多肽在害虫防治方面的应用前景

虫害给农业、园艺、林业以及食品储存方面带来了严重的损失，在传播动物和人类病原体方面也存在巨大的危害，所以针对各类昆虫的消灭成为当下比较关注的问题。

目前，使用非选择性杀虫剂是较常见的害虫防治方法。而大多数杀虫剂不仅对目害虫有效，对有益昆虫以及其他动物和人类也有负面影响。非选择性杀虫剂的广泛使用导致害虫对这些毒素的敏感性降低，因此需要增加毒素的剂量，用其他杀虫剂替代害虫已产生抗性的杀虫剂，或使用杀虫剂混合物;这些方法增加植物保护成本，并导致环境和食物链这些毒素的积累。

为了取代非选择性杀虫剂，人们也研发出了其他的害虫防治方法包括使用害虫的天敌、昆虫病原体、细菌毒素、转基因抗虫作物或由植物和动物(包括昆虫)产生的活性分子等。在这其中，由于多肽和昆虫激素对于昆虫的生命活动具有较大的影响，而成为设计新型杀虫剂的种子选手。

但由于天然肽的药代动力学特性差和化学不稳定性，不能直接将其用作生物杀虫剂。所以经过化学修饰的类似物/拟肽就成为了这一方面的研究方向。近期，波兰一研究团队就研究出一种昆虫肽激素的类似物，能够有效降低昆虫的免疫力。并将这一研究成果发布在《Nature》。

在此前的研究中，该研究团队针对昆虫肽Neb- colloostatin在昆虫中的多效活性进行研究。通过体内免疫生物测定表明，向黄粉虫中注射Neb- colloostatin的血细胞毒性类似物显著减少了血淋巴中的血细胞数量，并破坏了昆虫的吞噬作用，结瘤和酚氧化酶活性。在测试的类似物中， [Ala1]-,[Val1]-, [Hyp4]- and [Ach4]-colloostatin 在破坏幼虫，蛹和成虫的细胞免疫方面特别有效。这一结果表明，最有效的类似物在昆虫血淋巴中的生物活性期比Neb- colloostatin有所增加。

最近，该研究团队又发现了当肽与纳米金刚石偶联时，有可能通过昆虫的表皮将Neb -colloostatin引入血淋巴。在这项研究中，发现[Ala 1 ]-，[Val 1 ]-，[Hyp 4 ]-和[Ach 4 ] -colloostatin与纳米金刚石复合时，也可能通过角质层进入血淋巴并诱导所有发展阶段的黄粉虫的长期免疫损伤。

在该项研究中，研究人员发现纳米金刚石可以将Neb-colloostatin通过角质层转移到昆虫的血淋巴中，在那里它对血细胞产生促凋亡作用，减少血淋巴中循环的血细胞数量并损害黄粉虫的先天免疫反应 . 新的Neb- collostatin 类似物在黄粉虫血细胞中的结构-活性分析揭示了比天然肽更有效的血细胞毒性类似物.。然而，这些血细胞毒性类似物对昆虫免疫反应的影响尚未得到研究，这些类似物导致的血细胞毒性活性增加表明它们可能严重损害昆虫的先天免疫;因此，它们可能比Neb- collostatin更有效地降低昆虫的生存能力。

细胞免疫反应

研究结果表明，与Neb-collostatin相比，其类似物以类似的方式保留了它们的特异性血细胞毒活性，但更有效地削弱了黄粉虫所有发育阶段个体的细胞和体液免疫反应。在所有研究的发育阶段中。在测试的Neb -collostatin 类似物中，研究人员确定了四种特别有活性的化合物，即 [Ala 1 ]-、[Val 1 ]-、[Hyp 4 ]- 和 [Ach 4]-collostatin，非常有效地减少血淋巴中循环的血细胞数量以及幼虫、蛹和成虫的短期和长期细胞免疫反应。这些类似物的显著活性可能不仅是由于它们增加了血细胞毒性，而且是由于这些化合物在昆虫血淋巴中的稳定性提高。对Neb-colloostatin分子的修饰，显著提高了其类似物的活性，并没有对这些类似物与纳米金刚石的复合物通过昆虫角质层转移到血淋巴产生不利影响。

这一结果证实了肽通过角质层有效导入昆虫体内，同时保持其特定活性的可能性。在这项工作中，我们没有研究受试类似物对昆虫卵子发生、胚胎发生和变态的影响，但是Neb colloostatin的多效性活性表明其免疫活性类似物也可能更有效地抑制卵巢发育和卵子发生，并可能干扰昆虫的胚胎发生和变态。鉴定具有多效性、血淋巴稳定性和高活性的Neb-colloostatin类似物以及将其引入昆虫体内的有效方法将有助于开发环境友好型害虫防治方法。

参考文献： Nowicki, P., Kuczer, M., Schroeder, G. et al. Disruption of insect immunity using analogs of the pleiotropic insect peptide hormone Neb-colloostatin: a nanotech approach for pest control II. Sci Rep11, 9459 (2021).