Coltivare e mangiare i propri vaccini? Utilizzo di piante come fabbriche di mRNA

Da scitechdaily:
E non pensi ancora che questo sia il piano? Questa pubblicazione sembra esserne entusiasta.

Il futuro dei vaccini potrebbe assomigliare più a mangiare un'insalata che a farsi un'iniezione al braccio. Gli scienziati della UC Riverside stanno studiando se possono trasformare piante commestibili come la lattuga in fabbriche di vaccini a mRNA.

La tecnologia Messenger RNA o mRNA, utilizzata nei vaccini COVID-19 , funziona insegnando alle nostre cellule a riconoscerci e proteggerci dalle malattie infettive.

Una delle sfide con questa nuova tecnologia è che deve essere mantenuta fredda per mantenere la stabilità durante il trasporto e lo stoccaggio. Se questo nuovo progetto avrà successo, i vaccini mRNA a base vegetale, che possono essere mangiati, potrebbero superare questa sfida con la possibilità di essere conservati a temperatura ambiente.

Gli obiettivi del progetto, resi possibili da una sovvenzione di 500.000 dollari della National Science Foundation, sono tre: mostrare che il DNA contenente i vaccini a mRNA può essere introdotto con successo nella parte delle cellule vegetali dove si replicherà, dimostrare che le piante possono produrre abbastanza mRNA per competere un colpo tradizionale e, infine, determinando il giusto dosaggio.

Cloroplasti (magenta) nelle foglie che esprimono una proteina fluorescente verde. La codifica del DNA per la proteina è stata fornita da nanomateriali mirati senza ausilio meccanico applicando una goccia della nano-formulazione sulla superficie fogliare. Credito: Israele Santana/UCR

"Idealmente, una singola pianta produrrebbe abbastanza mRNA per vaccinare una singola persona", ha affermato Juan Pablo Giraldo, professore associato presso il Dipartimento di botanica e scienze vegetali dell'UCR che sta guidando la ricerca, condotta in collaborazione con scienziati dell'UC San Diego e Carnegie Università Mellone.

"Stiamo testando questo approccio con spinaci e lattuga e abbiamo obiettivi a lungo termine per le persone che lo coltivano nei propri giardini", ha detto Giraldo. "Gli agricoltori alla fine potrebbero anche coltivarne interi campi".

La chiave per fare questo lavoro sono i cloroplasti, piccoli organi nelle cellule vegetali che convertono la luce solare in energia che la pianta può utilizzare. "Sono minuscole fabbriche alimentate a energia solare che producono zucchero e altre molecole che consentono alla pianta di crescere", ha detto Giraldo. "Sono anche una fonte non sfruttata per creare molecole desiderabili".

In passato, Giraldo ha dimostrato che è possibile che i cloroplasti esprimano geni che non fanno naturalmente parte della pianta. Lui e i suoi colleghi lo hanno fatto inviando materiale genetico estraneo nelle cellule vegetali all'interno di un involucro protettivo. Determinare le proprietà ottimali di questi involucri per la consegna nelle cellule vegetali è una specialità del laboratorio di Giraldo.

I virus delle piante forniscono nanoparticelle presenti in natura che vengono riproposte per la consegna genica nelle cellule vegetali. Credito: Nicole Steinmetz/UCSD

Per questo progetto Giraldo ha collaborato con Nicole Steinmetz, una professoressa di nanoingegneria della UC San Diego, per utilizzare le nanotecnologie progettate dal suo team che forniranno materiale genetico ai cloroplasti.

"La nostra idea è di riutilizzare le nanoparticelle presenti in natura, vale a dire i virus delle piante, per la consegna dei geni alle piante", ha affermato Steinmetz. "Un po' di ingegneria si occupa di questo per far andare le nanoparticelle ai cloroplasti e anche per renderle non infettive verso le piante".

Per Giraldo, la possibilità di sviluppare questa idea con l'mRNA è il coronamento di un sogno. “Uno dei motivi per cui ho iniziato a lavorare nella nanotecnologia è stato per poterla applicare alle piante e creare nuove soluzioni tecnologiche. Non solo per il cibo, ma anche per prodotti di alto valore, come i prodotti farmaceutici”, ha affermato Giraldo.

Giraldo è anche co-direttore di un progetto correlato che utilizza nanomateriali per fornire azoto, un fertilizzante, direttamente ai cloroplasti, dove le piante ne hanno più bisogno.

L'azoto è limitato nell'ambiente, ma le piante ne hanno bisogno per crescere. La maggior parte degli agricoltori applica azoto al suolo. Di conseguenza, circa la metà finisce nelle acque sotterranee, contaminando i corsi d'acqua, causando fioriture di alghe e interagendo con altri organismi. Produce anche protossido di azoto , un altro inquinante.

Questo approccio alternativo farebbe entrare l'azoto nei cloroplasti attraverso le foglie e ne controllerebbe il rilascio, una modalità di applicazione molto più efficiente che potrebbe aiutare gli agricoltori e migliorare l'ambiente.

La National Science Foundation ha concesso a Giraldo e ai suoi colleghi 1,6 milioni di dollari per sviluppare questa tecnologia mirata per la somministrazione di azoto.

"Sono molto entusiasta di tutta questa ricerca", ha detto Giraldo. "Penso che potrebbe avere un enorme impatto sulla vita delle persone".