Los investigadores destacan los avances y los riesgos de los biopesticidas de ARN de interferencia (ARNi).

Los biopesticidas basados ​​en la interferencia de ARN se están consolidando como una tecnología de tercera generación para el control de plagas. Estos productos combinan la inactivación génica específica, una rápida degradación ambiental y una baja toxicidad potencial para organismos no objetivo, explican los investigadores Wei Zhang, Umut Toprak, Amr Mohamed, George Joseph Chakkalakkal, Ioannis Eleftherianos y Guy Smagghe. Sin embargo, el equipo subraya la necesidad de realizar evaluaciones individualizadas para cada secuencia, formulación, especie objetivo y condición de uso (DOI 10.1127/entomologia/3821).

Según los investigadores, esta tecnología utiliza ARN de doble cadena para interrumpir la expresión de genes esenciales en insectos. Dentro de la célula, la enzima Dicer-2 fragmenta la molécula en pequeños ARN de interferencia. Estos fragmentos se integran en el complejo de silenciamiento inducido por ARN. El complejo reconoce el ARN mensajero complementario y promueve su degradación.

Producción de proteínas

El proceso reduce la producción de proteínas asociadas a funciones vitales en las plagas. La eficiencia depende de la selección genética y el diseño de la secuencia. Los investigadores señalan que el ARN de interferencia (ARNi) suele provocar una reducción parcial de la expresión génica. Por lo tanto, la selección debe priorizar los genes sensibles a pequeñas disminuciones de actividad.

La especificidad de la secuencia representa una de las principales ventajas de esta tecnología. Según los científicos, el método permite dirigir el efecto a una especie específica o a un grupo restringido. Esta característica reduce el impacto en otros organismos en comparación con los productos de amplio espectro.

Efectos fuera del objetivo

El equipo advierte sobre la posibilidad de efectos no deseados. El riesgo aumenta cuando los organismos no objetivo poseen regiones genéticas similares a la secuencia aplicada. Los segmentos continuos con alta identidad pueden provocar el silenciamiento génico en especies estrechamente relacionadas. Los investigadores recomiendan evitar las regiones conservadas y realizar análisis bioinformáticos antes de la síntesis de ARN.

Las herramientas computacionales ya respaldan esta etapa. Los científicos mencionan plataformas diseñadas para comparar secuencias con genomas y transcriptomas de diferentes organismos. Estos sistemas identifican coincidencias no deseadas y guían el diseño de moléculas con mayor selectividad. Para los investigadores, la bioinformática debería integrarse en la evaluación de riesgos desde el inicio del desarrollo.

Rutas principales

Los biopesticidas de ARN de interferencia (ARNi) se aplican principalmente mediante dos vías. Una consiste en utilizar plantas modificadas genéticamente para producir ARN de doble cadena en sus propios tejidos. El insecto ingiere la molécula al alimentarse. La otra vía consiste en aplicar el ARN externamente, mediante pulverización foliar, tratamiento de semillas, aplicación al suelo o contacto con las raíces.

Los investigadores destacan dos hitos comerciales. El maíz SmartStax Pro, identificado como MON 87411, combina la proteína Bt Cry3Bb1 con ARN de doble cadena dirigido al gen DvSnf7 de Diabrotica virgifera virgifera. La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos ha aprobado esta tecnología como el primer rasgo de ARN de interferencia (ARNi) comercialmente utilizable en el país.

La agencia también aprobó Calantha, un producto en aerosol destinado al control de Leptinotarsa ​​decemlineata. Según los científicos, esta decisión marcó la entrada al mercado de los insecticidas de ARN de aplicación foliar.

Informes de degradación

La baja estabilidad del ARN en el medio ambiente limita su persistencia, pero también reduce el período de control. Los investigadores informan de su degradación por radiación ultravioleta, nucleasas microbianas y condiciones ambientales físicas. En estudios citados en el artículo, el ARN bicatenario no formulado desapareció en un plazo de 14 a 30 horas en diferentes suelos agrícolas. En ambientes acuáticos, las concentraciones descendieron por debajo del límite de detección en 96 horas.

Las formulaciones con arcillas de hidróxido doble laminar, vesículas lipídicas, quitosano, polímeros y nanogeles buscan aumentar la estabilidad. Estos soportes también pueden mejorar la adhesión a las hojas y la absorción por parte del insecto.

Perfil de riesgo

El equipo subraya que una mayor persistencia altera el perfil de riesgo. El portador puede modificar la exposición de organismos no objetivo y el comportamiento del ARN en el suelo, el agua y los tejidos vegetales. Algunos materiales pueden afectar a los microorganismos del suelo, la germinación, el crecimiento de las raíces o las interacciones entre las plantas y la microbiota.

Por este motivo, los investigadores abogan por la evaluación del producto en su totalidad. El análisis no debe limitarse al ARN de doble cadena. La composición, el tamaño de partícula, la carga superficial, la biodegradabilidad y el potencial de acumulación también deben tenerse en cuenta en el proceso regulatorio.

Los organismos no objetivo pueden entrar en contacto con el ARN al consumir plantas tratadas, a través del contacto con residuos o mediante su transferencia a lo largo de la cadena alimentaria. Los depredadores y parasitoides pueden ingerir la molécula al consumir presas expuestas.

Barreras biológicas

Según los investigadores, las barreras biológicas reducen la probabilidad de una supresión no deseada. La saliva, las nucleasas digestivas, el epitelio intestinal y las membranas celulares dificultan la absorción sistémica. Aun así, el equipo recomienda realizar pruebas con especies vinculadas a diferentes funciones ecológicas.

Los científicos citan a Apis mellifera para la polinización, Folsomia candida para la descomposición del suelo, Eisenia fetida para la salud del suelo y Daphnia magna para los ambientes acuáticos. La evaluación debe comenzar con análisis computacionales. Posteriormente, debe avanzar a ensayos de laboratorio, semicampo y campo.

Los investigadores también señalan un bajo riesgo dietético para humanos y animales. El ARN de doble cadena se encuentra de forma natural en los alimentos y se degrada rápidamente en el sistema digestivo. Las ribonucleasas, la acidez gástrica y las barreras intestinales limitan su absorción.

Los estudios citados por el equipo no identificaron efectos adversos tras la administración de altas dosis de ARN DvSnf7 a ratones. Las evaluaciones incluyeron el consumo de alimentos, el peso corporal, la histología de los órganos y parámetros clínicos. Los organismos reguladores también concluyeron que las moléculas evaluadas no presentaban toxicidad, alergenicidad ni bioacumulación.

Evolución de la resistencia

La evolución de la resistencia se presenta como otro desafío. Según los investigadores, los insectos pueden desarrollar alteraciones en la absorción intestinal de ARN o aumentar la degradación de la molécula por nucleasas. Los microorganismos asociados al intestino también pueden reducir la eficacia.

Científicos informan haber identificado cepas de Bacillus capaces de degradar ARN de doble cadena en el intestino de Helicoverpa armigera. La actividad microbiana redujo la acumulación de la molécula y limitó el silenciamiento génico.

El equipo señala que el uso de múltiples ARN contra diferentes genes puede fracasar cuando la resistencia afecta un paso común, como la absorción o la degradación. Los investigadores recomiendan combinar la interferencia de ARN con otros mecanismos de acción, prácticas culturales, refugios, rotación y monitoreo.

Para los científicos, el avance comercial dependerá de la integración del diseño molecular, la formulación, la evaluación ambiental, la gestión de la resistencia y el seguimiento posterior al registro. El uso sostenible requiere ajustes continuos basados ​​en los resultados obtenidos en el laboratorio y en el campo.