引言：

所有植物檢疫產品在投放市場之前,無論其屬于傳統農藥還是生物農藥,都需經過一系列的步驟。對于生物農藥,需要考慮到一些特殊性。在本文中,Staphyt的監管專家Amélie Grimaldi和Geoffroy Moulin介紹了在歐洲登記生物農藥的不同步驟和面臨的挑戰。

生物農藥(biopesticide)由″生物的(biological)和農藥(pesticide)″兩個單詞合并而成。在歐盟,生物農藥在學術上被定義為一種基于微生物或天然產品的植物保護產品(DG ENV.18),因而含有植物提取物和成分、信息素等抗微生物特性。在法國,生物防治被定義為″一套基于生態系統中起作用的自然過程、針對作物敵人的預防性和治療性植物保護方法″。

《農村和海洋漁業法》(L.253-6)則將生物防治產品定義為″在作物敵人綜合管理框架內采用自然機制的制劑和產品″。

作用機理,上市許可的第一步

微生物及其代謝物

有必要了解微生物或次生代謝物是否能起到植物保護的作用。如果微生物通過空間競爭等方式直接對抗作物敵人,則有必要建立一份針對該微生物及其固有構成的風險評估文件資料。因此,文件資料將側重于該微生物在被處理地塊上定植的能力,其在環境中的表現將是說明中的關鍵點之一。如果效率僅通過微生物產生的次生代謝物(執行生物體的非必要功能,并通常參與生物體與其生物和非生物環境之間相互作用的分子)起作用,則主要問題是驗證有活力的微生物是否真的在原位產生代謝物。否則,必須進行思維轉換,僅側重關注代謝物。有一種中間情況：當關注的物質存在于微生物的雙細胞膜中時,該物質在田間的數量與所應用的細胞數量有關,而微生物的生存能力對產品的效率并不重要。

植物提取物或微生物溶解產物

對于植物提取物或微生物溶解產物,研發企業有兩種選擇。他們可以選擇精確地識別能夠產生效果的物質并嘗試對其進行純化。如果這樣做,研發企業就是在尋求對一種分離的化學物質獲得批準。如果純化后的物質沒有呈現出用提取物觀察到的全部效果,那么從農學角度考慮,尋求獲得UVCB(未知或可變成分、復雜反應產物或生物材料)批準更有利。正如下文所介紹,盡管分析難度加大,但在農藝學方面則有收獲。

其他需要考慮的方面

除了上面提到的要素外,確保最相關的功效證明需要確定該物質在某些情況下是否具有預防或治療活性,以及是否涉及植物防御刺激(PDS)。這是不可忽視的另一點。在這種情況下,強烈建議開展實驗室工作,將最精確的知識帶到田間地頭。關于PDS,了解所引發的

代謝途徑(例如水楊酸或茉莉酸途徑)對于預測效果十分必要。

通過受控田間試驗

在田間面臨的主要挑戰是找到在實驗室確定的機制,并驗證這些機制是否比試驗田的固有變異性誘發了更大的效果。這項工作從來都不簡單；在受控條件下對植物進行試驗有助于經驗的遷移。

實用之處在于納入防治方案

經驗表明,生物農藥往往不夠有效,不足以成為植物檢疫問題的單一解決方案。即使它們具有這種功效,自20世紀50~60年代以來的綜合保護理論已經證明,可持續的植物檢疫控制是一種結合多種管理手段的策略,可持久地抵消作物敵人的抗性機制。這一點對很少能單獨提供全面控制的化學介質來說更為重要。除了其內在有效性外,在準備物質批準文件資料時,必須對控制方案中最相關的部分進行審查(方案的開始、中間與結束,與其他控制方法交替使用)。

對于大多數生物農藥來說,最重要的是證明其實用價值而非內在有效性。所有這些工作也是確定最恰當的市場定位的初步工作。與傳統植物保護產品相比,生物農藥的使用需要具備更高的技能水平的操作者和對應用細節的關注。影響功效的因素包括(但并不詳盡)：施用水量的選擇,噴嘴的選擇,地面和地上溫度的驗證,以及施用期間和施用后幾小時的濕度測定。在某些情況下,pH值和水的硬度也會產生影響。制劑類型也會影響物質的釋放速度和長期保存。有時,紫外線可以在微生物或物質到達靶標之前將其降解。如果期望產品有適度的功效,就必須在能夠達到最佳表達效果的最佳情況下施用,例如用于對作物敵人具有中等或低敏感性的品種。

為了能將在特定作物敵人身上獲得的結果外推到其他生物,有必要評估該解決方案的特異性。隱花植物病害并不都是由同一種微生物引起的,這一點可能會導致產品的效果與預期的不同。同樣,不同種類的蟲害在大小、新陳代謝和角質層上的差異也會導致相對不同的功效結果。

