本文来自35斗公众号,作者陈欣雨。
2022年5月12日,全人类共同迎来了第一个由联合国宣布设立的“国际植物健康日”。
作为与动物疫病和人类传染病“并驾齐驱”全球三大健康问题之一的植物疫情,如若不加以防治,则会带来每年全球粮食产量损失近40%、经济损失超2200亿美元的严峻后果。
在大力践行绿色发展和“双碳”理念以及持续推进化学农药减量使用的背景下,我国农药领域转型升级亟待解决,转型的关键在于作物产量的增长和减碳的共生共赢。《“十四五”全国农药产业发展规划》把绿色发展理念贯穿农药产业发展各环节,优先发展绿色环保生物农药成为了当前农药领域的“主旋律”。
一首宏伟的曲子需要众多的音符谱成。近日,35斗采访了农药领域中一家深耕于RNA纳米农药研发的企业——硅羿科技(上海)有限公司(以下简称:硅羿科技),企业应用基因工程技术、RNA 技术、合成生物学技术创制RNA纳米农药等生物安全产品。
硅羿科技创始人&首席科学家,上海交通大学农业与生物学院首席研究员唐雪明教授为我们分享了企业一路走来的愿景和发展历程。
图:硅羿科技创始人唐雪明教授
一、天时、地利、人和,硅羿科技成立正当时
2006 年,基因沉默(RNA 干扰)技术获得诺贝尔生理及医学奖。彼时,在耶鲁大学从事博士后研究工作的唐雪明当即对此产生了浓厚的兴趣,10年后当唐雪明在牛津大学担任客座教授时,核酸技术已经是他得心应手的工具。作为引领生物医药和转基因技术升级的核心技术,基因编辑和基因沉默将在这一领域“大放异彩”。
2017年国际农化龙头企业孟山都公司向美国EPA提交的以RNA干扰为底层技术的抗虫玉米以杀虫剂获得批准上市,证实了应用RNAi构建生物农药的有效性和安全性,同年,拜耳与孟山都达成收购协议。已在转基因领域深耕多年的唐雪明敏锐地意识到这一技术在我国大力导向的绿色防控需求中的巨大潜力,2017年,他正式创立了硅羿科技,义无反顾地踏入了农业绿色防控产品创新领域。
以细胞工厂或无细胞合成的方法,能够制备出具有特异性靶向昆虫/病菌(宿主)的dsRNA,在宿主细胞中,通过干扰宿主关键因子mRNA的翻译,能够实现病虫害的精准灭杀。
硅羿科技的RNA农药直接作用于mRNA,作用时大片段dsRNA会被切割成20多个siRNA,其中一个与靶标基因结合一次就会激发靶基因沉默,即便靶标部分碱基发生突变,也不会影响药物作用,这也是施用RNA农药不易产生抗性的根本原因。
因此,采用RNA干扰的方式进行生物防治,是针对作物对农药产生抗性的“特效药”,在自然环境中,dsRNA可实现快速降解,降解的产物还能作为植物生长促进剂,“化作春泥更护花”被作物再次吸收利用,对作物的增产和环境都极为友好。
纳米载体能够助力RNA农药的使用效果“更上一层楼”。农药纳米化之后,更高的稳定性和附着度,能够提高作物的吸附能力,不仅能实现药物的精准施用,提高农药的利用率,也能减少对环境的污染。相较于市面上常见的包封率为30%-40%的磷脂类纳米脂质体,企业研发的对dsRNA包封率高达90%的非磷脂类纳米脂质体为成本的降低也打下了坚实的基础。
作为一项涉及生物信息学技术、合成生物学技术、基因工程技术等多学科、交叉性的技术,RNA纳米农药是一个叠加了多种高新技术的产品,也需要建立一条完全不同于现在农药生产的工艺途径。
“我们在研制RNA纳米农药的过程中,没有任何技术模板可以参考。”唐雪明说,硅羿科技需要从无到有建立RNA纳米农药底层逻辑的框架,也需要打通RNA纳米农药所有的环节,对团队和创始人的要求极高。
数十年在基因工程技术和合成生物学研究的沉淀和积累,让唐雪明在RNA纳米农药领域有机会建设企业化的交叉创新平台。经过努力,硅羿科技搭建了一个融合生物、化学、材料、工程专业的高水平复合型专业团队,并以硅谷模式发挥研发人员的主动性和创造性。
从单靶点到多靶点的构建,从全细胞的合成到无细胞的合成……作为国内生物防治领域新一代高科技企业,硅羿科技会带给农业从业者怎样的产品和惊喜?
二、多品类、全方位的技术和产品,硅羿科技在RNA纳米农药领域全面开花
专注于RNA纳米农药的底层技术和源头创新,赋能产业升级,公司目前共拥有专利总数50项,其中发明专利数量为28项,实用新型授权22项。
当前,硅羿科技通过建立多种病虫害的特异性靶基因序列库和多种微生物及底盘细胞中合成RNA的能力,已能实现在不同地区、为多种类别的病虫害“量身定制”RNA纳米药物,粒子尺寸控制在100-200纳米之间。
图:硅羿科技非磷脂脂质体制备的RNA纳米农药
企业已拥有包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂和种衣剂等在内的十余种在研产品,针对防治难、分布广、抗性高、急需求的全球性重大病害(如白蚁、烟草花叶病毒、草地贪夜蛾等),都已纷纷布局。硅羿科技已开发或正在研制的多品类、全方位的技术和产品,或是解决当前病虫害难题的“及时雨”。
以烟草花叶病毒为例,这可谓是农业从业者们的“眼中钉”,能够导致植株产生畸形病变、矮化,甚至死亡,且其防治较为困难,烟草及其他茄科植物都深受其害。
硅羿科技研发的烟草花叶病毒核酸干扰素,能够有效应用于已被病毒侵染的植株,减少生产过程中因病虫害造成的巨大损失。除此之外,企业研制的白蚁核酸干扰素、种衣剂、除草剂等产品也将为农业发展贡献力量。
图:硅羿科技烟草花叶病毒核酸干扰素登记测试
当前,公司已打破RNA规模化制备的桎梏,拥有全球领先的吨级生产能力和成本优势为企业的产业化发展和规模化制造夯实了地基。同时,硅羿科技已获得国内最早颁发的4张RNA农药——“核酸干扰素”命名函,企业在张江高科技园获批农药生产许可证,绿色、环保的属性已被高度认可。
以强大的技术储备和多元化的产品使得硅羿科技获得了合作伙伴的信赖,截至目前,企业已与国外农化巨头、国内排名靠前的十数家农化企业达成了技术服务和产品合作。并于2017年和2020年,分别完成天使轮融资,和清控金信资本领投的A轮融资。
谈及企业未来的规划,唐雪明的思路与逻辑十分清晰。
他指出,到2023年,企业需要在完善配套设施、申请系列专利、拓展应用示范点等方面发力。
此后两年间,公司将持续性、针对性地完善多种产品标准化的生产技术流程,并进一步开发精准农业产业链的多元化衍生产品;这一时间也是建立和稳定客户群的关键时期,通过与国内外龙头农药生产企业合作,收获稳定的客源,完善项目产品的市场化。
2024年至2025年间,硅羿科技计划进军国际市场,完成国际化登记销售布局。企业希望在创立后的十余年时间里有机会敲响上市钟声。
唐雪明表示,硅羿科技正在我国主管部门的指导下努力工作,期望RNA纳米农药能够早日为我国新型绿色农药创制和应用提供示范,为全球粮食安全保障提供有力的技术支撑。
图片来源:受访者供图
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