Растенията като фабрика за ваксини?

Бъдещето на ваксините може да прилича повече на ядене на салата, отколкото на инжекция в ръката. Това би станало напълно реално, ако проучването на учените от Калифорнийския университет, Ривърсайд, установи, че ядливи растения като марулята например, в производители за иРНК ваксини.

Технологията на информационна РНК или иРНК, използвана във ваксините срещу COVID-19, учи клетките да разпознават вируси и да предпазват от инфекциозни заболявания.

Едно от предизвикателствата на тази нова технология е, че трябва да се съхранява на студено, за да се поддържа стабилност по време на транспортиране и съхранение. Ако този нов проект бъде успешен, ваксините на растителна основа – които могат да се консумират – биха могли да преодолеят това предизвикателство заради възможността да се съхраняват при стайна температура.

Целите на проекта са три:

– да се покаже, че ДНК, съдържаща иРНК ваксини, може успешно да бъде доставена в част от растителните клетки, където ще се репликира, демонстрирайки;

– че растенията могат да произвеждат достатъчно иРНК, за да съперничат на традиционната инжекция;

– определяне на правилната дозировка.

Хлоропласти (в лилаво) в листата, експресиращи зелен флуоресцентен протеин. ДНК, кодираща протеина, се доставя с помощта на целеви наноматериали без механична помощ чрез прилагане на капка от нанокомпозицията върху повърхността на листата. Кредит: İsrael Santana/UCR

„В идеалния случай едно растение би произвело достатъчно иРНК, за да ваксинира един човек“, разказва Хуан Пабло Хиралдо (Juan Pablo Giraldo), доцент в катедрата по ботаника и растителни науки на Калифорнийския университет, Ривърсайд (UCR), който ръководи изследването, извършено в сътрудничество с учени от Калифорнийския университет в Сан Диего и Университета Карнеги Мелън.

„Тестваме този подход със спанак и маруля и имаме дългосрочни цели хората да ги отглеждат в собствените си градини“, споделя Хиралдо. „Земеделските производители биха могли в крайна сметка да отглеждат цели полета от него.“

Основната раля в разработката се пада на хлоропластите – малки органели в растителните клетки, които превръщат слънчевата светлина в енергия, която растението може да използва.

„Те са малки, слънчеви фабрики, които произвеждат захар и други молекули, които позволяват на растението да расте“, обяснява Хиралдо. „Те са и неизползван източник за създаване на желани молекули.“

Възможно е хлоропластите да експресират гени, които не са естествена част от растението. Той и колегите му правят това, като изпращат чужд генетичен материал в защитна обвивка в растителните клетки. Определянето на оптималните свойства на тези обвивки за доставяне в растителните клетки се експериментира отдавна в лабораторията на Хиралдо.

Растителните вируси осигуряват естествено срещащи се наночастици, които се използват за доставяне на гени до растителните клетки. Кредит: Nicole Steinmetz/ UCSD.

Проект, съвместно дело на Хиралдо и Никол Щайнмец (Nicole Steinmetz), професор по наноинженерство в Калифорнийския университет в Сан Диего, използва нанотехнологиите, разработени от нейния екип, които ще доставят генетичен материал на хлоропластите.

„Нашата идея е да преназначим естествено срещащи се наночастици, а именно растителни вируси, за доставка на гени в растенията“, разказва Щайнмец. „Целта ни е да накараме наночастиците да отидат до хлоропластите и също така да са незаразни за растенията.“

За Хиралдо шансът да развие тази идея с иРНК е кулминацията на една мечта.

„Една от причините да започна да работя в нанотехнологиите бе, за да мога да ги приложа към растенията и да създам нови технологични решения. Не само за храна, но и за продукти с висока стойност като фармацевтични продукти“, коментира Хиралдо.

Хиралдо също така ръководи свързан проект, използващ наноматериали за доставяне на азот, тор директно до хлоропластите, където растенията се нуждаят най-много от него.

Азотът е ограничен в околната среда, но растенията се нуждаят от него, за да растат. Повечето фермери внасят азот в почвата. В резултат на това приблизително половината от него попада в подпочвените води, замърсявайки водните потоци, причинявайки цъфтеж на водорасли и взаимодействайки с други организми. Той също така произвежда азотен оксид, друг замърсител.

Този алтернативен подход ще вкара азота в хлоропластите през листата и ще контролира освобождаването му, много по-ефективен начин на приложение, който може да помогне на фермерите и да подобри околната среда.

„Много съм развълнуван от цялото това изследване“, споделя Хиралдо. „Мисля, че може да има огромно влияние върху живота на хората.“

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Източник: Grow and Eat Your Own Vaccines? Using Plants As mRNA Factories
UC Riverside