento de célula para célula, e de tecido para tecido do organismo alvo. Ainda, em alguns casos ocorre a transferência da sinalização via parental, ou seja, o efeito produzido na mãe passa para a progênie. Este RNAi parental ocorre quando a dsRNA chega as células germinativas e o sinal é transmitido para os embriões e para a próxima geração. Desta forma, com uma perspectiva de controle é fundamental detectar a existência ou não de mecanismo sistêmico, fator este que determina o quão sensível será o organismo alvo. A variação da sensibilidade está diretamente ligada a quantidade de dsRNA que o organismo alvo deve ser exposto para que tenha-se o resultado esperado.

Na figura abaixo, por exemplo,  existe um comparativo entre a sensibilidade de diferentes ordens de insetos a dsRNA. Coleópteros de modo geral possuem mecanismo sistêmico e desta forma são ~ 1000 x mais sensíveis que insetos de outras ordens como Lepidoptera e Diptera.

(MS) Como são os métodos de produção da tecnologia e quais seus custos?

(MZ): Indiferente do organismo alvo, a utilização de RNAi requer um suplemento inicial e/ou continuo de dsRNA, assim plantas transgênicas contendo constructs facilmente podem produzir um continuo e ininterrupto fornecimento de dsRNA. Neste caso, o organismo alvo (Ex: inseto ou fungo) estará exposto constantemente a dsRNA, e sugere-se que sem a necessidade contínua de aplicações externa, os custos ao produtor seriam menores.

Apesar da praticidade desta estratégia, e comprovação do funcionamento, ela não é prática para todas as espécies de plantas, como por exemplo aquelas perenes (citros e café), onde a transformação de plantas entre o desenvolvimento e a comercialização levam anos (~ 5-10). Por outro lado RNA pode ser translocado pelo sistema vascular das plantas. Desta forma, aplicações tópicas de dsRNA sobre as plantas, solo, injeção em caules podem ser exploradas na supressão de pragas (insetos, fungos, nematóides, etc).

Pelo método clássico de produção de dsRNA chamado síntese por NTP, os custos vem caindo nos últimos anos passando de USD $12,500 a grama de dsRNA em 2008 para USD $100 em 2016 e USD $60 em 2017. Outros métodos são elaborados pela utilização de uma cepa da bactéria Escherichia coli [HT115(DE3)] produzindo ao custo de ~ R$12 por grama de dsRNA. Outro método que utilizamos pelo auto acoplamento da dsRNA em capsídeos custa ~ R$6 por grama. Estima-se que sejam necessários de 2-10 gramas por hectare para a maioria dos casos.

(MS): Em relação aos riscos da tecnologia, quais são eles?

(MZ): A atividade de RNAi reside na existência de uma complementariedade entre a sequência do RNA mensageiro e a dsRNA. Sem este requerimento o silenciamento será muito baixo ou nulo. A avaliação do risco desta forma depende de, no mínimo, o conhecimento da sequência do gene silenciado (na espécie-alvo) e em todas as espécies potencialmente expostas. Isso significa que a falta do genoma sequenciado de todos os organismos que potencialmente estejam expostos na área onde RNAi é usado dificulta a avaliação correta.

A pergunta é? Temos o conhecimento de todas as espécies expostas ao RNAi ?

Carecemos de grande inventários holísticos em nossos agroecossistemas acerca das espécies associadas. Pesquisadores tem trabalhado há anos no levamento dessas espécies, e mesmo assim, temos hoje uma baixa resolução do grande número de espécies eucarióticas associadas nestes sistemas, a grande maioria com potencial maquinaria de RNAi. Provavelmente teremos centenas de espécies em cada comunidade, muitas espécies de artrópodes, muitos benéficos, outras centenas de espécies de fungos, outros animais não insetos e muitas espécies de plantas e outras inúmeras espécies ainda não catalogadas. Como comentado acima RNAi é altamente customizado para silenciar um único gene/proteína, algo jamais vislumbrado em pipelines de discovery de novas moléculas pesticidas.

Devido a falta de genomas disponíveis durante a customização da dsRNA, já foram reportados silenciamentos em organismo não-alvo. Lembra-se que a chave para um curto ou amplo espectro de RNAi está na existência de sequencias para o gene alvo de outras espécies potencialmente expostas. Quando o efeito de RNAi ocorre em genes não alvo, mas na espécie alvo, isso não é algo preocupante, visto que a estratégia é utilizada para causar mortalidade. Por outro lado, quando constata-se silenciamento de genes não alvo em espécies não alvo, isso sim deve ser avaliado com cautela. Para agrotóxicos convencionais (moléculas) a avaliação do risco é feita com base em doses/concentrações máximas, entretanto dado o mecanismo sistêmico de RNAi em algumas espécies, esta estratégia não é valida, pois a quantidade de material (dsRNA) exposto externamente ao organismos, não condiz com a exposição interna do organismo.

Da mesma forma, os risco de silenciamento em organismos não alvo devem ser avaliados em um primeiro momento em espécies filogeneticamente próximas, pois estas devido a menor distância evolutiva possuem mais chances de terem genes semelhantes e passíveis de serem silenciados.

Esta foi a segunda parte da entrevista com o Professor Moisés Zotti. Clique aqui e confira a primeira parte da entrevista.

Quer saber mais sobre o tema, confira no site: www.insects.agr.br

(1): O Professor Moisés é atuante com os temas Entomologia Molecular, Biologia Molecular, Bioinformática e MIP, possui graduação em Engenharia Agronômica pela Universidade Federal de Pelotas (2005), post-doc (2012-2013) (Biotecnologia Celular e sistemas de screening), UGent.e UFPel.

Elaboração: Elisa Campos, Equipe Mais Soja.

SEM COMENTÁRIO

DEIXE UMA RESPOSTA

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.