這樣,我們就遇到了生物農藥的一個悖論。只有那些對環境或人類危害為零或較低的生物農藥才會出現在開發管道試驗中。對于那些被判定為低風險的產品,法規可接受基于比傳統產品更小的資料包的功效證明(PP 1/296_1標準)。因此,文件中要求的功效試驗數量少于具有更高風險的物質或產品。這有悖于技術和實踐的要求：低風險產品在定位用于保護計劃以及使用時通常要求更高的精確度,需要更多的實驗來確定實現有效性的最佳條件。在提供最低限度的信息和知識優化之間,存在一個難以掌握的平衡。

可靠和穩健的研究是文件資料的關鍵點

規則和授權程序

 (EC)1107/2009號法規規定了活性物質的批準和植物保護產品的授權規則和程序。歐洲法規和經合組織(或其他機構)的一些指導文件指導和幫助申請人準備、匯編和提交批準所需的數據。生物農藥的評估與歐洲層面的其他活性物質(AS)遵循相同的程序：由主評審國(RM)進行評估,起草DAR(評估報告草案)……其最終結果可能是SA生物農藥被歸類為低風險物質(無重大毒性作用、非持久性、非生物累積性等)。

為了評估和描述風險,除了對所有農藥通用的一般要求外,根據生物農藥的類別,還有強制性的特定要求(例如生物特性或對微生物的致病性；植物提取物的色度特征)。這就是為什么每一類都有具體的指導文件,無論是微生物(從2022年秋季開始的新要求)、化學信息素還是植物提取物。對于其他天然物質尚無具體規定,因此有必要在現有的各種指導文件之間進行權衡,以制定出研究計劃。歐盟委員會的(EU) No 283/2013和 284/2013法規分別對活性物質和產品的數據要求做了規定。在這兩項法規中,A部分適用于化學物質,包括天然物質和化學信息素, B部分則適用于微生物和病毒(正在修訂,將在2022年秋季實施)。

需要哪些數據？

需要的數據涵蓋不同領域：特性和特征；物理化學和分析；效率；人類毒理學(操作者)；殘留；環境中的反應以及生態毒理學。由于可靠數據的可獲得性低以及開展所需研究的能力(有限),活性物質的登記和產品的批準可能很困難。事實上,對于每個領域,所有數據都必須按照一定的質量、可靠性和可比性標準生成。

因此,如同對任何物質或產品的要求一樣,研究必須按照公認的準則(例如經合組織的準則)進行,遵循GEP(良好實驗規范)或GLP(良好實驗室規范)規則。

就微生物而言,隨著新法規于2022年秋季生效,文件資料的設計、研究的目標被完全修改。這些新法規允許采用一種適應的科學方法,不同于被認為不適合的化學物質文件資料。這種新方法將強調需要了解微生物物質的問題(要問哪些相關問題？),將按照分步方式(強制性要求和有條件的要求)進行組織,有助于提高批準文件資料的整體質量。對生物農藥物質的精確表征可能很復雜。為此,制定適當、可靠的規范可視為解決這一問題的關鍵。對于微生物,這包括對菌株的表征,以及擁有將突變體或轉基因微生物與親本菌株區分開來的方法；但也必須有能力了解可能產生影響的代謝物和次生毒素。

對于化學信息素,困難在于它們的揮發性。至于植物提取物和其他天然物質,障礙在于它們的自然變異性和特異性標志物的可用性。

在實驗研究過程中對活性物質的表征以及跟蹤/追蹤的可能性非常重要和關鍵。事實上,其目的是為了確保：

- 在整個實驗過程中使用正確的物質進行研究

- 試驗對象與活性物質接觸良好,達到標準規定的暴露水平

例如,對于天然物質(特別是植物或動物提取物或微生物溶解產物),活性物質通常是一種未知或可變成分物質(UCVB)。

由于不可能跟蹤提取物中包含的所有物質,我們將只關注一個或幾個關鍵的UVCB標志物,從而有可能跟蹤物質在培養基中的去向,并確保它們的濃度在整個試驗過程中保持不變。此外,由于所研究的基質中天然存在微生物或類似化合物,可能很難跟蹤該物質在環境中的去向。解決這個問題的方法是對天然含量進行分析,然后將現有水平與植物保護產品提供的水平進行比較。

生物防治產品登記難題

共同監管框架和具體要求

這些產品的多樣性以及現行法規導致申請人在準備活性物質的批準文件及其參考產品或任何含有該物質的新產品的登記文件時需要開展真正的″量身定制″工作。由于它們之間的差異,這些物質的審批可能是一個真正令人頭痛的問題。

