Forskare från Kansas State University har utvecklat en patenterad metod för att hålla myggor och andra skadeinsekter på avstånd.
U.S. Patent 8, 841, 272, "Dubbelsträngade RNA-baserade nanopartiklar för att tysta insektsgen, " tilldelades nyligen Kansas State University Research Foundation, ett ideellt företag som ansvarar för att hantera tekniköverföringsaktiviteter vid universitetet. Patentet omfattar mikroskopiska, genetikbaserad teknik som kan hjälpa till att på ett säkert sätt döda myggor och andra skadeinsekter.
Kun Yan Zhu, professor i entomologi; Xin Zhang, forskarassistent vid avdelningen för biologi; och Jianzhen Zhang, gästforskare från Shanxi University i Kina, utvecklat tekniken:nanopartiklar som består av en giftfri, biologiskt nedbrytbar polymermatris och insektshärledd dubbelsträngad ribonukleinsyra, eller dsRNA. Dubbelsträngat RNA är en syntetiserad molekyl som kan utlösa en biologisk process som kallas RNA-interferens, eller RNAi, att förstöra den genetiska koden för en insekt i en specifik DNA-sekvens.
Tekniken förväntas ha stor potential för säker och effektiv bekämpning av skadeinsekter, sa Zhu.
"Till exempel, vi kan köpa kackerlackabete som innehåller ett giftigt ämne för att döda kackerlackor. Dock, betet kan potentiellt skada allt annat som får i sig det, ", sa Zhu. "Om vi kan införliva dsRNA specifikt riktat mot en kackerlacksgen i betet snarare än en giftig substans, betet skulle inte skada andra organismer, som husdjur, eftersom dsRNA är designat för att specifikt inaktivera kackerlacksgenens funktion."
Forskare utvecklade tekniken samtidigt som de tittade på hur man inaktiverar genfunktioner i mygglarver. Efter att ha testat en rad misslyckade genetiska tekniker, teamet övergick till en nanopartikelbaserad strategi.
När det väl intagits, nanopartiklarna fungerar som en trojansk häst, frigör det löst bundna dsRNA:t i insektens tarm. DsRNA:t utlöser sedan en genetisk kedjereaktion som förstör specifikt budbärar-RNA, eller mRNA, hos de växande insekterna. Messenger-RNA bär viktig genetisk information.
I studierna på mygglarver, forskare designade dsRNA för att rikta in sig på mRNA som kodar för enzymerna som hjälper myggor att producera kitin, huvudkomponenten i det hårda exoskelettet av insekter, kräftdjur och spindeldjur.
Forskare fann att de utvecklande myggorna producerade mindre kitin. Som ett resultat, myggorna var mer benägna att använda insekticider eftersom de inte längre hade tillräckligt med kitin för ett normalt fungerande skyddande skal. Om produktionen av kitin kan minskas ytterligare, insekterna kan dödas utan att använda några giftiga insekticider.
Medan myggor var den primära insekten för vilken den nanopartikelbaserade metoden utvecklades, tekniken kan tillämpas på andra skadeinsekter, sa Zhu.
"Våra dsRNA-molekyler designades baserat på specifika gensekvenser för myggan, ", sade Zhu. "Du kan designa artspecifikt dsRNA för samma eller olika gener för andra skadeinsekter. När du gör beten som innehåller genspecifika nanopartiklar, du kanske kan döda insekterna genom RNAi-vägen. Vi ser att detta har riktigt breda tillämpningar för skadedjursbekämpning."
