引言：
所有植物检疫产品在投放市场之前,无论其属于传统农药还是生物农药,都需经过一系列的步骤。对于生物农药,需要考虑到一些特殊性。在本文中,Staphyt的监管专家Amélie Grimaldi和Geoffroy Moulin介绍了在欧洲登记生物农药的不同步骤和面临的挑战。
生物农药(biopesticide)由″生物的(biological)和农药(pesticide)″两个单词合并而成。在欧盟,生物农药在学术上被定义为一种基于微生物或天然产品的植物保护产品(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。在法国,生物防治被定义为″一套基于生态系统中起作用的自然过程、针对作物敌人的预防性和治疗性植物保护方法″。
《农村和海洋渔业法》(L.253-6)则将生物防治产品定义为″在作物敌人综合管理框架内采用自然机制的制剂和产品″。
作用机理,上市许可的第一步
微生物及其代谢物
有必要了解微生物或次生代谢物是否能起到植物保护的作用。如果微生物通过空间竞争等方式直接对抗作物敌人,则有必要建立一份针对该微生物及其固有构成的风险评估文件资料。因此,文件资料将侧重于该微生物在被处理地块上定植的能力,其在环境中的表现将是说明中的关键点之一。如果效率仅通过微生物产生的次生代谢物(执行生物体的非必要功能,并通常参与生物体与其生物和非生物环境之间相互作用的分子)起作用,则主要问题是验证有活力的微生物是否真的在原位产生代谢物。否则,必须进行思维转换,仅侧重关注代谢物。有一种中间情况：当关注的物质存在于微生物的双细胞膜中时,该物质在田间的数量与所应用的细胞数量有关,而微生物的生存能力对产品的效率并不重要。
植物提取物或微生物溶解产物
对于植物提取物或微生物溶解产物,研发企业有两种选择。他们可以选择精确地识别能够产生效果的物质并尝试对其进行纯化。如果这样做,研发企业就是在寻求对一种分离的化学物质获得批准。如果纯化后的物质没有呈现出用提取物观察到的全部效果,那么从农学角度考虑,寻求获得UVCB(未知或可变成分、复杂反应产物或生物材料)批准更有利。正如下文所介绍,尽管分析难度加大,但在农艺学方面则有收获。
其他需要考虑的方面
除了上面提到的要素外,确保最相关的功效证明需要确定该物质在某些情况下是否具有预防或治疗活性,以及是否涉及植物防御刺激(PDS)。这是不可忽视的另一点。在这种情况下,强烈建议开展实验室工作,将最精确的知识带到田间地头。关于PDS,了解所引发的
代谢途径(例如水杨酸或茉莉酸途径)对于预测效果十分必要。
通过受控田间试验
在田间面临的主要挑战是找到在实验室确定的机制,并验证这些机制是否比试验田的固有变异性诱发了更大的效果。这项工作从来都不简单；在受控条件下对植物进行试验有助于经验的迁移。
实用之处在于纳入防治方案
经验表明,生物农药往往不够有效,不足以成为植物检疫问题的单一解决方案。即使它们具有这种功效,自20世纪50~60年代以来的综合保护理论已经证明,可持续的植物检疫控制是一种结合多种管理手段的策略,可持久地抵消作物敌人的抗性机制。这一点对很少能单独提供全面控制的化学介质来说更为重要。除了其内在有效性外,在准备物质批准文件资料时,必须对控制方案中最相关的部分进行审查(方案的开始、中间与结束,与其他控制方法交替使用)。
对于大多数生物农药来说,最重要的是证明其实用价值而非内在有效性。所有这些工作也是确定最恰当的市场定位的初步工作。与传统植物保护产品相比,生物农药的使用需要具备更高的技能水平的操作者和对应用细节的关注。影响功效的因素包括(但并不详尽)：施用水量的选择,喷嘴的选择,地面和地上温度的验证,以及施用期间和施用后几小时的湿度测定。在某些情况下,pH值和水的硬度也会产生影响。制剂类型也会影响物质的释放速度和长期保存。有时,紫外线可以在微生物或物质到达靶标之前将其降解。如果期望产品有适度的功效,就必须在能够达到最佳表达效果的最佳情况下施用,例如用于对作物敌人具有中等或低敏感性的品种。
为了能将在特定作物敌人身上获得的结果外推到其他生物,有必要评估该解决方案的特异性。隐花植物病害并不都是由同一种微生物引起的,这一点可能会导致产品的效果与预期的不同。同样,不同种类的虫害在大小、新陈代谢和角质层上的差异也会导致相对不同的功效结果。
