Creare insetticidi selettivi, estremamente efficaci e perfettamente sostenibili sotto il profilo ambientale ed economico. E' questo uno degli obiettivi di iPlanta, un progetto internazionale (finanziato con fondi Ue Cost) che sta studiando le potenzialità della tecnica dell'RNA-interferente.
Si tratta di un meccanismo, noto da più di venti anni, che permette di silenziare l'espressione genica di organismi come insetti o piante (e non solo). L'RNAi può essere utilizzato ad esempio per eliminare caratteristiche indesiderate delle piante, migliorandone la qualità e le rese. Ma è possibile anche creare insetticidi che vadano a ridurre l'espressione di alcuni geni chiave per la sopravvivenza degli insetti, portandoli alla morte o all'inoffensività.
"Si sfrutta un meccanismo che molti animali utilizzano per combattere i virus. Un meccanismo naturale, quindi estremamente sicuro e potenzialmente adatto allo sviluppo di prodotti autorizzati in biologico", spiega ad AgroNotizie Salvatore Arpaia, ricercatore dell'Enea e uno dei referenti italiani del progetto (coordinato dall'Università Politecnica delle Marche). "Con la tecnica dell'RNA-interferente si utilizzano delle sequenze geniche che vanno a bloccare non il genoma dell'insetto bersaglio, ma l'RNA responsabile della produzione di una specifica proteina".
Insomma, i ricercatori possono mettere a punto molecole che bloccano la sintesi di specifiche proteine all'interno delle cellule, senza modificarne il Dna. Una possibilità che permette ad esempio di impedire la muta di un insetto, oppure l'assimilazione di alcuni elementi nutritivi, oppure ancora la trasmissione di segnali dal sistema nervoso ai muscoli.
Oggi tutte le grandi aziende stanno investendo per mettere a punto insetticidi basati sull'RNAi. Questo perché sono prodotti estremamente specifici, efficienti e sicuri. Ma come si arriva al prodotto finito? Prima di tutto bisogna selezionare l'insetto bersaglio e il gene che si vuole silenziare. Poi occorre produrre una sequenza che vada ad interferire con l'RNA della cellula dell'insetto. E infine trovare un modo efficace per introdurre questa sequenza nell'organismo stesso.
"Dobbiamo immaginare un prodotto che viene irrorato sulle colture e agisce quando viene ingerito dall'insetto bersaglio", spiega Arpaia. "L'RNA-interferente entra nelle cellule dell'insetto mentre si trova nel tratto digerente e va a silenziare l'espressione genica relativa ad un gene vitale per l'insetto stesso. In questo modo noi non modifichiamo il genoma di alcun essere vivente, ma creiamo semplicemente una molecola che blocca uno specifico frammento di RNA".
Già oggi esiste una semente Ogm di mais che abbina all'ormai rodato BT (un gene tratto dal Bacillus thuringiensis, che produce una sostanza tossica per gli insetti) anche il meccanismo dell'RNA-interferente. Smart stax pro, questo il nome della semente messa a punto da Monsanto, neutralizza i lepidotteri (come la piralide, Ostrinia nubilalis) grazie alla tossina BT, mentre i coleotteri (come la diabrotica, Diabrotica virgifera) sono uccisi dalla sequenza RNAi che viene sintetizzata dal mais e interferisce con il metabolismo delle cellule dell'insetto.
Uno degli aspetti su cui i ricercatori si stanno concentrando è lo studio degli effetti che questi insetticidi possono avere su organismi off-target. Il meccanismo RNAi permette infatti di essere molto selettivi, andando ad individuare una sequenza genica presente nell'insetto bersaglio, ma non negli insetti utili, come quelli impollinatori o nei predatori naturali.
Larve di Chrysoperla carnea a cui è stato somministrato l'insetticida RNAi
(Fonte foto: Enea)
Nel laboratorio dell'Enea di Trisaia, in Basilicata, Arpaia studia gli effetti di un insetticida sviluppato da una università belga, utile per il controllo della dorifora della patata, su Chrysoperla carnea, un neurottero predatore utile in agricoltura. "Abbiamo constatato che l'insetticida RNAi ha una efficacia totale nel controllo della dorifora, mentre non ha effetti su Chrysoperla carnea. Questo ci fa sperare che presto possano essere immessi sul mercato insetticidi innovativi, efficaci e sostenibili".
Il problema che le aziende stanno affrontando è quello dei costi di produzione. Per essere economicamente sostenibili gli insetticidi che sfruttano il meccanismo dell'NRAi devono infatti avere un costo in linea con quello dei prodotti chimici di sintesi. L'altro ostacolo è quello di trovare forme di applicazione che siano efficaci. Nel caso dei coleotteri ad esempio l'ingestione è la via più sicura per introdurre nell'organismo le basi di RNA-interferente, mentre per i lepidotteri processi metabolici successivi all'ingestione rendono inefficace l'RNAi.
Il progetto iPlanta è finanziato nell'ambito di Cost (European cooperation in science and technology), l'organizzazione intergovernativa che finanzia progetti quadriennali, detti Azioni (Action), per la creazione di reti di ricerca tra scienziati europei e di altri paesi.
