Будущее вакцин может больше напоминать поедание салата, чем укол в руку. Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде Они изучают если они смогут превратить съедобные растения, такие как салат, в фабрики по производству мРНК-вакцин.
Технология информационной РНК или мРНК используемый в вакцинах против COVID-19, «обучает» наши клетки распознавать нас и защищать от инфекционных заболеваний. Одной из проблем этой новой технологии является холодовая цепь, необходимая для транспортировки и хранения вакцин. Если этот новый проект сработает, будет разработан революционный класс растительных мРНК-вакцин, способных оставаться стабильными и эффективными даже при комнатной температуре.
Проект, ставший возможным благодаря гранту в размере 500.000 XNUMX долларов США от Национального научного фонда, преследует три цели: первый, продемонстрировать, что ДНК, содержащая мРНК-вакцины, может быть успешно доставлена в ту часть растительных клеток, где она будет реплицироваться. Во-вторых, продемонстрировать, что растения могут производить достаточно мРНК, чтобы уравновесить традиционную инъекцию. третий, определение правильной дозировки.
«Одно растение может производить достаточно мРНК для вакцинации человека», — говорит он. Хуан Пабло Хиральдо, доцент кафедры ботаники и наук о растениях Калифорнийского университета в Калифорнии, который проводит исследование вместе с учеными из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Университета Карнеги-Меллон. .
Мы тестируем этот подход на шпинате и салате и преследуем долгосрочные цели: гарантировать, что люди смогут выращивать эти «растительные вакцины» в своих собственных садах. Фермеры могли выращивать из него целые поля.
Хуан Пабло Хиральдо, Калифорнийский университет в Риверсайд
Ключ? Хлоропласты
Ключом к выполнению этой работы являются хлоропласты, маленькие органы в растительных клетках, которые преобразуют солнечный свет в энергию, которую растение может использовать. «Это небольшие фабрики, работающие на солнечной энергии, которые производят сахар и другие молекулы, которые позволяют растению расти», — сказал Хиральдо. «Они также являются неиспользованным источником для создания желаемых молекул».
В прошлом Хиральдо уже показал, что хлоропласты могут экспрессировать гены, которые в природе не являются частью растения. Он и его коллеги сделали это, отправив чужеродный генетический материал в растительные клетки внутри защитной оболочки. Определение оптимальных свойств этих оболочек для доставки в растительные клетки — специальность его лаборатории.
Для этого проекта по «растительным вакцинам» Хиральдо сотрудничал с Николь Стейнмец, профессор наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего, чтобы использовать разработанные ее командой нанотехнологии, которые обеспечат генетический материал хлоропластам.
«Наша идея состоит в том, чтобы повторно использовать природные наночастицы, то есть вирусы растений, для доставки генов растениям», — сказал Стейнмец. «Чтобы частицы попадали в хлоропласты и не были заразными для растений, требуется немного наноинженерии».
Множество возможных применений, а не только вакцины
Для Хиральдо возможность развития этой идеи с помощью мРНК является кульминацией мечты. «Одной из причин, по которой я начал заниматься нанотехнологиями, была возможность применять их к растениям и создавать новые технологические решения. Не только на продукты питания, но и на дорогостоящие продукты, например фармацевтические препараты», — говорит исследователь.
Giraldo также реализует связанный проект, в котором наноматериалы используются для доставки азота, удобрения, непосредственно в хлоропласты, где растениям он нужен больше всего.
Азот в окружающей среде ограничен, но растениям он необходим для роста. Большинство фермеров вносят в почву азот. В результате около половины попадает в грунтовые воды, загрязняя водные пути, вызывая цветение водорослей и взаимодействуя с другими организмами. Он также производит закись азота, еще один загрязнитель. Вот тут-то и становится интересным этот новый процесс подачи азота. Этот альтернативный подход позволит доставлять азот в хлоропласты через листья и контролируемое высвобождение, что является более эффективным способом его доставки. Это решение может помочь снизить затраты на сельское хозяйство и одновременно улучшить окружающую среду.
«Я очень воодушевлен всеми этими исследованиями, от вакцин до других применений», — сказал Хиральдо. «Я думаю, что это может оказать огромное влияние на жизнь людей».