这样,我们就遇到了生物农药的一个悖论。只有那些对环境或人类危害为零或较低的生物农药才会出现在开发管道试验中。对于那些被判定为低风险的产品,法规可接受基于比传统产品更小的资料包的功效证明(PP 1/296_1标准)。因此,文件中要求的功效试验数量少于具有更高风险的物质或产品。这有悖于技术和实践的要求：低风险产品在定位用于保护计划以及使用时通常要求更高的精确度,需要更多的实验来确定实现有效性的最佳条件。在提供最低限度的信息和知识优化之间,存在一个难以掌握的平衡。
可靠和稳健的研究是文件资料的关键点
规则和授权程序
(EC)1107/2009号法规规定了活性物质的批准和植物保护产品的授权规则和程序。欧洲法规和经合组织(或其他机构)的一些指导文件指导和帮助申请人准备、汇编和提交批准所需的数据。生物农药的评估与欧洲层面的其他活性物质(AS)遵循相同的程序：由主评审国(RM)进行评估,起草DAR(评估报告草案)……其最终结果可能是SA生物农药被归类为低风险物质(无重大毒性作用、非持久性、非生物累积性等)。
为了评估和描述风险,除了对所有农药通用的一般要求外,根据生物农药的类别,还有强制性的特定要求(例如生物特性或对微生物的致病性；植物提取物的色度特征)。这就是为什么每一类都有具体的指导文件,无论是微生物(从2022年秋季开始的新要求)、化学信息素还是植物提取物。对于其他天然物质尚无具体规定,因此有必要在现有的各种指导文件之间进行权衡,以制定出研究计划。欧盟委员会的(EU) No 283/2013和 284/2013法规分别对活性物质和产品的数据要求做了规定。在这两项法规中,A部分适用于化学物质,包括天然物质和化学信息素, B部分则适用于微生物和病毒(正在修订,将在2022年秋季实施)。
需要哪些数据？
需要的数据涵盖不同领域：特性和特征；物理化学和分析；效率；人类毒理学(操作者)；残留；环境中的反应以及生态毒理学。由于可靠数据的可获得性低以及开展所需研究的能力(有限),活性物质的登记和产品的批准可能很困难。事实上,对于每个领域,所有数据都必须按照一定的质量、可靠性和可比性标准生成。
因此,如同对任何物质或产品的要求一样,研究必须按照公认的准则(例如经合组织的准则)进行,遵循GEP(良好实验规范)或GLP(良好实验室规范)规则。
就微生物而言,随着新法规于2022年秋季生效,文件资料的设计、研究的目标被完全修改。这些新法规允许采用一种适应的科学方法,不同于被认为不适合的化学物质文件资料。这种新方法将强调需要了解微生物物质的问题(要问哪些相关问题？),将按照分步方式(强制性要求和有条件的要求)进行组织,有助于提高批准文件资料的整体质量。对生物农药物质的精确表征可能很复杂。为此,制定适当、可靠的规范可视为解决这一问题的关键。对于微生物,这包括对菌株的表征,以及拥有将突变体或转基因微生物与亲本菌株区分开来的方法；但也必须有能力了解可能产生影响的代谢物和次生毒素。
对于化学信息素,困难在于它们的挥发性。至于植物提取物和其他天然物质,障碍在于它们的自然变异性和特异性标志物的可用性。
在实验研究过程中对活性物质的表征以及跟踪/追踪的可能性非常重要和关键。事实上,其目的是为了确保：
- 在整个实验过程中使用正确的物质进行研究
- 试验对象与活性物质接触良好,达到标准规定的暴露水平
例如,对于天然物质(特别是植物或动物提取物或微生物溶解产物),活性物质通常是一种未知或可变成分物质(UCVB)。
由于不可能跟踪提取物中包含的所有物质,我们将只关注一个或几个关键的UVCB标志物,从而有可能跟踪物质在培养基中的去向,并确保它们的浓度在整个试验过程中保持不变。此外,由于所研究的基质中天然存在微生物或类似化合物,可能很难跟踪该物质在环境中的去向。解决这个问题的方法是对天然含量进行分析,然后将现有水平与植物保护产品提供的水平进行比较。
生物防治产品登记难题
共同监管框架和具体要求
这些产品的多样性以及现行法规导致申请人在准备活性物质的批准文件及其参考产品或任何含有该物质的新产品的登记文件时需要开展真正的″量身定制″工作。由于它们之间的差异,这些物质的审批可能是一个真正令人头痛的问题。
