畑の野菜や庭の花々が、ある日突然モザイク模様に…。これは、多くの植物を脅かすキュウリモザイクウイルス（CMV）の仕業かもしれません。この厄介なウイルスに対し、これまで有効な対策は限られていましたが、ついに希望の光が見えてきました。ドイツの研究チームが、植物自身の免疫力を巧みに利用する、新しいリボ核酸ベースの薬剤を開発。実験では驚くべき効果を示しており、農業や園芸の未来を大きく変える可能性を秘めています。新しいRNAベースの有効成分が、農業や園芸で最も一般的なウイルスであるキュウリモザイクウイルスから植物を確実に保護することが明らかになりました。
この薬剤は、マルティン・ルター大学ハレ・ヴィッテンベルク校の研究者らによって開発されたものです。この有効成分は広範囲な効果を持ち、一連のRNA分子が植物の免疫システムをサポートしてウイルスと戦います。研究チームが2025年3月24日にNucleic Acids Research誌で報告したところによると、実験室での実験では、高いウイルス量に感染させたにもかかわらず、処理された植物の80～100パーセントが生き残りました。彼らの論文は同誌によって「ブレイクスルー論文」に選ばれています。研究者らは現在、このアイデアを実験室から実用へと移すための研究に取り組んでいます。このオープンアクセスのNAR論文のタイトルは「A New Level of RNA-Based Plant Protection: dsRNAs Designed from Functionally Characterized siRNAs Highly Effective Against Cucumber mosaic Virus（RNAベースの植物保護の新境地：機能的に特性評価されたsiRNAから設計された、キュウリモザイクウイルスに対して極めて効果的なdsRNA）」です。
CMVは作物にとって特に壊滅的な被害をもたらすウイルスです。約90種のアブラムシがこのウイルスを媒介し、カボチャ、キュウリ、穀物、薬用植物や芳香植物など、1,200種以上の植物種に影響を与えます。感染した植物は、葉に特徴的なモザイク模様が現れるため、容易に識別できます。一度感染すると、植物は生育不良に陥り、その果実も販売できなくなります。現在までに、CMVに対する承認された薬剤は存在しません。しかし、MLUの研究者らによるこの新しい研究は、長期的な解決策を提供する可能性があります。基本的なアイデアは、植物の自然な防御機構を正しい方向へ導くことによってウイルスと戦うというものです。
ウイルスが植物に感染すると、植物の細胞を宿主として利用します。ウイルスは、植物細胞内でリボ核酸（RNA）分子の形で存在する自身の遺伝物質を介して増殖します。これらの外来RNA分子が注入されると、植物の免疫システムからの初期応答を引き起こします。特殊な酵素のハサミがウイルスのRNA分子を認識し、切断します。このプロセスにより、低分子干渉RNAが生成され、これらが植物全体に広がり、免疫応答の第二段階を引き起こします。siRNA分子は特殊なタンパク質複合体に結合し、それらをウイルスのRNA分子へと誘導します。そこに到達すると、タンパク質はウイルスの有害なRNA分子を分解し始め、無害で分解可能な断片へと変換します。
「一般的に、この防御プロセスはそれほど効果的ではありません。ウイルス感染は多種多様なsiRNA分子を生成しますが、保護効果を持つものはごくわずかです」と、MLUの生化学・生物工学研究所のスヴェン＝エリック・ベーレンス教授（Professor Sven-Erik Behrens）は述べています。彼のチームは、このプロセスで非常に効率的なsiRNA分子を特定する方法を開発しました。さらに重要なステップとして、研究者らはこれらのsiRNA分子のいくつかを組み合わせて、いわゆる効率的な二本鎖RNA分子を作り出すことに成功しました。これは特に植物での使用に適しています。これらのedsRNAは一種の「パッケージ」として機能し、植物細胞に入るとすぐにsiRNAに分解されます。このようにして、多数の非常に効果的なsiRNA分子がその場で保護的、抗ウイルス的な効果を発揮することができます。
チームはモデル植物であるニコチアナ・ベンサミアナで多数の実験室実験を行い、edsRNAベースの有効成分がキュウリモザイクウイルスに対して確実に保護することを示しました。「私たちの実験の植物は非常に高いウイルス量で感染させました。未処理の植物はすべて枯死しました」とベーレンス教授は説明します。対照的に、処理された植物の80～100パーセントが生き残りました。
edsRNA薬剤にはもう一つ特別な利点があります。パッケージが分解されると、ウイルスの異なる部位を専門的に攻撃する多くの効率的なsiRNA分子が生成されるのです。これにより、保護効果が大幅に向上します。「キュウリモザイクウイルスのようなRNAウイルスは、急速に進化する可能性があるため危険です。さらに、このウイルスの遺伝物質は3つの別々の部分で構成されており、これらが混ざり合うことで、新たな変異の可能性がさらに高まります。ウイルスに対する最大限の保護を達成するために、私たちの有効成分はゲノムの異なる部分を標的にしています」とベーレンス教授は述べています。
チームはまた、効率的なsiRNAをスクリーニングするプロセスを最適化し、2～4週間以内に新しいウイルスの変異を標的とするように手順を適応させることができます。「時間は重要な要素です。新しいウイルス変異株が出現した場合、私たちは非常に迅速に有効成分をそれに応じて変更できます」とベーレンス教授は説明します。このアプローチは、他の病原体や害虫にも応用できる可能性があります。
これまで、これらの物質は実験室では手作業で、注射または植物の葉に擦り込むことによって投与されてきました。チームは、MLUの薬剤師でありドラッグデリバリーの専門家であるカーステン・マーダー教授（Professor Karsten Mäder）と協力して、RNAベースの物質をより耐久性があり、植物に適用しやすくするための研究を進めています。例えば、スプレーで散布できるようにすることなどが考えられます。
同時に、研究者らは実際の条件下でRNAベースの物質をテストするための野外試験を計画しています。そして、将来の工業生産について企業と協議しています。さらに、潜在的な新しい作物保護製品はまだ承認プロセスを経る必要があるため、キュウリモザイクウイルスと戦う製品が市場に出るまでにはしばらく時間がかかるでしょう。「しかし、私たちのアプローチは実現可能であると確信しています。RNAベースの有効成分を含む最初の作物保護製品が最近米国で承認されました」とベーレンス教授は述べています。
Nucleic Acids Research誌の編集者は、MLUの研究者らによるこの論文を「ブレイクスルー論文」として選出しました。Nucleic Acids Research誌に掲載される論文のうち、毎年この特別な指定を受けるのはわずか2～3パーセントです。2024年には約1,300報の論文が同誌に掲載されました。
