Будущее вакцин может больше походить на поедание салата, чем на инъекцию 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, он работает, «обучая» наши клетки распознавать и защищать нас от инфекционных заболеваний. Одна из проблем этой новой технологии - холодовая цепь, необходимая для транспортировки и хранения вакцин. Если этот новый проект сработает, он разработает 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 производить достаточно мРНК для вакцинации человека», - говорит он. Хуан Пабло Хиральдо, адъюнкт-профессор кафедры ботаники и растений 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 «вакцины для растений» в своих садах. Фермеры могли обрабатывать целые поля.
Хуан Пабло Хиральдо, Калифорнийский университет в Риверсайд
Ключ? Хлоропласты
Ключом к этой работе являются хлоропласты, небольшие органы в клетках растений, которые преобразуют солнечный свет в энергию, которую растение может использовать. «Это небольшие фабрики 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 не являются естественной 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 клетки растений - специальность его лаборатории.
В рамках этого проекта «Растительные вакцины» Giraldo 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 Giraldo возможность развить эту идею с помощью мРНК - это кульминация мечты. «Одна из причин, по которой я начал работать в сфере нанотехнологий, заключалась в том, чтобы иметь возможность применять ее на предприятиях 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.
Содержание азота в окружающей среде ограничено, но он необходим растениям 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 где становится интересным этот новый процесс подачи азота. Этот альтернативный подход позволит подавать азот в хлоропласты через листья и с контролируемым высвобождением, что является более эффективным способом его доставки. Это решение может помочь снизить затраты на сельское хозяйство и в то же время улучшить окружающую среду.
«Я очень рад всем этим исследованиям, от вакцин до других применений», - сказал Хиральдо. «Я думаю, это может иметь огромное влияние на жизни людей».
