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
Questo studio rivela che i canonici bersagli di dsRNA antifungini utilizzati nel silenziamento genico indotto da spray contengono frequentemente corrispondenze perfette di 21 nucleotidi con funghi benefici, indicando un significativo rischio di effetti off-target che gli attuali pannelli di screening regolatori non riescono a rilevare.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA di un preprint non sottoposto a revisione paritaria. Non è un consiglio medico. Non prendere decisioni sulla salute basandoti su questo contenuto. Leggi il disclaimer completo
Gli agricoltori si sono a lungo affidati a un delicato equilibrio della natura per proteggere i propri raccolti. Quando un fungo dannoso attacca un campo, spesso si rivolgono ai funghi benefici — alleati microscopici che combattono naturalmente gli invasori. Negli ultimi anni, è emersa una nuova tecnologia per aiutare questi alleati: uno spray composto da RNA a doppio filamento, una molecola che agisce come un interruttore genetico preciso. Quando spruzzata su una pianta, questa molecola entra nelle cellule di un fungo parassita specifico e silenzia un gene vitale, spegnendo di fatto la capacità dell'organismo di sopravvivere. La promessa di questo metodo, noto come silenziamento genico indotto da spray, è che sia perfettamente specifico. Poiché l'interruttore genetico funziona solo se la molecola corrisponde esattamente al DNA del parassita, gli scienziati credevano che avrebbe lasciato tutte le altre forme di vita, inclusi i funghi utili, completamente intatte. Questa idea è stata la base per spostare questi spray dal laboratorio verso l'uso commerciale.
Tuttove, un nuovo studio suggerisce che tale assunzione di perfetta sicurezza potrebbe essere errata quando si tratta di funghi. I ricercatori dell'Università di Debrecen e dell'Università di Agricoltura di Faisalabad hanno deciso di testare la sicurezza di questi spray contro i medesimi funghi benefici su cui gli agricoltori fanno affidamento. Si sono concentrati sui bersagli più comuni per questi spray: geni essenziali per la sopravvivenza di Fusarium graminearum, un patogeno distruttivo che attacca il grano e l'orzo. Il team si è posto una domanda semplice ma critica: se si progetta uno spray per silenziare un gene in questo fungo cattivo, quello stesso spray contiene accidentalmente una sequenza genetica che corrisponde a un gene in un fungo buono?
Per trovare la risposta, gli scienziati hanno utilizzato un metodo di screening basato sul computer. Hanno preso le impronte digitali genetiche di dodici diversi progetti di spray, che miravano a geni essenziali come quelli che costruiscono le pareti cellulari o aiutano il fungo a respirare. Hanno poi confrontato questi progetti con le impronte digitali genetiche di sette diversi funghi benefici. Questi includevano comuni agenti di biocontrollo come Trichoderma e Metarhizium, che sono ampiamente utilizzati per proteggere le colture, nonché un tipo di fungo del suolo che aiuta le piante ad assorbire nutrienti. I ricercatori hanno cercato corrispondenze lunghe esattamente ventuno lettere, una lunghezza che è nota per essere sufficiente a innescare l'interruttore genetico in un fungo.
I risultati sono stati sorprendenti. Undici dei dodici progetti di spray contenevano almeno una corrispondenza perfetta con un gene in un fungo benefico. In alcuni casi, le corrispondenze erano numerose. Un progetto che mirava a una specifica proteina strutturale nel fungo cattivo conteneva 580 corrispondenze perfette con i geni di funghi benefici. Queste corrispondenze non erano errori casuali; si verificavano perché il fungo cattivo e i funghi buoni sono parenti stretti nell'albero della vita. Condividono gli stessi geni essenziali e, poiché quei geni sono cambiati pochissimo in milioni di anni, le loro sequenze genetiche sono quasi identiche. Lo studio ha rilevato che i progetti degli spray erano più propensi ad attivare accidentalmente gli interruttori genetici nei funghi benefici che sono i parenti più stretti del parassita.
I ricercatori hanno anche indagato se questo problema potesse essere risolto cambiando la posizione in cui lo spray veniva progettato sul gene. Per alcuni dei geni bersaglio, hanno scoperto che era possibile selezionare una sezione del gene che non avesse corrispondenze nei funghi benefici. Un gene specifico, CYP51C, è risultato essere completamente sicuro, senza alcuna corrispondenza. Tuttavia, per altri geni, come quello che codifica per la proteina strutturale menzionata in precedenza, ogni possibile sezione del gene conteneva una corrispondenza pericolosa. Ciò significa che per alcuni bersagli, è attualmente impossibile progettare uno spray che non influenzi accidentalmente questi alleati benefici.
È importante notare che questo studio ha identificato un potenziale pericolo, non un disastro confermato. Trovare una sequenza genetica corrispondente è come trovare una chiave che si adatta a una serratura; non significa che la chiave sia stata girata o che la porta si sia aperta. Se lo spray danneggi effettivamente i funghi benefici in un campo reale dipende da molti altri fattori, come se i funghi possano assorbire lo spray, se lo spray sopravvive abbastanza a lungo nel suolo e se i funghi abbiano il macchinario interno per rispondere ad esso. Lo studio non ha testato queste condizioni del mondo reale. Tuttavia, i risultati evidenziano una lacuna significativa nei test di sicurezza attuali. Le linee guida normative per questi spray attualmente non includono i funghi benefici nei loro controlli di sicurezza, il che significa che queste potenziali corrispondenze sono state trascurate.
Lo studio conclude che, sebbene la tecnologia sia molto promettente, l'assunto che sia automaticamente sicura per tutti i funghi è errato. La stretta relazione tra i parassiti delle colture e i funghi benefici significa che uno spray progettato per uccidere uno può facilmente trasportare le istruzioni genetiche per silenziare l'altro. I ricercatori suggeriscono che prima che questi spray vengano approvati per un uso diffuso, devono essere sottoposti a screening rispetto alle impronte digitali dei funghi benefici da cui gli agricoltori dipendono. Facendo in questo modo, gli scienziati possono riprogettare gli spray per evitare queste corrispondenze accidentali, garantendo che gli strumenti usati per proteggere le colture non danneggino involontariamente gli alleati naturali che mantengono sano il suolo.
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