全球观察：聚焦生物安防科技，「硅羿科技」RNA纳米农药具备吨级发酵产能
文 | 林广源
编辑 | 海若镜
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农药，在农林畜牧业中发挥着重要作用；然而，传统农药带来环境污染、健康威胁不容小觑。在生物防治、植物健康领域，合成生物技术给农业、农药赛道带来新的路径，其中，RNA纳米农药因其环保、高性价比等特点受到产学研多方关注。
RNA纳米农药研发企业硅羿科技（上海）有限公司（以下简称「硅羿科技」）成立于2017年10月，主要以基因工程技术、RNA技术、合成生物学技术创制生物安全产品。创始人唐雪明教授现任上海交通大学农业与生物学院首席研究员，在RNA干扰技术和基因编辑技术领域深耕多年，聚焦农业领域后，希望将硅羿科技发展成为中国的“孟山都”。
“在耶鲁任博士后和高级研究员的时候，我就开始关注RNA干扰技术和基因编辑技术，在牛津大学任客座教授期间，将这些技术直接应用在生物安防领域已是我的重要工作内容，如结合转基因技术设计研发杀蚊制剂等。”回国后，唐雪明教授在张江创新药基地，遇到了自己的天使轮投资人，基于对转基因和RNA干扰技术的认知，他决定创立硅羿科技。
作为交叉领域的创新，要求团队既要懂生物医药，也要懂杀虫剂杀菌剂。据唐雪明教授介绍，硅羿的业务板块有合成生物学，如RNA的研发生产、底盘细胞开发、高效酶的开发利用；也有纳米材料，如农药载体的制备。
RNA纳米农药
RNA纳米农药通过细胞工厂或无细胞合成的方法，制备出能够特异性靶向昆虫/病菌（宿主）的dsRNA，在宿主的中肠细胞的主动运输或内吞作用下，进入到宿主细胞中，靶向宿主关键生长因子的mRNA从而干扰其翻译，影响其正常生长，起到杀灭病虫害的作用。
纳米载体包裹dsRNA，能够同时提升制剂的稳定性、均一化和植物表面吸附能力，还能实现高效精准控释。此外，降解的dsRNA形成核苷酸片段，可被植物吸收从而促进植物的生长，实现抗病增养促生的效果。
图.RNA农药作用原理
靶向病虫害的基因序列挖掘是关键。硅羿通过建立多害虫的特异性靶基因序列库，能够制备靶向同类病虫害的保守基因序列的RNA，也能针对特定的病虫害，设计靶向特异性基因序列的RNA，结合数据化平台，“实现对地区差异化的病虫害进行定制化防治，”唐雪明对36氪表示。
RNA合成技术在行业内存在差异。“公司会根据具体的RNA产品制定最佳的合成方法，硅羿掌握了多种微生物及底盘细胞中合成RNA的能力，同时研发了RNA无细胞合成的关键酶，可以实现目标RNA的规模化生产。”
对硅羿的RNA合成技术，唐雪明介绍，“首先，硅羿制备的RNA纯度足够高，且能够实现RNA的快速研发，缩短研发周期；针对难治难防的病虫害，可以更快响应。”
纳米载体也是RNA纳米农药的创新突破口。目前，已面市的mRNA疫苗大部分使用磷脂类纳米脂质体，磷脂类纳米脂质体的稳定性有一定不足，在环境和细胞体内不易稳定存在，且磷脂类的包封率低，成本较高。硅羿经过大量筛选，开发的非磷脂类纳米脂质体精准地利用了食品安全级脂材原料，在降低成本的同时可提高包封率，“非磷脂类纳米脂质体对dsRNA的包封率可达90%以上，磷脂类纳米脂质体一般是30-40%，”唐雪明解释道，“此外，硅羿制备的非磷脂类纳米脂质体的界面结合能力更强，并达到了食用安全标准。”
RNA农药的效果或优于普通农药。由于采用RNA干扰方式进行生物防治，RNA农药不易造成抗性形成，针对基因突变也可以采用大分子量的dsRNA进行应对，点突变对RNA干扰几乎不造成影响。dsRNA在环境中可快速地降解为核苷酸，被作物吸收利用，对环境友好。
此外，在成本上，量产后RNA农药的性价比也有一定优势，“国际上基于马铃薯甲虫RNA生物农药的研发，已达到9.9g的制剂产品能够防治1公顷作物，成本折合用不到10元人民币。”唐雪明表示，“硅羿现在的技术能力基本与其保持平行。”硅羿科技获得了国内最早颁发的四张RNA纳米生物农药的命名函，并以“核酸干扰素”命名。
据了解，硅羿也与部分农化企业达成了合作意向，“不排除以产品形式出售非磷脂类脂质体，同时也会和相关企业积极开展技术服务合作。”
预计明年实现产品量产
硅羿目前拥有10种以上在研产品，包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂和种衣剂；针对极难防治的、高抗性而又急需用药的全球性重大病害，布局了管线。如白蚁作为全球最重要的结构性害虫之一，2021年仅在美国的全年费防治用达33亿美元，2026年将达43亿美元。中国的白蚁防治市场也在数十亿人民币以上。白蚁核酸干扰素是硅羿科技的重要产品之一。
烟草花叶病毒核酸干扰素，主要针对侵染烟草的烟草花叶病毒，已处于申请登记阶段。其他产品包括马铃薯甲虫核酸干扰素，小菜蛾核酸干扰素等也已开展田间实验。“公司有望在明年实现产品量产，目前拥有1吨以上的发酵产能，”硅羿告诉36氪，“一般情况下，公司产品的价格将会低于市面上的传统农药。”
对于市场开拓，硅羿将重点考虑垂直销售模式，例如通过行业协会学术研讨交流进行市场教育，进而向各省市行业销售渠道进行推广，以及通过协会组织向海外推荐产品等。此外，结合线上线下的销售模式，建立销售网络，形成市场。“垂直销售模式，能更好地为国内外差异化的地区病虫害提供定制化的解决方案。”
在谈及纳米合成生物学的未来发展时，唐雪明直言，纳米合成生物学是未来非常重要的研究方向。DNA折纸、纳米药物递送、纳米细胞机器等，都是学术界的前沿课题。“纳米科学、合成生物学的发展，对生物医药领域具有开创性的意义，”唐雪明表示，“纳米合成生物学的医学应用是离产业化仍有一定距离，而RNA纳米农药或许是离产业化最近的技术。”
中国是世界最大的农药生产国和使用国，中国的农药使用水平约为全世界平均水平的两倍，2021年农化领域的整体市场规模约为660亿美元。尽管农药对土壤的污染非常大，但却是农业领域不可或缺的存在，农药对中国的粮食贡献率大概在40%左右。
图.中国单位面积农药用量，主要农化公司营收情况
普通农药利用率低，面源污染量大，病虫害形成的抗性强，且制剂生产工艺落后。“开发一种新的化学农药需要合成14万个化合物，耗资2.56亿美元，历时10年，但2年即产生抗性。要改变现状，只有在基因作用机制上、生物技术领域获得突破。”
营业执照公示信息