Kunnen RNAi-pesticiden veilig plagen bestrijden?

Ondanks de strenge regels voor toelating en gebruik, blijken veel synthetische en biologische gewasbeschermingsmiddelen nog altijd schadelijk te zijn voor mens en milieu. Terwijl deze middelen dankzij voortschrijdend inzicht en regelgeving van de markt verdwijnen, blijft de zoektocht naar ‘groene’ middelen van natuurlijk oorsprong gaande. Een ideaal bestrijdingsmiddel werkt heel specifiek tegen een enkele plaag of ziekte, schaadt geen andere organismen en breekt snel af. Biotechnologen werken al jaren aan een techniek die mogelijk deze kenmerken heeft, RNAi genaamd, kort voor RNA-interferentie. Het idee is al niet zo nieuw meer, de eerste publicatie erover was in 1998, maar de uitwerking komt nu pas op stoom. Hoe werkt deze techniek?

Specifiek proces

“RNA is het mobiele kopietje van genen in het DNA”, legt Bregje Wertheim, hoogleraar entomologie (insectenleer) aan de universiteit van Wageningen, uit. “DNA zit meestal als dubbelstrengse vorm in de kern. RNA kan als kortere, enkelstrengse vorm de kern uit om daar processen aan te sturen en bijvoorbeeld enzymen en eiwitten aan te maken. Je kan het RNA weer dubbelstrengs maken door er tegenoverstaand RNA aan vast te laten plakken. Daarmee blokkeer je de actieve werking van het molecuul en daarmee de functie van dat RNA van dat ene gen.”

Door middel van deze RNA-interferentie kun je een organisme belemmeren in diens normale functioneren en het zo bestrijden. Dit afweersysteem komt van nature voor in cellen, in planten bijvoorbeeld als afweer tegen virussen. De planten maken dan zelf het complementaire RNA dat de virussen uitschakelt. Biotechnologen bootsen dit proces na voor de ontwikkeling van bestrijdingsmiddelen.

“Het grote voordeel van deze methode is dat je het heel specifiek kunt maken. Door het juiste gen te kiezen, kun je een proces in een plaag beïnvloeden, dat vrijwel uniek is voor die soort”, aldus Wertheim. “Denk bijvoorbeeld aan een specifiek proces in een cel, dat voor die soort de groei van de larve stimuleert.” Als je dat proces belemmert, kan het organisme zich niet voortplanten en kan de plaag zich niet verder verspreiden.

De toepassing van RNAi vraagt daarmee veel kennis van het genoom van het plaagdier en van dat van verwante organismen die je niet wilt bestrijden. “Je wil een gen vinden dat bij behandeling met RNAi genoeg impact heeft op het plaagdier, dus dodelijk is of een gedragsverandering heeft waardoor er geen plaag ontwikkelt. En tegelijkertijd moet het specifiek genoeg zijn voor het organisme, waardoor hooguit een aanwezige sterk verwante soort ook last heeft van het gekozen RNAi.” Denk bijvoorbeeld aan de suzuki-fruitvlieg, die nu een probleem is in veel fruitteelt. Die bestrijden met RNAi zou bij het aanvallen van het juiste gen misschien een effect geven op sterk verwante fruitvliegjes, maar niet op bijen of zweefvliegen.

Verpakking in een blaasje

RNAi kan dus heel specifiek worden ingezet, maar het heeft nog een belangrijk pluspunt: het breekt razendsnel af. Dat is een nadeel voor een genetisch onderzoeker die RNA-analyses wil uitvoeren, maar een voordeel bij toepassing als bestrijdingsmiddel. Een langdurig toxisch effect is niet mogelijk.

Door die snelle afbreekbaarheid, kan het wel lastiger zijn om het RNAi goed bij het plaaginsect te krijgen. Wertheim: “Bij onderzoek injecteren we het direct in het beestje of in een cel, maar dat werkt natuurlijk niet bij bestrijding op een akker.” Daar sprayt de boer het middel op het gewas, waar het plaaginsect dan van eet. Dan moet het ook nog door de darm van dat insect, vaak barstensvol enzymen die het RNA afbreken (RNAses). “Het kan dan helpen om het RNAi in een klein vetblaasje te stoppen, zodat de kans vergroot dat het op het juiste moment bij het plaagdier zijn werk doet.” Niet alle insecten hebben hier trouwens last van. Kevers lijken relatief gevoelig voor de RNAi-methode, ook zonder verpakking in een blaasje.

Risico op plagen

De eerste middelen met RNAi zijn inmiddels op de markt, bijvoorbeeld in de Verenigde Staten. Daar is bijvoorbeeld een RNA-product verkrijgbaar tegen de coloradakever in aardappel, en een middel tegen de varroamijt, die bijenkolonies teistert. In de VS loopt er verder nog een aanvraag voor een RNA-middel tegen meeldauw in druiven.

De autoriteiten, zoals de EFSA, de Europese voedselwaakhond, denken nu wel al na over de registratie van deze middelen, vertelt Kolnaar. “Past het huidige toetsingssysteem bij deze middelen en moet je de veiligheidsbeoordeling ervan bij elk nieuwe variant van het RNA-middel volledig opnieuw doen, of kun je verwachtingen overnemen?” Al de middelen zullen op elkaar lijken, enkel de volgorde van de vier losse bouwstenen van RNA verschillen per plaag die ze bestrijden - en dus mogelijk wel of geen blaasje. Kan de beoordeling dan korter? En wat nu als plaagorganismen resistentie opbouwen, waardoor je kleine aanpassingen in het RNA moet inbouwen?

Daarom, voegt Wertheim toe, is het belangrijk om ook de landbouwsystemen zelf te blijven onderzoeken. Haar eigen onderzoeksgroep doet dit bijvoorbeeld binnen bijvoorbeeld het project Cropmix. “Velden met maar één soort gewas zijn gevoelig voor plaagdieren. Door meer diversiteit in te bouwen - door te telen in stroken van gewassen naast elkaar of zelfs op nog kleinere schaal -verhoog je de biodiversiteit en verlaag je het risico op plagen. We zien daar al effecten van in ons onderzoek.” Maar ook die omslag heeft nog tijd nodig en garanties dat alle plaagdruk dan wegvalt, zijn er nog niet.