Perfect 21-nucleotide matches to beneficial fungi are common in canonical antifungal dsRNA targets: an in-silico off-target hazard screen for spray-induced gene silencing
Este estudio revela que los objetivos canónicos de dsRNA antifúngicos utilizados en el silenciamiento génico inducido por pulverización contienen frecuentemente coincidencias perfectas de 21 nucleótidos con hongos beneficiosos, lo que indica un peligro significativo de efectos fuera de objetivo que los paneles de detección regulatorios actuales no logran detectar.
Artículo original bajo licencia CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Esta es una explicación generada por IA de un preprint que no ha sido revisado por pares. No es consejo médico. No tome decisiones de salud basándose en este contenido. Leer descargo de responsabilidad completo
Los agricultores han dependido durante mucho tiempo de un delicado equilibrio de la naturaleza para proteger sus cultivos. Cuando un hongo dañino ataca un campo, a menudo recurren a hongos beneficiosos, aliados microscópicos que luchan naturalmente contra los invasores. En años recientes, ha surgido una nueva tecnología para ayudar a estos aliados: un aerosol hecho de ARN de doble cadena, una molécula que actúa como un interruptor genético preciso. Cuando se rocía sobre una planta, esta molécula entra en las células de un hongo plaga específico y silencia un gen vital, desactivando efectivamente la capacidad del organismo para sobrevivir. La promesa de este método, conocido como silenciamiento génico inducido por pulverización, es que es perfectamente específico. Debido a que el interruptor genético solo funciona si la molécula coincide exactamente con el ADN del insecto, los científicos creían que dejaría a todas las demás formas de vida, incluidos los hongos beneficiosos, completamente intactas. Esta idea ha sido la base para trasladar estos aerosoles del laboratorio hacia su uso comercial.
Sin embargo, un nuevo estudio sugiere que esta suposición de seguridad perfecta podría ser errónea cuando se trata de hongos. Investigadores de la Universidad de Debrecen y la Universidad de Agricultura de Faisalabad decidieron probar la seguridad de estos aerosoles contra los mismos hongos beneficiosos en los que los agricultores confían. Se centraron en los objetivos más comunes para estos aerosoles: genes que son esenciales para la supervivencia de Fusarium graminearum, un patógeno destructivo que ataca al trigo y la cebada. El equipo se planteó una pregunta simple pero crítica: si diseñas un aerosol para silenciar un gen en este hongo malo, ¿contiene ese mismo aerosol accidentalmente una secuencia genética que coincida con un gen en un hongo bueno?
Para encontrar la respuesta, los científicos utilizaron un método de cribado basado en computadoras. Tomaron los planos genéticos de doce diseños de aerosoles diferentes, que apuntaban a genes esenciales como los que construyen paredes celulares o ayudan al hongo a respirar. Luego compararon estos diseños contra los planos genéticos de siete hongos beneficiosos diferentes. Estos incluían agentes de biocontrol comunes como Trichoderma y Metarhizium, que se utilizan ampliamente para proteger los cultivos, así como un tipo de hongo del suelo que ayuda a las plantas a absorber nutrientes. Los investigadores buscaron coincidencias que fueran de exactamente veintiún letras de largo, una longitud que se sabe es suficiente para activar el interruptor genético en un hongo.
Los resultados fueron impactantes. Once de los doce diseños de aerosoles contenían al menos una coincidencia perfecta con un gen en un hongo beneficioso. En algunos casos, las coincidencias eran numerosas. Un diseño que apuntaba a una proteína estructural específica en el hongo malo contenía 580 coincidencias perfectas con genes en hongos beneficiosos. Estas coincidencias no fueron errores aleatorios; ocurrieron porque el hongo malo y los hongos buenos son parientes cercanos en el árbol de la vida. Comparten los mismos genes esenciales y, debido a que esos genes han cambiado muy poco a lo largo de millones de años, sus secuencias genéticas son casi idénticas. El estudio encontró que los diseños de aerosoles tenían más probabilidades de activar accidentalmente los interruptores genéticos en los hongos beneficiosos que son los parientes más cercanos de la plaga.
Los investigadores también investigaron si este problema podría solucionarse cambiando dónde se diseña el aerosol en el gen. Para algunos de los genes objetivo, descubrieron que era posible seleccionar una sección del gen que no tuviera coincidencias con los hongos beneficiosos. Un gen específico, CYP51C, resultó ser completamente seguro, sin ninguna coincidencia. Sin embargo, para otros genes, como el que codifica la proteína estructural mencionada anteriormente, cada sección posible del gen contenía una coincidencia peligrosa. Esto significa que para algunos objetivos, es actualmente imposible diseñar un aerosol que no afecte accidentalmente a estos aliados beneficiosos.
Es importante señalar que este estudio identificó un peligro potencial, no un desastre confirmado. Encontrar una secuencia genética que coincida es como encontrar una llave que encaja en una cerradura; no significa que la llave haya sido girada o que la puerta se haya abierto. Si el aerosol realmente daña a los hongos beneficiosos en un campo real depende de muchos otros factores, como si los hongos pueden absorber el aerosol, si el aerosol sobrevive lo suficiente en el suelo o si los hongos tienen la maquinaria interna para responder a él. El estudio no probó estas condiciones del mundo real. Sin embargo, los hallazgos resaltan una brecha significativa en las pruebas de seguridad actuales. Las directrices regulatorias para estos aerosoles actualmente no incluyen a los hongos beneficiosos en sus controles de seguridad, lo que significa que estas posibles coincidencias han sido pasadas por alto.
El estudio concluye que, si bien la tecnología tiene una gran promesa, la suposición de que es automáticamente segura para todos los hongos es incorrecta. La estrecha relación entre las plagas de los cultivos y los hongos beneficiosos significa que un aerosol diseñado para matar a uno puede portar fácilmente las instrucciones genéticas para silenciar al otro. Los investigadores sugieren que, antes de que estos aerosoles sean aprobados para su uso generalizado, deben ser examinados contra los planos genéticos de los hongos beneficiosos de los que dependen los agricultores. Al hacerlo, los científicos pueden rediseñar los aerosoles para evitar estas coincidencias accidentales, asegurando que las herramientas utilizadas para proteger los cultivos no dañen inadvertidamente a los aliados naturales que mantienen el suelo saludable.
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