事實上,生物農藥在幾個方面與傳統活性物質不同：源自天然；通常對非靶標生物和微生物的影響較小,對生物多樣性的負面影響(DG ENV.8)減小。天然提取物通常不太穩定,可迅速降解；微生物對宿主具有高度特異性(如殺蟲劑),釋放后可以增殖。

然而,正如IBMA在其2022年3月30日的來文中指出的那樣(IBMA, 2022),歐洲沒有專門的立法來批準生物防治物質和產品的登記。因此,這些產品的上市許可(MA)遵循歐洲所有活性物質的通用批準程序：第一步是活性物質在歐洲層面獲得批準,第二步是一旦該物質在歐洲層面獲得批準,就在國家層面對產品進行上市許可。因此,生物農藥必須符合并不總是合適的通用監管要求(例如,對于穩定性,如果沒有找到特定的標志物,將很難長期監測。微生物溶解產物正是這種情況,其唯一的標志物是非常常見的有機分子)和與特定指導文件有關的具體要求。此外,在歐洲評估期間,可能會以額外要求的形式提出各種關切：

- 對于化學物質和植物提取物,涉及環境和生態毒理學,以及生殖毒性和致癌作用；

- 對于活體生物,涉及環境繁殖、傳染性、次生代謝物,以及抗生素耐藥性。

微生物：需使用特定的文件資料模型

提交含有微生物的產品的授權文件資料必須使用特定的文件資料模板,而其他類型的生物農藥(化學信息素和天然物質)只需采用傳統的格式。經合組織還發布了關于提交或生成數據(研究、風險評估)的具體指導文件。所有這些文件可指導和幫助申請人準備、匯編和提交要求的資料,從而為擬進行的活性物質的批準和含有這些活性物質的產品的登記提供支持。但另一方面,監管工具的多樣化使要求的可讀性變得復雜。

適應各國家規則的差異性

另一個困難在于各國家規則的差異性,因為每個國家都有自己區分生物農藥的標準,有時與歐盟層面的標準不同。

事實上,根據第1107號法規,只有含有低風險物質的植物保護產品(根據歐盟委員會法規(EU) 2017/1432)才能獲得某些優勢：批準時間長達15年(而不是10年)；成員國在120天內做出決定(而不是1年)；數據保護期限長達13年... 對于大多數其他生物農藥物質來說,這些法律方面的優勢并不適用。不過,大多數國家通過出臺專門的非協調規則來擴大上述優勢的適用范圍。

例如,在丹麥或瑞典(北部地區),通過收取低于傳統產品的評估費推廣微生物。這項政策僅適用于微生物,其他類別則被認為傳統產品。在奧地利(中部地區),降低收費只適用于微生物和化學信息素的評估,植物產品不在其列。在荷蘭,如要提交生物農藥,申請人必須遵循特定的評估手冊,其中包含特定的數據要求和風險評估。另外,收費也相對降低。在法國(南部地區),已經制定了全面的立法來促進生物防治產品(《農村和海洋漁業法》L.235-5、6、7條)。該立法根據第L.235-5條的標準,降低了所有類別生物防治產品的收費,并縮短了評估期。在意大利,只有微生物、化學信息素和未經化學定義的天然來源物質才能降低收費。

這些形形色色的規則顯示出歐洲生物農藥登記的復雜性。不過,采取了專門措施的國家往往通過減稅和/或調整和加快流程來促進和鼓勵物質的批準和產品的登記,這些激勵措施在鼓勵科學創新的同時還降低了企業的財務風險。

登記一款生物農藥需要多少預算？

為了開發生物防治產品,如果數據可以從″物質″數據中推斷出來,所需研究的預算可以大幅減少。因此,主要花銷將用于功效試驗以及生態毒理學研究(對蜜蜂和非靶標節肢動物的影響)。對于對人類影響非常有限的低風險物質,通常不需要進行大量的毒理學和殘留試驗,甚至不需要開展此類試驗。最后,產品的理化表征以及資料起草和風險評估屬中等程度的成本(圖A)。

圖A：生物農藥產品的監管開發成本(不含登記費)

 

監管方面的挑戰

生物農藥的登記仍然是一項挑戰,原因是缺乏適當的準則,各國家標準的差異性,難以對其進行表征、證明其效率和評估其對人類、環境和非靶標生物的風險。IBMA在其來文中還強調,迫切需要給生物防治給出一個歐洲法律定義,并制定一個適當的歐洲立法框架(大西洋彼岸可能已經存在這一框架)。不過,由于申請人與國家和歐洲當局之間進行了富有成效的討論,這些困難并不妨礙這些替代作物處理方法的推廣。