Patent tildelt for genetik-baseret nanoteknologi mod myg, skadedyr

Forskere fra Kansas State University har udviklet en patenteret metode til at holde myg og andre skadedyr på afstand.

U.S. Patent 8, 841, 272, "Dobbeltstrengede RNA-baserede nanopartikler til gendæmpning af insekter, "blev for nylig tildelt Kansas State University Research Foundation, en nonprofit-virksomhed, der er ansvarlig for at administrere teknologioverførselsaktiviteter på universitetet. Patentet dækker mikroskopiske, genetikbaseret teknologi, der kan hjælpe med sikkert at dræbe myg og andre skadedyr.

Kun Yan Zhu, professor i entomologi; Xin Zhang, forskningsassistent i afdelingen for biologi; og Jianzhen Zhang, gæstende videnskabsmand fra Shanxi University i Kina, udviklet teknologien:nanopartikler bestående af en ugiftig, bionedbrydelig polymermatrix og insektafledt dobbeltstrenget ribonukleinsyre, eller dsRNA. Dobbeltstrenget RNA er et syntetiseret molekyle, der kan udløse en biologisk proces kendt som RNA-interferens, eller RNAi, at ødelægge den genetiske kode for et insekt i en bestemt DNA-sekvens.

Teknologien forventes at have et stort potentiale for sikker og effektiv bekæmpelse af skadedyr, sagde Zhu.

"For eksempel, vi kan købe kakerlakker, der indeholder et giftigt stof til at dræbe kakerlakker. Imidlertid, agnen kan potentielt skade alt, hvad der ellers indtager den, " sagde Zhu. "Hvis vi kan inkorporere dsRNA specifikt målrettet mod et kakerlakgen i lokkemad snarere end et giftigt stof, agnen ville ikke skade andre organismer, såsom kæledyr, fordi dsRNA'et er designet til specifikt at deaktivere funktionen af ​​kakerlakgenet."

Forskere udviklede teknologien, mens de så på, hvordan man deaktiverer genfunktioner i myggelarver. Efter at have testet en række mislykkede genetiske teknikker, holdet vendte sig til en nanopartikel-baseret tilgang.

Når først det er indtaget, nanopartiklerne fungerer som en trojansk hest, frigivelse af det løst bundne dsRNA til insekttarmen. dsRNA'et udløser derefter en genetisk kædereaktion, der ødelægger specifikt messenger-RNA, eller mRNA, hos de udviklende insekter. Messenger-RNA bærer vigtig genetisk information.

I undersøgelserne af myggelarver, forskere designet dsRNA til at målrette det mRNA, der koder for de enzymer, der hjælper myg med at producere kitin, hovedkomponenten i det hårde eksoskelet af insekter, krebsdyr og arachnider.

Forskere fandt ud af, at de udviklende myg producerede mindre kitin. Som resultat, myggene var mere tilbøjelige til insekticider, da de ikke længere havde en tilstrækkelig mængde kitin til en normalt fungerende beskyttende skal. Hvis produktionen af ​​kitin kan reduceres yderligere, insekterne kan dræbes uden brug af giftige insekticider.

Mens myg var det primære insekt, som den nanopartikelbaserede metode blev udviklet til, teknologien kan anvendes på andre skadedyr, sagde Zhu.

"Vores dsRNA-molekyler blev designet baseret på specifikke gensekvenser af myggen, " sagde Zhu. "Du kan designe artsspecifikt dsRNA for de samme eller forskellige gener for andre skadedyr. Når du laver lokkemad, der indeholder genspecifikke nanopartikler, du kan muligvis dræbe insekterne gennem RNAi-vejen. Vi ser, at dette har virkelig brede anvendelser til bekæmpelse af skadedyr."