Будущее вакцин может быть больше похоже на поедание салата, чем на укол себе в руку. Ученые 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, работает, «обучая» наши клетки распознавать и защищать нас 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 «съедобных» и 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 произвести достаточно мРНК, чтобы вакцинировать человека», — говорит он. Хуан Пабло Хиральдо, адъюнкт-профессор кафедры ботаники и растениеводства UCR, который возглавляет исследование вместе с учеными из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Университета Карнеги-Меллона. .
Мы тестируем этот подход со шпинатом и салатом, и у нас есть долгосрочные цели: заставить людей выращивать эти «растительные вакцины» в своих собственных садах. Крестьяне могли возделывать целые поля.
Хуан Пабло Хиральдо, Калифорнийский университет в Риверсайд
Ключ? Хлоропласты
Ключом к выполнению этой работы являются хлоропласты, небольшие органы в растительных клетках, которые преобразуют солнечный свет в энергию, которую может использовать растение. «Это небольшие заводы, работающие на солнечной энергии, которые производят сахар и другие молекулы, позволяющие растениям расти», — сказал Хиральдо. «Они также являются неиспользованным источником для создания желаемых молекул».
В прошлом Хиральдо уже показал, что хлоропласты могут экспрессировать гены, которые естественным образом не являются частью растения. Он и его коллеги сделали это, отправив чужеродный генетический материал в клетки растений в защитной оболочке. Определение оптимальных свойств этих оболочек для доставки в растительные клетки является специальностью его лаборатории.
Для этого проекта «растительной вакцины» 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, а именно вирусы растений, для доставки генов растениям», — сказал Стейнмец. «Требуется некоторая наноинженерия, чтобы заставить частицы попасть в хлоропласты и не заразить растения».
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 работать в области нанотехнологий, была возможность применять их к растениям и создавать новые технологические решения. Не только для продуктов питания, но и для дорогостоящих продуктов, таких как 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 азот в почву. В результате около половины из них попадает в грунтовые воды, загрязняя водные пути, вызывая цветение водорослей и взаимодействуя с другими организмами. Он также производит закись азота, еще один загрязнитель. Именно здесь этот новый процесс подачи азота становится интересным. Этот альтернативный подход позволил бы подавать азот в хлоропласты через листья и контролируемое высвобождение, что является более эффективным способом его подачи. Это решение может помочь снизить затраты на сельское хозяйство и в то же время улучшить состояние окружающей среды.
«Я очень взволнован всеми этими исследованиями, от вакцин до других применений», — сказал Хиральдо. «Я думаю, что это может иметь огромное влияние на жизнь людей».
