Nanopartículas ampliam efeito de RNAi contra Helicoverpa armigera

Nanopartículas de quitosana com RNA de dupla fita aumentaram a eficiência do silenciamento gênico contra Helicoverpa armigera e elevaram a mortalidade de larvas em testes de alimentação. A formulação também não causou letalidade significativa nem sinais de toxicidade aguda em duas espécies de polinizadores avaliadas, Scaptotrigona postica e Bombus terrestris.

O resultado foi obtido em trabalho de cientistas brasileiros. A pesquisa avaliou o uso de RNA de dupla fita, ou dsRNA, protegido por nanopartículas de quitosana e tripolifosfato. O alvo incluiu dois genes de Helicoverpa armigera: quitina sintase II e citocromo P450 6B6. Esses genes participam de processos ligados à fisiologia intestinal e ao desenvolvimento do inseto.

A tecnologia de RNAi usa moléculas de dsRNA para reduzir a expressão de genes específicos. Em lepidópteros, porém, a aplicação oral costuma apresentar baixa eficiência. O ambiente intestinal degrada o dsRNA. A absorção celular também limita o efeito. Por isso, os cientistas testaram a proteção do dsRNA por nanopartículas.

As partículas foram produzidas com quitosana, polímero catiônico, e tripolifosfato, usado como agente de reticulação. As formulações apresentaram tamanho entre 150 e 300 nanômetros e carga positiva próxima de 40 mV, conforme a composição. A razão nitrogênio:fósforo de 10:1, com dsRNA de cerca de 400 pares de bases, apresentou perfil físico escolhido para os bioensaios.

Degradação completa

Nos testes ex vivo, o dsRNA sem proteção sofreu degradação completa após 30 minutos em fluido intestinal de larvas de Helicoverpa armigera. Em hemolinfa, a degradação ocorreu de forma parcial. O dsRNA protegido por nanopartículas não apresentou sinais de degradação nas condições avaliadas.

A proteção aumentou o silenciamento dos genes-alvo. Larvas alimentadas com dieta contendo dsRNA encapsulado apresentaram efeito de knockdown até 100% superior ao observado com dsRNA livre. Na dose de 1 micrograma por grama de dieta, a formulação reduziu a expressão de CHSII e CYP6 em níveis superiores aos obtidos com dsRNA livre na mesma concentração.

Efeito na sobrevivência

O estudo também mostrou efeito sobre a sobrevivência. A formulação com dsRNA encapsulado a 1 micrograma por grama de dieta causou mortalidade igual ou superior a 50%. O dsRNA livre, na mesma dose, resultou em mortalidade inferior a 20%. Para alcançar mortalidade próxima, o dsRNA livre precisou de concentração 100 vezes maior, de 100 microgramas por grama de dieta.

As larvas tratadas com nanopartículas contendo dsRNA contra CHSII e CYP6 apresentaram sinais de atraso no desenvolvimento. Os autores observaram menor peso nas fases iniciais e atraso na pupação dos sobreviventes. O intervalo até a pupação variou de 25 a 31 dias no tratamento com nanopartículas, contra 19 a 22 dias nos controles e no tratamento com dsRNA livre.

Antes da etapa oral, os pesquisadores compararam alvos por microinjeção. A combinação de dsRNA contra CHSII e CYP6 provocou a maior mortalidade entre as combinações testadas. O tratamento simultâneo dos dois genes causou 65,6% de mortalidade em larvas de terceiro instar após dez dias. Por isso, essa combinação seguiu para os testes com nanopartículas.

Avaliação de biossegurança

A avaliação de biossegurança incluiu ensaios de toxicidade oral aguda com Scaptotrigona postica e Bombus terrestris. As abelhas receberam dsRNA livre ou encapsulado, em doses de 0,1, 1 e 10 microgramas por abelha. Os tratamentos não diferiram dos controles sem dsRNA quanto à sobrevivência. Os controles positivos com inseticidas apresentaram alta mortalidade, com 63% em Bombus terrestris e 87% em Scaptotrigona postica.

A análise bioinformática também não identificou correspondência das sequências desenhadas com o genoma de Bombus terrestris. Para Scaptotrigona postica, os autores informaram indisponibilidade de sequência suficiente para a mesma predição.

Os pesquisadores concluíram que a entrega oral de dsRNA por nanopartículas de quitosana e tripolifosfato melhora a atividade de RNAi contra Helicoverpa armigera.

O trabalhou foi desenvolvido por Daniel D. N. Vasquez, Lays A. Teixeira, Rangel F. Alves, Raire Cavalcante, Leonardo L. P. Macedo, Carmen S. S. Pires, Luciano P. Silva, Maria C. M. Silva, Feras M. Afifi, Carolina V. Morgante, Martin G. Edwards, Angharad M. R. Gatehouse e Maria F. Grossi-de-Sa.

Mais informações em doi.org/10.1002/ps.70837