近20年来，RNAi广泛应用于昆虫基因的功能解析，为阐明复杂生命活动提供了一种实用的分析工具。但昆虫肠道和血淋巴中的RNA酶会导致外源dsRNA的降解；同时，一些小个体昆虫的显微注射技术要求高，机械损伤大。因此，一些鳞翅目和半翅目昆虫的RNAi效率低、稳定性差、实操性差，制约了关键基因的功能解析。我院沈杰教授团队长期致力于昆虫基因功能研究，联合北京化工大学尹梅贞教授团队建立了高效、简便、安全的纳米递送系统，纳米载体可以高效结合dsRNA，实现昆虫体壁的高效递送。目前，具有完全自主知识产权的纳米递送系统已经在北京、上海、杭州、杨凌、广州、南京、武汉等地的昆虫学界同行中交流应用，同行相关文章发表于Science Advances、Journal of Pest Science等SCI期刊。经过本实验室及中国科学院动物研究所、中国农业科学院植物保护研究所和生物技术研究所、中国检验检疫科学院、西北农林科技大学、山东大学等20余家单位试用，dsRNA/纳米载体复合体可以在草地贪夜蛾、蚜虫、异色瓢虫、烟粉虱、意大利蜜蜂等30余种昆虫中有效地干扰基因表达，该技术的建立为同行提供了一种高效简便的基因干扰工具。

虽然纳米递送系统实现了dsRNA的高效递送，但其细胞内增效机制尚不明确。因此，沈杰教授团队开展了纳米载体介导的RNAi效率提升的作用机理研究。纳米载体可以通过静电、氢键与范德华力稳定结合dsRNA（图1A）；dsRNA/纳米载体复合体在RNA酶和昆虫血淋巴处理后，dsRNA含量并未显著降低，说明纳米载体对dsRNA的保护能力较强（图1B）；纳米载体可以激活网格蛋白介导的胞吞信号通路，上调AP251、Rab11、Arf、CHMP5等诸多关键基因的表达，从而提升了dsRNA/siRNA的细胞递送效率，并帮助dsRNA实现早期内体逃逸，避免溶酶体降解（图1C）；同时，细胞外吐作用增强，有助于昆虫的系统性RNAi；外源添加特异性胞吞抑制剂会阻碍dsRNA的细胞递送，活体饲喂抑制剂也会降低昆虫的RNAi效率，甚至导致RNAi失效，证明了网格蛋白介导的胞吞作用是纳米载体介导的dsRNA递送的关键途径。因此，纳米载体对dsRNA的高效保护和递送是RNAi效率提升的关键因素（图1D）。该研究阐释了纳米载体从结合dsRNA到促进其发挥作用的全过程，为RNA农药创制提供了坚实的理论基础，有利于促进以RNAi为核心的病虫害防控策略的实践与发展。

2022年3月9日，国际工程期刊Journal of Nanobiotechnology在线发表了题为“Visualization of the process of a nanocarrier-mediated gene delivery: Stabilization, endocytosis and endosomal escape of genes for intracellular spreading”的原创性研究论文。中国农业大学为该论文第一完成单位，青年教师马中正（现北京市农林科学院植物保护研究所助理研究员）和郑洋（扬州大学园艺与植物保护学院副教授）为本文共同第一作者，我院沈杰教授团队的闫硕副教授为本文通讯作者，参与单位包括北京化工大学尹梅贞教授团队。该研究得到了国家自然科学基金项目(31900363、32030012和32000344)的资助。

论文链接如下：

https://jnanobiotechnology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12951-022-01336-6