新的RNA基础活性剂可靠地保护植物免受黄瓜花叶病毒（CMV）的侵害，CMV是农业和园艺中最常见的病毒。它们是由马丁·路德大学哈雷-维滕贝格（MLU）的研究人员开发的。活性成分具有广谱效应；一系列RNA分子支持植物的免疫系统抵御病毒。在实验室实验中，80%至100%的处理植物在高病毒载量感染中存活，正如团队在《核酸研究》杂志中报告的那样。他们的论文已被该期刊选为”突破性文章”。研究人员现在正在将这一理念从实验室转化为实践。
黄瓜花叶病毒对作物是一种特别毁灭性的病毒。约90种蚜虫传播该病毒，影响超过1200种植物。这些植物包括许多农业作物，如南瓜、黄瓜、谷物以及药用和香料植物。感染的植物通过叶子上的特征性马赛克图案被很容易识别。一旦感染，植物便无法正常生长，其果实也无法销售。截至目前，没有针对CMV的批准剂。但马丁·路德大学的研究人员的新研究可以提供长期解决方案。其基本思路是通过正确引导植物的自然防御来对抗病毒。
当病毒感染植物时，它利用植物的细胞作为宿主。病毒通过其基因材料以核糖核酸（RNA）分子的形式在植物细胞中繁殖。一旦注入，这些外源RNA分子会触发植物免疫系统的初始反应。特殊的酶剪刀识别并切割病毒的RNA分子。这个过程产生小干扰RNA（siRNA），这些siRNA在植物中扩散并触发免疫反应的第二步。siRNA分子与特殊蛋白质复合体结合，并引导它们到病毒的RNA分子上。一旦到达那里，这些蛋白质开始分解病毒的有害RNA分子，将其转化为无害的可降解片段。
“一般来说，这一防御过程的效果并不好。病毒感染产生许多不同的siRNA分子，但只有少数具有保护作用，”来自MLU生物化学与生物技术研究所的斯文-埃里克·贝伦斯教授说。他的团队开发了一种识别在此过程中高效siRNA分子的方法。在进一步重要的步骤中，他们现在能够将多个这种siRNA分子结合成所谓的高效双链RNA分子（edsRNA），这些分子特别适合在植物中使用。这些edsRNA充当一种“包裹”，在进入植物细胞后很快被分解为siRNA。通过这种方式，大量高效的siRNA分子可以在现场产生保护性抗病毒效果。
该团队对模式植物烟草(尼古丁烟草)进行了大量实验室实验，能够证明基于edsRNA的活性剂可靠地保护植物免受黄瓜花叶病毒感染。”我们实验中的植物感染了非常高的病毒载量：我们所有的未处理植物都死了，”贝伦斯解释说。相比之下，80%至100%的处理植物存活。edsRNA制剂还有另一个特别的优势：当包裹被分解时，产生一批攻击病毒不同部位的高效siRNA分子。这显著增强了保护效果。“像黄瓜花叶病毒这样的RNA病毒是危险的，因为它们可以迅速进化。此外，该病毒的遗传物质由三个独立部分组成，这些部分可以混合在一起，进一步增加了新突变的机会。为了实现对病毒的最大保护，我们的活性成分针对基因组的不同部分，”贝伦斯说。该团队还优化了筛选有效siRNA的过程，可以在两到四周内调整程序以针对新的病毒突变。”时间是一个重要因素：当新的病毒变种出现时，我们可以非常快地相应修改活性剂，”贝伦斯解释说。这一方法也可以应用于其他病原体和害虫。
到目前为止，这些物质是在实验室手动给药的，方法是注射或揉搓到植物叶子上。该团队正在与MLU的药剂学和药物递送专家卡斯滕·梅德教授合作，使基于RNA的物质更加耐用并更易于施用到植物上。例如，它们可以喷洒。同时，研究人员正在计划田间试验，以在实际条件下测试基于RNA的物质。他们还正在与公司洽谈未来的工业生产。此外，潜在的新农药产品仍需要经过批准流程，因此在与黄瓜花叶病毒作斗争的产品上市之前还需要一段时间。“然而，我们相信我们的思路是可行的。最近，美国批准了第一种含有RNA基础活性成分的农药，”贝伦斯说。
《核酸研究》的编辑将MLU研究人员的论文选为“突破性文章”。每年在《核酸研究》上发表的文章中，只有2%至3%获得这一特殊称号。2024年，该期刊共发表了约1300篇文章。
该项工作得到了德国研究基金会（DFG）、联邦教育和研究部（BMBF）以及萨克森-安哈尔特州的资助。