Si tratta di un meccanismo, noto da più di venti anni, che permette di silenziare l'espressione genica di organismi come insetti o piante (e non solo). L'RNAi può essere utilizzato ad esempio per eliminare caratteristiche indesiderate delle piante, migliorandone la qualità e le rese. Ma è possibile anche creare insetticidi che vadano a ridurre l'espressione di alcuni geni chiave per la sopravvivenza degli insetti, portandoli alla morte o all'inoffensività.
"Si sfrutta un meccanismo che molti animali utilizzano per combattere i virus. Un meccanismo naturale, quindi estremamente sicuro e potenzialmente adatto allo sviluppo di prodotti autorizzati in biologico", spiega ad AgroNotizie Salvatore Arpaia, ricercatore dell'Enea e uno dei referenti italiani del progetto (coordinato dall'Università Politecnica delle Marche). "Con la tecnica dell'RNA-interferente si utilizzano delle sequenze geniche che vanno a bloccare non il genoma dell'insetto bersaglio, ma l'RNA responsabile della produzione di una specifica proteina".
Insomma, i ricercatori possono mettere a punto molecole che bloccano la sintesi di specifiche proteine all'interno delle cellule, senza modificarne il Dna. Una possibilità che permette ad esempio di impedire la muta di un insetto, oppure l'assimilazione di alcuni elementi nutritivi, oppure ancora la trasmissione di segnali dal sistema nervoso ai muscoli.
Sostenibilità ed efficacia al servizio dell'agricoltura
Oggi tutte le grandi aziende stanno investendo per mettere a punto insetticidi basati sull'RNAi. Questo perché sono prodotti estremamente specifici, efficienti e sicuri. Ma come si arriva al prodotto finito? Prima di tutto bisogna selezionare l'insetto bersaglio e il gene che si vuole silenziare. Poi occorre produrre una sequenza che vada ad interferire con l'RNA della cellula dell'insetto. E infine trovare un modo efficace per introdurre questa sequenza nell'organismo stesso."Dobbiamo immaginare un prodotto che viene irrorato sulle colture e agisce quando viene ingerito dall'insetto bersaglio", spiega Arpaia. "L'RNA-interferente entra nelle cellule dell'insetto mentre si trova nel tratto digerente e va a silenziare l'espressione genica relativa ad un gene vitale per l'insetto stesso. In questo modo noi non modifichiamo il genoma di alcun essere vivente, ma creiamo semplicemente una molecola che blocca uno specifico frammento di RNA".
Già oggi esiste una semente Ogm di mais che abbina all'ormai rodato BT (un gene tratto dal Bacillus thuringiensis, che produce una sostanza tossica per gli insetti) anche il meccanismo dell'RNA-interferente. Smart stax pro, questo il nome della semente messa a punto da Monsanto, neutralizza i lepidotteri (come la piralide, Ostrinia nubilalis) grazie alla tossina BT, mentre i coleotteri (come la diabrotica, Diabrotica virgifera) sono uccisi dalla sequenza RNAi che viene sintetizzata dal mais e interferisce con il metabolismo delle cellule dell'insetto.
Efficace e sicuro per gli insetti utili
Uno degli aspetti su cui i ricercatori si stanno concentrando è lo studio degli effetti che questi insetticidi possono avere su organismi off-target. Il meccanismo RNAi permette infatti di essere molto selettivi, andando ad individuare una sequenza genica presente nell'insetto bersaglio, ma non negli insetti utili, come quelli impollinatori o nei predatori naturali.
Larve di Chrysoperla carnea a cui è stato somministrato l'insetticida RNAi
(Fonte foto: Enea)
Nel laboratorio dell'Enea di Trisaia, in Basilicata, Arpaia studia gli effetti di un insetticida sviluppato da una università belga, utile per il controllo della dorifora della patata, su Chrysoperla carnea, un neurottero predatore utile in agricoltura. "Abbiamo constatato che l'insetticida RNAi ha una efficacia totale nel controllo della dorifora, mentre non ha effetti su Chrysoperla carnea. Questo ci fa sperare che presto possano essere immessi sul mercato insetticidi innovativi, efficaci e sostenibili".
Il problema che le aziende stanno affrontando è quello dei costi di produzione. Per essere economicamente sostenibili gli insetticidi che sfruttano il meccanismo dell'NRAi devono infatti avere un costo in linea con quello dei prodotti chimici di sintesi. L'altro ostacolo è quello di trovare forme di applicazione che siano efficaci. Nel caso dei coleotteri ad esempio l'ingestione è la via più sicura per introdurre nell'organismo le basi di RNA-interferente, mentre per i lepidotteri processi metabolici successivi all'ingestione rendono inefficace l'RNAi.
Il progetto iPlanta è finanziato nell'ambito di Cost (European cooperation in science and technology), l'organizzazione intergovernativa che finanzia progetti quadriennali, detti Azioni (Action), per la creazione di reti di ricerca tra scienziati europei e di altri paesi.
