Bioökonomie International 2024: PRACTICE - Pflanzenvirus-Nanopartikel als biokompatibles Trägersystem für siRNA zur selektiven Schädlingsbekämpfung

Die globalen Klimaveränderungen resultieren in einer Zunahme von Pflanzenpathogenen, was zu signifikanten Ernteausfällen führt. Um den steigenden Nahrungsmittelbedarf zu decken, sind innovative Pflanzenschutzstrategien erforderlich. Auf der anderen Seite fordert die Europäische Kommission eine Reduzierung des Einsatzes chemischer Pestizide um 50 % bis 2030. Essentielle Gene in Schädlingen werden durch RNA-Interferenz in transgenen Nutzpflanzen adressiert, jedoch werden diese Verfahren von Öffentlichkeit und Politik abgelehnt. Folglich entstanden Strategien wie die topische Anwendung von empfindlicher doppelsträngiger RNA, welche durch synthetische Nanopartikel stabilisiert werden können. Dies birgt jedoch zusätzliche Umweltrisiken. Das Projekt PRACTICE zielt darauf ab, ein biokompatibles Trägersystem für kurze interferierende RNA (siRNA) zu entwickeln, welches unter Verwendung nicht-infektiöser pflanzlicher virusähnlicher Nanopartikel (VLPs) basierend auf Potato Virus X erfolgt. Die VLPs werden durch Molecular Farming in Pflanzen hergestellt, was eine nachhaltige und skalierbare Produktion gewährleistet. Sie sind bemerkenswert stabil und können weltweit ohne Kühlkette transportiert werden. Wir untersuchen, inwieweit siRNAs, die in filamentöse oder sphärische VLPs eingekapselt sind, Zielgene silencen können. Hilfe von Struktur-Funktionsstudien wird die optimale siRNA-Größe, Trägerstruktur sowie das Konzentrationsverhältnis für ein effektives Silencing in transgenen gfp-Pflanzen, bestimmt. Im Anschluss wird das PRACTICE-Konzept gegen das Tabakmosaikvirus und Agrobacterium tumefaciens, zwei relevante Pflanzenpathogene, evaluiert. Die innovative Technologie ermöglicht zudem eine schnelle Anpassung der siRNA an neu auftretende Insekten, wodurch eine selektive Bekämpfung akuter Pathogene möglich ist. Das Projekt leistet somit einen Beitrag zur Lebensmittelsicherstellung und reduziert gleichzeitig den Einsatz chemischer Pestizide.