Viitorul vaccinurilor ar putea semăna mai degrabă cu mâncatul unei salate decât cu o injecție în braț. Oamenii de știință de la UC Riverside studiază dacă pot transforma plante comestibile precum salata în fabrici de vaccinuri cu ARNm.
Tehnologia ARN mesager sau ARNm, utilizată în vaccinurile COVID-19, funcționează prin învățarea celulelor noastre să recunoască și să ne protejeze împotriva bolilor infecțioase.
Una dintre provocările acestei noi tehnologii este că trebuie păstrată la rece pentru a menține stabilitatea în timpul transportului și depozitării. Dacă acest nou proiect va avea succes, vaccinurile cu ARNm pe bază de plante – care pot fi consumate – ar putea depăși această provocare prin capacitatea de a fi depozitate la temperatura camerei.
Obiectivele proiectului, posibile datorită unei subvenții de 500.000 de dolari de la National Science Foundation, sunt trei: să demonstreze că ADN-ul care conține vaccinurile cu ARNm poate fi livrat cu succes în partea din celulele plantelor în care se va replica, să demonstreze că plantele pot produce suficient ARNm pentru a rivaliza cu o injecție tradițională și, în cele din urmă, să determine doza potrivită.
„În mod ideal, o singură plantă ar produce suficient ARNm pentru a vaccina o singură persoană”,
a declarat Juan Pablo Giraldo, profesor asociat în cadrul Departamentului de Botanică și Științe ale Plantelor al UCR, care conduce cercetarea, realizată în colaborare cu oameni de știință de la UC San Diego și Carnegie Mellon University.
„Testăm această abordare cu spanac și salată verde și avem ca obiectiv pe termen lung ca oamenii să o cultive în propriile grădini”, a spus Giraldo. „Fermierii ar putea, de asemenea, în cele din urmă, să cultive câmpuri întregi din ea”.
Cheia pentru ca acest lucru să funcționeze sunt cloroplastele – mici organe din celulele plantelor care transformă lumina soarelui în energie pe care planta o poate folosi. „Sunt mici fabrici alimentate de soare care produc zahăr și alte molecule care permit plantei să crească”, a declarat Giraldo.
„Ele sunt, de asemenea, o sursă neexploatată pentru a produce molecule dezirabile”.
În trecut, Giraldo a arătat că este posibil ca cloroplastele să exprime gene care nu fac parte în mod natural din plantă. El și colegii săi au făcut acest lucru trimițând material genetic străin în celulele plantelor în interiorul unei carcase de protecție. Determinarea proprietăților optime ale acestor învelișuri pentru livrarea în celulele vegetale este o specialitate a laboratorului lui Giraldo.
Pentru acest proiect, Giraldo a colaborat cu Nicole Steinmetz, profesor de nanoinginerie la UC San Diego, pentru a utiliza nanotehnologii concepute de echipa sa care vor livra materialul genetic către cloroplaste.
„Ideea noastră este de a refolosi nanoparticulele naturale, și anume virușii de plante, pentru livrarea de gene în plante”, a declarat Steinmetz. „O parte din inginerie este necesară pentru a face ca nanoparticulele să ajungă la cloroplaste și, de asemenea, pentru a le face neinfecțioase pentru plante”.
Pentru Giraldo, șansa de a dezvolta această idee cu ARNm este punctul culminant al unui vis.
„Unul dintre motivele pentru care am început să lucrez în domeniul nanotehnologiei a fost acela de a o putea aplica la plante și de a crea noi soluții tehnologice. Nu doar pentru alimente, ci și pentru produse de mare valoare, cum ar fi cele farmaceutice”, a declarat Giraldo.
Giraldo este, de asemenea, codirector al unui proiect conex care utilizează nanomateriale pentru a livra azot, un îngrășământ, direct la cloroplaste, acolo unde plantele au cea mai mare nevoie de el.
Azotul este limitat în mediul înconjurător, dar plantele au nevoie de el pentru a crește. Majoritatea fermierilor aplică azot în sol. Ca urmare, aproximativ jumătate din acesta ajunge în apele subterane, contaminând cursurile de apă, provocând înflorirea algelor și interacționând cu alte organisme. De asemenea, produce oxid de azot, un alt poluant.
Această abordare alternativă ar introduce azotul în cloroplaste prin frunze și ar controla eliberarea acestuia, un mod de aplicare mult mai eficient care ar putea ajuta fermierii și ar îmbunătăți mediul înconjurător.
Fundația Națională pentru Știință a acordat lui Giraldo și colegilor săi 1,6 milioane de dolari pentru a dezvolta această tehnologie de furnizare a azotului direcționat.
„Sunt foarte entuziasmat de toate aceste cercetări”, a declarat Giraldo. „Cred că ar putea avea un impact uriaș asupra vieții oamenilor”.
Mucenicul's Blog 