Protección de cultivos mediante ARN dirigido: la próxima frontera en biopesticidas

GreenLight Sciences es una empresa participada por AgFunder, la empresa matriz de AFN. Según la Iniciativa Pew sobre Alimentación y Biotecnología, las plagas agrícolas provocan pérdidas anuales de cosechas a nivel mundial por valor de más de 100.000 millones de dólares.

Si bien los pesticidas tradicionales a base de productos químicos han sido un pilar fundamental en la lucha contra las plagas y la maximización de los rendimientos durante generaciones, los agricultores buscan nuevas soluciones que sean tan eficaces como los productos químicos, pero con un perfil medioambiental mejorado.

Apuntado preciso

Los nuevos avances en biocontrol basados ​​en el ácido ribonucleico (ARN) prometen una alternativa segura y sostenible a los productos químicos sintéticos a escala industrial.

Si bien los productos de interferencia de ARN (ARNi) disponibles se modifican en la semilla, los nuevos enfoques adoptan un método de pulverización. Al aplicarse como pesticida foliar, los productos biológicos basados ​​en ARNi actúan atacando con precisión una plaga o patógeno específico, sin dañar la biodiversidad del campo.

Lo que es aún más importante para los agricultores, los datos de ensayos de campo demuestran que los biopesticidas basados ​​en ARN de interferencia (ARNi) aplicados por vía foliar pueden ser tan eficaces y económicos como los pesticidas químicos, y reducen la necesidad de que los trabajadores manipulen sustancias químicas más tóxicas. He aquí cómo: el ARN es una molécula natural presente en todos los seres vivos y utilizada por ellos para ejecutar las instrucciones de su ADN.

Los productos biológicos basados ​​en ARN de interferencia (ARNi) utilizan un proceso natural para interferir con estas instrucciones. Aprovechando este proceso, podemos silenciar un gen específico de la plaga que es fundamental para su crecimiento.

La plaga se elimina, pero la planta se mantiene sana y no hay impacto negativo en el medio ambiente. Dado que la supresión genética es temporal, los efectos no se transmiten a las generaciones posteriores.

Por lo tanto, el control de plagas se logra sin modificar genéticamente ni la plaga ni el cultivo. El ARN de interferencia (ARNi) ofrece a los agricultores una nueva forma de reducir el uso de pesticidas químicos, cultivando cosechas saludables de manera sostenible y respetuosa con el medio ambiente. Además, se satisface la creciente demanda de los consumidores de alimentos más seguros y libres de toxinas.

Debido a que los productos biológicos basados ​​en ARN de interferencia (ARNi) están completamente basados ​​en carbono, dejan pocos o ningún residuo en el suelo, el agua o el propio producto, ni contribuyen al calentamiento global de manera significativa, a diferencia de las soluciones basadas en productos petroquímicos.

Control eficaz de plagas y enfermedades a gran escala

El control mediante ARN de interferencia (ARNi) en la agricultura no es una idea nueva; empresas y laboratorios llevan años experimentando con ella. Tradicionalmente, la producción de pesticidas basados ​​en ARNi ha sido un proceso extremadamente costoso y que consume mucha energía, llegando a costar hasta 10 000 dólares por gramo.

El avance que ha hecho viable la tecnología de ARN de interferencia (ARNi) hoy en día radica en haber descifrado el código para la producción rápida y asequible de ARN a la escala necesaria para la agricultura comercial. En GreenLight Biosciences, nuestros sistemas de bioprocesamiento sin células ahora pueden producir productos de ARN de calidad a una fracción del costo y a un precio competitivo con los pesticidas químicos actuales.

El escarabajo de la patata de Colorado inspiró una recaudación de fondos de 102 millones de dólares, y aún podría inspirar una vacuna contra la COVID-19. Los métodos anteriores sintetizaban ARN mediante fermentación en tanques con microorganismos vivos, lo que planteaba importantes desafíos en cuanto a pureza, coste y consumo energético.

Los nuevos métodos de bioproducción sin células superan estos desafíos al descomponer el ARN de levaduras de bajo costo y reconstruirlo en enzimas de ARN específicas. Estas enzimas no requieren energía para funcionar; las células generan la energía necesaria.

Por ejemplo, uno de los primeros usos de nuestros productos biológicos de ARN de última generación es para el escarabajo de la patata de Colorado, una plaga invasora que destruye las patatas y otros cultivos de la familia de las solanáceas. El ARN de interferencia (ARNi) interrumpe las funciones biológicas del escarabajo, eliminándolo y protegiendo las plantas de patata. Además, estos productos de ARNi de última generación son eficaces con dosis mucho menores, lo que minimiza los residuos en la planta y la exposición al suelo y al agua.

Es probable que los productos que actualmente ingresan al mercado tengan una menor cantidad de productos químicos por acre.

Más allá de la tecnología agrícola

Dado que el ARN desempeña un papel esencial en la maquinaria genética de todos los seres vivos, el potencial del ARN dirigido a dianas biológicas va mucho más allá de la agricultura. Las tecnologías de ARN de última generación también pueden utilizarse para acelerar el descubrimiento de vacunas y terapias con anticuerpos para abordar problemas de salud globales, algo especialmente crucial tras la pandemia mundial de la COVID-19.

De hecho, empresas como Moderna y GreenLight Biosciences ya están trabajando en el desarrollo de nuevas vacunas candidatas. En el caso de las vacunas basadas en ARN, el objetivo es engañar a nuestras propias células para que produzcan un componente viral inofensivo —por ejemplo, la proteína de la espícula del coronavirus— contra el cual nuestro cuerpo generará una defensa mediante la producción de anticuerpos específicos. Por lo tanto, una vez expuesto al virus, nuestro cuerpo ya tiene preparada su respuesta inmunitaria.

A diferencia de las vacunas tradicionales, que dependen de formas debilitadas o muertas de un patógeno para activar nuestro sistema inmunitario, este novedoso enfoque simplemente inyecta un ARN mensajero (ARNm) que contiene las instrucciones para producir el antígeno viral. Esto permite una vacuna más eficaz y una producción más rápida. Sin embargo, al igual que con los biopesticidas basados ​​en ARN, la creación de vacunas con ARN ha sido un proceso lento y difícil de escalar.

Hasta ahora, claro. Las nuevas plataformas de ARN para empresas de ciencias biológicas ofrecen el potencial para una producción rápida de vacunas, junto con una fabricación escalable y de alta fidelidad.

Desde la producción sostenible de alimentos hasta las crisis de salud pública, la tecnología del ARN ofrece una nueva forma de desarrollar soluciones que trabajen en armonía con la naturaleza, no en su contra. Los productos de ARN de última generación pueden utilizarse para resolver de forma natural y segura problemas agrícolas y sanitarios, con el potencial de impactar en un abanico aún más amplio de industrias con el tiempo.