Будущее вакцин может больше походить на поедание салата, чем на укол в руку. Ученые Калифорнийского университета в Риверсайде изучают, могут ли они превратить съедобные растения, такие как салат, в фабрики по производству мРНК-вакцин, пишет eurekalert.org.

Технология информационной РНК или мРНК, используемая в вакцинах против COVID-19, работает, обучая наши клетки распознавать и защищать нас от инфекционных заболеваний. Одна из проблем, связанных с этой новой технологией, заключается в том, что ее необходимо хранить в холоде, чтобы поддерживать стабильность во время транспортировки и хранения. Если этот новый проект окажется успешным, вакцины с мРНК на основе растений, которые можно есть, смогут преодолеть эту проблему благодаря возможности хранения при комнатной температуре.

Проект, ставший возможными благодаря гранту в размере 500000 долларов США от Национального научного фонда, преследует две цели: показать, что ДНК, содержащая мРНК-вакцины, может быть успешно доставлена в ту часть растительных клеток, где она будет реплицироваться, и продемонстрировать, что растения могут производить достаточно мРНК, чтобы конкурировать с ними.

«В идеале одно растение производило бы достаточно мРНК для вакцинации одного человека, – сказал Хуан Пабло Хиральдо, доцент кафедры ботаники и растений Университета Калифорнии в Риверсайде, который возглавляет исследование, проведенное в сотрудничестве с учеными из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Университета Карнеги-Меллона. – Мы тестируем этот подход со шпинатом и салатом и ставим перед собой долгосрочные цели, чтобы люди выращивали их в собственных садах. – Фермеры также могут в конечном итоге выращивать целые поля растений».

Ключом к этой работе являются хлоропласты – маленькие органы в клетках растений, которые преобразуют солнечный свет в энергию, которую растение может использовать.

«Это крошечные фабрики на солнечной энергии, которые производят сахар и другие молекулы, которые позволяют растениям расти, – сказал Хиральдо. – Они также являются неиспользованным источником для создания желаемых молекул».

В прошлом Хиральдо показал, что хлоропласты могут экспрессировать гены, которые в природе не являются частью растения. Он и его коллеги сделали это, посылая чужеродный генетический материал в клетки растений внутри защитной оболочки. Определение оптимальных свойств этих оболочек для доставки в клетки растений является специальностью лаборатории Хиральдо.

Для этого проекта Хиральдо объединилась с Николь Стейнмец – профессором наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего, чтобы использовать разработанные ее командой нанотехнологии, которые доставляют генетический материал в хлоропласты.

«Наша идея состоит в том, чтобы использовать встречающиеся в природе наночастицы, а именно вирусы растений, для доставки генов растениям, – сказал Стейнмец. – Некоторые инженерные разработки направлены на то, чтобы заставить наночастицы попасть в хлоропласты, а также сделать их неинфекционными для растений».

Для Хиральдо возможность развить эту идею с помощью мРНК – это воплощение мечты.

«Одна из причин, по которой я начал работать в сфере нанотехнологий, заключалась в том, что я мог применять ее на заводах и создавать новые технологические решения. Не только для продуктов питания, но и для дорогостоящих продуктов, таких как фармацевтические препараты», – сказал Хиральдо.

Он также является соруководителем связанного проекта с использованием наноматериалов для доставки азота, удобрения, непосредственно к хлоропластам, 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 примерно половина его попадает в грунтовые воды, загрязняя водные пути, вызывая цветение водорослей и взаимодействуя с другими организмами. Он также производит закись азота, еще один загрязнитель.

Этот альтернативный подход позволит доставить азот в хлоропласты через листья и контролировать его высвобождение – гораздо более эффективный способ применения, который может помочь фермерам и улучшить окружающую среду.

Национальный научный фонд выделил Хиральдо и его коллегам 1,6 миллиона долларов на разработку этой технологии адресной доставки азота.

«Я очень рад всем этим исследованиям, – сказал Хиральдо. – Я думаю, это может иметь огромное влияние на жизни людей».