事实上,生物农药在几个方面与传统活性物质不同：源自天然；通常对非靶标生物和微生物的影响较小,对生物多样性的负面影响(DG ENV.8)减小。天然提取物通常不太稳定,可迅速降解；微生物对宿主具有高度特异性(如杀虫剂),释放后可以增殖。
然而,正如IBMA在其2022年3月30日的来文中指出的那样(IBMA, 2022),欧洲没有专门的立法来批准生物防治物质和产品的登记。因此,这些产品的上市许可(MA)遵循欧洲所有活性物质的通用批准程序：第一步是活性物质在欧洲层面获得批准,第二步是一旦该物质在欧洲层面获得批准,就在国家层面对产品进行上市许可。因此,生物农药必须符合并不总是合适的通用监管要求(例如,对于稳定性,如果没有找到特定的标志物,将很难长期监测。微生物溶解产物正是这种情况,其唯一的标志物是非常常见的有机分子)和与特定指导文件有关的具体要求。此外,在欧洲评估期间,可能会以额外要求的形式提出各种关切：
- 对于化学物质和植物提取物,涉及环境和生态毒理学,以及生殖毒性和致癌作用；
- 对于活体生物,涉及环境繁殖、传染性、次生代谢物,以及抗生素耐药性。
微生物：需使用特定的文件资料模型
提交含有微生物的产品的授权文件资料必须使用特定的文件资料模板,而其他类型的生物农药(化学信息素和天然物质)只需采用传统的格式。经合组织还发布了关于提交或生成数据(研究、风险评估)的具体指导文件。所有这些文件可指导和帮助申请人准备、汇编和提交要求的资料,从而为拟进行的活性物质的批准和含有这些活性物质的产品的登记提供支持。但另一方面,监管工具的多样化使要求的可读性变得复杂。
适应各国家规则的差异性
另一个困难在于各国家规则的差异性,因为每个国家都有自己区分生物农药的标准,有时与欧盟层面的标准不同。
事实上,根据第1107号法规,只有含有低风险物质的植物保护产品(根据欧盟委员会法规(EU) 2017/1432)才能获得某些优势：批准时间长达15年(而不是10年)；成员国在120天内做出决定(而不是1年)；数据保护期限长达13年... 对于大多数其他生物农药物质来说,这些法律方面的优势并不适用。不过,大多数国家通过出台专门的非协调规则来扩大上述优势的适用范围。
例如,在丹麦或瑞典(北部地区),通过收取低于传统产品的评估费推广微生物。这项政策仅适用于微生物,其他类别则被认为传统产品。在奥地利(中部地区),降低收费只适用于微生物和化学信息素的评估,植物产品不在其列。在荷兰,如要提交生物农药,申请人必须遵循特定的评估手册,其中包含特定的数据要求和风险评估。另外,收费也相对降低。在法国(南部地区),已经制定了全面的立法来促进生物防治产品(《农村和海洋渔业法》L.235-5、6、7条)。该立法根据第L.235-5条的标准,降低了所有类别生物防治产品的收费,并缩短了评估期。在意大利,只有微生物、化学信息素和未经化学定义的天然来源物质才能降低收费。
这些形形色色的规则显示出欧洲生物农药登记的复杂性。不过,采取了专门措施的国家往往通过减税和/或调整和加快流程来促进和鼓励物质的批准和产品的登记,这些激励措施在鼓励科学创新的同时还降低了企业的财务风险。
登记一款生物农药需要多少预算？
为了开发生物防治产品,如果数据可以从″物质″数据中推断出来,所需研究的预算可以大幅减少。因此,主要花销将用于功效试验以及生态毒理学研究(对蜜蜂和非靶标节肢动物的影响)。对于对人类影响非常有限的低风险物质,通常不需要进行大量的毒理学和残留试验,甚至不需要开展此类试验。最后,产品的理化表征以及资料起草和风险评估属中等程度的成本(图A)。
图A：生物农药产品的监管开发成本(不含登记费)
监管方面的挑战
生物农药的登记仍然是一项挑战,原因是缺乏适当的准则,各国家标准的差异性,难以对其进行表征、证明其效率和评估其对人类、环境和非靶标生物的风险。IBMA在其来文中还强调,迫切需要给生物防治给出一个欧洲法律定义,并制定一个适当的欧洲立法框架(大西洋彼岸可能已经存在这一框架)。不过,由于申请人与国家和欧洲当局之间进行了富有成效的讨论,这些困难并不妨碍这些替代作物处理方法的推广。